DE1942543A1

DE1942543A1 - Anlaufsteuerung fuer Gleichrichter-Umformersysteme

Info

Publication number: DE1942543A1
Application number: DE19691942543
Authority: DE
Inventors: Leete Bernard Denison
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1968-08-23
Filing date: 1969-08-21
Publication date: 1970-09-03
Also published as: FR2016254A1; GB1279856A; JPS4941899B1

Description

Anlaufsteuerung für Gleichrichter-Umformersysteme

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Leistungsumkehrsysteme und insbesondere auf Steuervorrichtungen zum Start einer Stromrichtergruppe in einem solchen System.

Es besteht in der Welt ein wachsendes Interesse an der Großübertragung elektrischer Energie mit Hilfe einer Gleichstromhochspannungsübertragung. Die gegenüber liegenden Enden einer solchen übertragungsleitung sind mit zwei getrennten elektrischen Wechselstromleistungssystemen über ein Paar Umformer verbunden. Einer dieser Umformer arbeitet als Gleichrichter und der andere als Wechselrichter und durch Steuerung, wer von den Konvertern als Gleichrichter und welcher als Wechselrichter arbeitet, kann die Richtung des Leistungsflusses insoweit gesteuert werden, als die Richtung des Leistungsflusses vom Gleichrichteranschluß über die Gleichstromverbindung zum Wechselrichteranschluß führt.

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Ein Umformer enthält einen mehrphasigen Leitungstransformator und mehrere untereinander verbundene, elektrischen Strom leitende Ventile. Jedes Ventil kann aus einem Quecksilberentladegefäß oder aus mehreren Halbleiterzellen, wie Tyristoren, bestehen, die gemeinsam betrieben werden, üblicherweise werden die Ventile dreiphasig angeordnet, wobei ein Doppelwegbrückenaufbau drei getrennte Wechselstromanschlüsse und einen positiven und negativen Gleichstromanschluß besitzt. Jede Brücke enthält sechs Ventile und durch Zuführung hintereinander erfolgender öffnungsimpulse (Tor) auf das entsprechende Ventil, die in der richtigen Reihenfolge und Zeitbeziehung zur Wechselspannung des dreiphasigen elektrischen Leistungssystems erfolgen, mit dem die Wechselstromapifchlüsse der Brücke verbunden sind, wird der Leistungsfluß zwisefxen den Wechselstrom- und Gleichstromanschlüssen in gewünschter Weise gesteuert. Um einen Zwölfimpulsumformer zu bilden, werden die Gleichstromanschlüsse von zwei Brücken in Serie geschaltet und die mit den Wechselstromanschlüssen der entsprechenden Brücken verbundenen Transformatorwicklungen sind um einen elektrischen Winkel von 30° phasenverschoben.

Die Zeit, in der ein Ventil gezündet wird, die in elektrischen Graden von dem zyklisch sich wiederholenden Moment an gemessen werden, in dem die Anodenspannung in Bezug auf die Kathode zuerst positiv wird, ist als Zündwinkel bekannt. Wenn der Zündwinkel von null ansteigt, sinkt der mittlere Wert der gleichgerichteten Spannung zwischen den positiven und negativen Gleichstromanschlüssen von seinem maximalen positiven Wert. Wenn der Zündwinkel 90° erreicht., kehrt die mittlere Gleichspannung die Polarität um, und ein Umformer beginnt als ein Wechselrichter zu arbeiten, wobei Leistung von den Gleich- zu den Wechselstromanschlüssen übertragen werden kann. Beim normalen Betrieb der Gleichrichter oder Wechselrichterbrücken werden die sechs Ventile der Brücke mit einem Abstand von 60 elektrischen Graden, in einer festgelegten Folge, zyklisch gezündet. Wenn die Zündung erfolgt ist, leitet jedes Ventil ununterbrochen etwa 120° lang, wobei während dieser

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Zeit der Strom dem nachgeschalteten Ventil zugeführt wird. Daher sind auf diese Weise mindestens zwei Ventile ständig leitend und der Stromfluß durch die Brücke kann ununterbrochen erfolgen. In einem Gleichrichter/Wechselrichtersystem ist keine besondere feststehende Phasenbeziehung oder ein Synchronismus zwischen der Zündung der Ventile des einen Umformers und des anderen notwendig. In dem Augenblick des Starts jedoch existiert kein Leitungsstrom, der von einem Ventil zum anderen übertragen werden kann und es ist daher notwendig, zwei Ventile gleichzeitig zu zünden. Um ein Gleichrichter- und Wechselrichtersystem anlaufen zu lassen, kann es darüber hinaus notwendig sein, zwei Ventile der Gleichrichterbrücke und zwei Ventile der Wechselrichterbrücke gleichzeitig zu zünden, wobei der Anlaufbetrieb des Gleichrichters und Wechselrichters synchronisiert werden muß.

Bei den bisher bekannten Systemen wurden die Anlaufproblerne dadurch gelöst, daß lange Torimpulse von 120° Dauer den Ventilen zugeführt wurden. Auf diese Weise ist für die gesamte Leitungsperiode der Ventile ein Zündsignal vorhanden, so daß der Gleichrichter und Wechselrichter zu jedem Augenblick anlaufen kann, ohne daß eine Synchronisation notwendig ist. Es wird jedoch vorgezogen, falls möglich, kurze Torimpulse zu verwenden, insofern als hierdurch die erforderliche Steuerleistung auf ein Minimum gebracht und der Wirkungsgrad des Systems verbessert wird, während die Kosten erniedrigt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anlaufschaltung für einen elektrischen Leistungsumformer für ein Zündsystem vorzusehen, das eine möglichst geringe Leistung benötigt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anlaufschaltung für einen Leistungsstromrichter vorzusehen, bei der kurz dauernde Torimpulse verwendet werden.

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ORIGINAL INSPECTED

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen glatten Übergang zwischen dem Anlauf und dem stetigen Betrieb in einem Umformer vorzusehen, der Torimpulse kurzer Dauer verwendet.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine Anlaufsteuerschaltung für Umformer hoher Leistung vorzusehen, die anfangs einen geringen Strom führt. Die Lösung dieser.Aufgaben besteht darin, daß gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Umformersteuerung Vorrichtungen zur zyklischen Erzeugung einer Familie von sechs 120° Signalen zur Einschaltung der Umformerventile in einer bestimmten regelmäßigen Folge aufweist. Die Steuerungen umfassen auch sechs Ventilzündvorrichtungen, die bei Betätigung entsprechend arbeiten, um relativ kurze Torimpulse wiederum jedem Ventil zuzuführen, wobei diese Vorrichtungen normalerweise beim Vorliegen entsprechender Steuersignale, die durch die ersten Vorrichtungen erzeugt werden, entsprechend betätigt werden. Es werden jedoch Sperrvorrichtungen vorgesehen, um die Anfangsaktivierung irgendeiner Ventilzündvorrichtung zu verhindern, bis diese durch die Koinzidenz eines Start- oder Riickführungsbefehls mit der Vorderkante eines der Steuersignale abgeschaltet wird. Um den Anlauf des örtlichen Umformers mit dem Anlauf eines anderen Umformers der mit diesem durch eine Gleichspannungsleitung verbunden ist, zu koordinieren, basiert die zuvor genannte Abschaltung zusätzlich auf der Koinzidenz der Vorderflanke irgendeiner der sechs ähnlichen Steuersignale, die durch die Steuerung erzeugt werden, welche mit dem anderen Umformer verbunden ist. Um in jedem Falle einen erfolgreichen Anlauf sicherzustellen, werden Vorrichtungen zur Festlegung der örtlichen Steuerungen vorgesehen, um einen Anfangszündwinkel innerhalb vorbestimmter Grenzen einzuführen (z.B. maximal 60° für einen gleichrichtenden Umformer). Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:

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ORIGINAL !NSPECT6D

Figur 1- ein schematisches Schaltbild eines Teiles eines Hochspannungsgieichstromleistungsübertragungssystems;

Figur 2 eine Reihe von Zeitdiagrammen, die die Beziehungen zwischen verschiedenen Spannungen und Steuersignalen aufzeigen;

Figur 3 ein Blockdiagramm eines Umformersteuerschemas, das in der Anlaufsteuerschaltung gemäß der Erfindung vorhanden ist;

Figur 4 ein ins Einzelne gehendes Schaltdiagramm der Anlaufsteuerung gemäß Figur 3;

Figur 5 ein detailliertes Schaltungsdiagramm des Systems der Anlaufsteuerung gemäß Figur 3;

Figur 6 ein detailliertes Schaltungsdiagramm einer anderen Ausführungsform des Systems der Anlaufsteuerung;

Figur 7 ein detailliertes Schaltungsdiagramm einer weiteren

alternativen Ausführungsform des Systems der Anlaufsteuerung,
und

Figur 8 ein detailliertes Schaltungsdiagramm des Anlaufvorschaltkreises gemäß Figur 3.

Figur 1 zeigt ein typisches Hochspannungsgleichstromleistungssystem, in dem eine Gleichstromleitung eine normalerweise positive Leitung 7 und eine relativ negative Leitung 8 enthält, die an beiden Enden über Umformer 9 und 10 mit getrennten mehrphasigen Wechselstromsystemen an entfernten Anschlüssen (nord und süd) verbunden sind.Jeder Umformer enthält N-gesteuerte Ventile, die in mindestens einer dreiphasigen Doppelwegbrückenkonfiguration angeordnet sind, welche drei Wechselstromanschlüsse A, B und C besitzt, die mit mehrphasigen Leitern (nicht dargestellt) über einen Satz 11 sternförmig geschalteter Transformatorwicklungen verbunden sind, deren

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Spannungen mit F Hertz in der angezeigten Phasendrehung schwingt. Zwecks Veranschaulichung wird P mit 60 Hz und N, wie dargestellt, mit 6 angenommen. Die sechs Ventile, die von eins bis sechs beziffert sind, werden einmal in jedem Kreislauf in nummerischer Folge gezündet (eingeschaltet). Durch Steuerung des Zündwinkels der Torimpulse, die diesen Ventilen zugeführt werden, kann ein Umformer entweder als Gleichrichter oder als Wechselrichter arbeiten. Ein Umformer wird in einem System als Gleichrichter und ein Umformer als Wechselrichter betrieben und die Richtung des Energieflusses erfolgt vom Gleichrichteranschluß (nord) über die Gleichstromleitung zum Wechselrichteranschluß (süd).

In dem normalen eingeschwungenen Zustand der Gleiehrichter- oder Wechselrichterbrücken beginnen die sechs Ventile der Brücke, die Leitung bei 60° Intervallen in ihrer nummerierten Folge und setzen die Leitung bis 120° fort, wobei während dieser Zeit der Ventilstrom zum anderen Ventil übertragen (kommutiert) wird. Daher kann der Strom aus der Brücke zu einer Blindlast fortgesetzt werden und in einem Gleichrichter-Wechselrichtersystem, wie in Figur 1 dargestellt, braucht keine besondere eingeschwungene Phasenbeziehung oder kein Synchronismus zwischen der Zündung der Ventile an den entgegengesetzten Anschlüssen zu sein. Jedoch in dem Moment des Kaltstartes existiert kein Leitungsstrom, der von einem Ventil zu einem anderen zu übertragen ist, so daß es notwendig ist, zwei aufeinander folgende Ventile in der Gleichrichterbriicke zur gleichen Zeit einzuschalten. Sofern ein Gleichladungsstrom erwartet wird, kann es auch vorteilhaft sein, gleichzeitig zwei Ventile in der Wechselrichterbrücke zu zünden, um einen fortlaufenden Pfad zu errichten, durch den ein Strom aufgebaut werden kann. Ein typischer Strompfad durch die Ventile 1 und 2 an jedem Anschluß wird durch die Pfeile in Figur 1 angezeigt. Wenn die Ventile durch kurze Impuls in einer normal abwechselnden oder folgenden Weise beaufschlagt werden, gibt es keinen Strompfad, wenn das erste Ventil gezündet

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ist und es kehrt in den Sperrzustand zurück, wenn der Torimpüls verschwindet. In ähnlicher Weise gibt es dann keinen Strompfad, wenn das zweite Ventil 60° später gezündet wird, so daß der Start nicht erreicht werden kann. Wenn der Torimpuls für das Ventil 1 6o° lang oder Enger besteht bleibt, kann der Start leicht erreicht werden, wenn das Ventil 2 nachfolgend gezündet wird. Das im folgenden beschriebene Startverfahren kann jedoch verwendet werden, um ein Leistungsstromrichtersystem anlaufen zu lassen, wenn die Dauer der Torimpulse zu den ümformerventilen kürzer als 60° ist. In einer Ausfuhrungsform des vorliegenden Systems wird die Torimpulsdauer mit 2 1/2 festgelegt und noch kürzere Impulse werden für zukünftige Systeme in Erwägung gezogen.

Ein Erfordernis für den erfolgreichen Anlauf besteht darin, daß der Startaugenblick zu einer Zeit erfolgt, wenn an allen gleichzeitig beaufschlagten Ventilen positive Anodenspannungen anliegen. Vor dem Start stellen die drei Ventile 1,3,5 mit gemeinsamen Kathodenanschlüssen eine symmetrische Sternlast hohen Widerstandes der symmetrischen Sternquelle 11 dar. Ähnliche Bedingungen bestehen für die drei Ventile 2,4,6 mit gemeinsamem Anodenanschluß. Demzufolge ist die Spannung an jedem Ventil vor dem Start im wesentlichen die Leitungsspannung gegen null, wie sie in der Kurve A gemäß Figur 2 für die Ventile 1 und 2 dargestellt sind. Nach dem Start wird der gemeinsame Kathodenanschluß (oder die positive Seite 7 der Gleichstromleitung) stets mit einem der drei Wechselstromanschlüsse über ein leitendes Ventil verbunden und wiederum bestehen ähnliche Bedingungen für den gemeinsamen Anodenanschluß. Daher ist ein nicht leitendes Ventil unter Betriebsbedingungen einer Spannung Leitung gegen Leitung unterworfen, die bezüglich ihrer Amplitude höher ist und um 30° in der Phase nacheilt, verglichen mit der Sinuswelle, die in Figur 2a gezeigt ist. Diese Phasen- und Amplitudendifferenz zwischen eier Ventilspannung vor und nach der. Start muß in Einklang gebracht werden, um einen erfolgreichen Anlauf zu gewährleisten.

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Ein anderes Erfordernis zum erfolgreichen Anlauf besteht darin, daß der Strom von einem zündenden Ventil zum nächsten, was in einem Abstand von 60° erfolgt, nicht unterbrochen wird. Dies stellt kein Problem dar, wenn die Laet eine genügende Induktivität besitzt. Jedoch sollte der Zündwinkel auf weniger als 60° begrenzt werden, bei einer einfachen Widerstandsbelastung. Aus der graphischen Darstellung A in Figur 2 kann entnommen werden, daß, wenn der Start durch gleichzeitiges Zünden der Ventile 1 und 2 in dem Augenblick X durchgeführt wird, entsprechend einem Einschwingverzögerungswinkel von mehr als 60° für das Ventil 2, jedoch 12o° für das Ventil 1, daß der Strom des Ventils 1 (bei einer angenommenen Widerstandsbelastung) in weniger als 60° danach auf null fallen würde und somit ausgelöscht werden würde, bevor die Zündung des Ventils 3 erfolgt ist, wodurch die Kontinuität des Strompfades unterbrochen werden würde und es möglich wird, den Start durchzuführen.

Um die sechs Ventile einer Brücke mit Abständen von angenähert 60° hintereinander zu zünden, wird ein entsprechender Satz Steuerimpulse zyklisch erzeugt und um die Umformer zu steuern, wird der Zeitablauf der ganzen Familie der ge- . steuerten Impulse als eine Gruppe relativ zu den Wechselspannungen Leitung gegen Leitung verschoben. Aus der Skizze der Ventilspannung vor dem Start in der Graphik A wird ersichtlich, daß jeder Zündwinkel zwischen null⁰ und 60 (Betriebsbasis) für jedes Ventil dem Erfordernis für eine positive Spannung an beiden Ventilen und dem in der Folge vorangehenden Ventil entspricht und wodurch auch sichergestellt wird, daß die Leitung durch das letztere Ventil nicht aufhört, bevor das nächste Ventil gezündet wird. Es ist jedoch vorteilhaft, die Zündung in Übereinstimmung mit den anderen Erfordernissen soweit wie möglich zu verzögern, um den anfänglichen Aufb.au eines Gleichstromes zu begrenzen, der über seinen normalen Wert hinausgehen kann, bevor ein eingeschwungener Zustand erreicht wird; daher wurde ein anfänglicher Zündwinkel 4- von 50 ausgewählt. Während dieser Winkel für den

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für den Anlauf von entweder sechs Impulsumformern oder zwölf Impulsumformern passend ist, ist es dem Fachmann auf dem Gebiet verständlich, daß sogar ein kürzerer Verzögerungswinkel (maximal 45°) durch die Bedingung der positiven Anodenspannungen an beiden zuerst gezündeten Ventilen in jeder Brücke festgelegt wird, um alle Brücken eines 24-Impulsumformers gleichzeitig anlaufen zu lassen.

In Figur 3 ist ein Blockdiagramm eines Umformersteuerschemas wiedergegeben, das für den Nordanschluß gemäß dem in Figur 1 aufgezeigten System, die Umformeranlaufsteuerung darstellt, und welches auch die Steuerungen zeigt, die zur Koordinierung des Anlaufes des gesamten Systems verwendet werden kann. Zur vereinfachten Darstellung sind Vorrichtungen zur Steuerung nur einer Brücke gezeigt, obgleich ähnliche Steuerungen normalerweise für alle Brücken in jedem Umformer an jedem Anschluß des elektrischen Leistungsübertragungssystems vorgesehen werden. In Figur 3 werden Signale, die den tatsächlichen Umformeransprechwerten entsprechen, und die gewünschten Umformeransprechwerte oder die Leistungsbefehle dem Summenpunkt 13 zugeführt. Das Ausgangssignal des Summenpunktes besteht in dem Fehler zwischen dem gewünschten Umformeransprechsignal und dem tatsächlich gemessenen Ansprechwert, der dem Regelverstärker 14 zugeführt wird. Das Gleichstromausgangssignal des Verstärkers 14 wird über die Anlaufvorschaltung 15 einem Zündzeitkomputer 19 zugeführt, der auch durch andere Begrenzungen, wie gewünscht, eingestellt werden kann. Der Komputer 19 erhält zusätzlich Signale, die für die Systemwechselspannungen kennzeichnend sind. Er spricht auf diese verschiedenen Eingangssignale an, indem bei einer Frequenz, die einem vielfachen von F entspricht, eine Folge diskreter Impulse erzeugt werden, die durch einen entsprechenden Verteiler 20 in eine Familie von sechs Steuersignalen umgewandelt werden und an den entsprechenden Punkten 21 bis 26, wie in Figur 3 gezeigt, erscheinen. Diese Steuersignale sind entsprechend angepaßt, um eine zyklische Zündung der sechs Ventile 1 bis 6 des örtlichen

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Umformers in nummerischer Folge zu bewirken. Wie aus Figur 2b deutlich zu entnehmen ist, beginnen die Steuersignale bei Intervallen von etwa 60° und jedes Signal besteht 1/3 einer Schwingung lang (z.B. 120°), was schätzungsweise länger als 1_ Sekunden ist. Der Verzögerungswinkel (d), der sich auf die Vorderflanke eines jeden Steuersignals zur positiv gerichteten nullkreuzenden Anodenspannung des entsprechenden Ventils bezieht, wird normalerweise durch die Größe des Fehlersignals bestimmt, das dem Zündzeitkomputer 19 zugeführt wird.

Die Steuersignalpunkte 21 bis 26 sind mit einer logischen Vorrichtung 27 für die Zündsignale verbunden, die ein Tor 28 besitzt und entsprechende logische Schaltungen, welche eine zusätzliche überwachung ermöglichen, die für das Zeitprogramm und die Reihenfolge der Zündsignale durch andere zulässige oder verbotene Signale ausgeübt wird, wie diejenigen, die den Eingängen 29 und 30 zugeführt werden bzw. die gewünscht werden. Die Ausgangssignale der logischen "Schaltungen werden dem Ventilzündsystem zugeführt, das N (sechs) Blöcke 31 bis 36 umfaßt, welche Vorrichtungen darstellen, die bei einer entsprechenden Beaufschlagung betriebsfähig sind, um relativ kurze Einschalt- oder Torimpulse jedem entsprechenden Ventil 1 bis 6 in einer Folge zu übertragen. Die Torimpulse können irgendeine angemessene Form besitzen, wie beispielsweise ein elektrischer Strom oder eine Strahlungsenergie (z.B. Licht). Die Erregung eines jeden der Blöcke 31 bis 36 wird erreicht durch Ansprechen auf ein bestehendes oder entsprechendes Steuersignal, wenn dies durch das Tor 28 und die damit verbundenen logischen Schaltungen' erlaubt ist.

Die Einzelheiten der Komponenten 19,20,27 und 31 bis 36₃ die nur in Blockform gemäß Figur 3 dargestellt sind, können ^von herkömmlicher Art sein und sind daher nicht näher ausgeführt. Während das Tor 28 symbolisch als ein anfangs offner Multipolschalte"r dargestellt ist, ist es jedem Fachmann verständlich, daß seine Funktion auf verschiedene Weise erreicht werden kann, indem beispielsweise eine normale entregende Eingangsleitung der logischen "Und^uSchaltung zugeführt wird, oder indem eine normal erregte Klemme vorgesehen wird, die -

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die Umschaltung eines Transistors sperrt oder unterdrückt. Gemäß vorliegender Erfindung ist das Tor 28 anfangs betriebsfähig, um eine Aktivierung des Ventilzündsystems zu verhindern und wird nachfolgend nur unter Bedingungen abgeschaltet, die zusichern, daß die nicht sperrende Wirkung in einem besonderen Augenblick relativ zu den Vertilspannungen vorliegt und daß der Zündwinkel in diesem Augenblick den richtigen Wert besitzt. Bis zur NichtSperrung ist die Steuerung untätig, wobei in diesem Zustand die Zeitfolge der Steuersignale bei 21 bis bestimmbar ist, jedoch wird den Ventilen tatsächlich kein Torimpuls zugeführt. Zur genauen Steuerung des ungesperrten Augenblicks enthält das Tor vorzugsweise einen normal leitenden Festkörperschalter 28*, der die Aktivierung irgendeiner der Vorrichtungen 31 bis 36 in einer Weise hemmt, die unten genauer beschrieben wird. Dieser Schalter wird geschlossen, wodurch das Tor abgeschaltet wird und es dem Ventilzündsystem gestattet wird, den Umformer in dem ersten angemessenen Augenblick anlaufen zu lassen, nachdem ein Startschalter ¹JO entsprechend dem Eingang eines Start- oder Wiederanlaufkommandos bei ¹U betätigt wird. Die graphische Darstellung D gemäß Figur 2 gibt die Startsignale wieder, die durch den Schalter 40 erzeugt werden, wenn er betätigt wird, kurz nach dem die Steuersignale für das Ventil 1 aufhören, aber wenn die nicht sperrende Wirkung nicht vorkommen darf, bevor die Führungsflanke des nächsten Steuersignals erscheint.

Um den richtigen Augenblick zur Freigabe zu erreichen, ist die Impulsmischvorrichtung H2 eingerichtet, um kurze Impulse oder Spitzen von der Führungsflanke der entsprechenden Steuersignale abzuleiten, die ihr von dem Verteiler 20 über die Punkte 21 bis 26 zugeführt werden. Die Folge der gemischten Impulse, die auf diese Weise erzeugt werden, ist in der graphischen Darstellung C 1 gemäß Figur 2 aufgezeigt. Jeder der C 1 Impulse zeigt an, daß ein Torimpuls dann für eines der örtlichen Ventile 1 bis 6 fällig ist. Es kann für einige

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Systeme wünschenswert sein, die gemischten Impulse in rechteckige Signale einer bestimmten Weite, wie in der Graphik C 2 gemäß Figur 2 dargestellt ist, umzuwandeln, ,wobei der Mischer.

42 entsprechend ausgerüstet ist, um diesen Zweck zu erfüllen. Die gebildeten Impulse erscheinen am AusgangsanSchluß 43 des Mischers 42j die einem Koinzidenzdetektor 44 mit. einer, ähnlichen Impulsfolge, die in der Graphik CJ gemäß Figur 2 dargestellt ist, zugeführt werden, die am Anschlußl21. von dem anderen Umformer am entlegenen Ende des Hochspannungsgleichstromsystems erscheinen. Der Koinzidenzdetektor 44.. ist derartig ausgestaltet, daß er ein Ausgangssignal nur während der Zeit vorsieht, wenn Impulse von beiden Anschlüssen

43 und 121 gleichzeitig bestehen; sh. hierzu Graphik C 4 in Figur 2. Wo es angemessen erscheint, den örtlichen Umformer unabhängig von dem entfernten Umformer.anlaufen zu lassen,, kann der Detektor 44 fortgelassen werden oder die Anschlüsse 43 und 121 können miteinander verbunden werden und die ausgewählten Impulse in der Folge, die durch den Zündzeitkomputer 19 erzeugt werden, können dazu verwendet werden, den Anschluß 43, falls erforderlich, zu erregen, wobei der Impulsmischer 42 eliminiert wird.

Der Ausgang aus dem Koinzidenzdetektor 44 wird mit einem Schalterantrieb 45 verbunden, der über einen Anschluß 174 den Sperrschalter 28' antreibt. Der Schalterantrieb 45 kann auch verwendet werden, um einen ähnlichen Sperrschalter gleichzeitig zu betätigen und zwar über den Anschluß 173 bei den Anlaufs teuerungen für ein oder mehrere zusätzliche Umformer. Wie weiter unten, in Verbindung mit Figur 5, beschrieben wird, erfordert der Betrieb des Schalterantriebes 45 und folgfclich die Abschaltung des Tores 28 die Koinzidenz eines Anlaufkommandos 41 (Startschalter 40 arbeitet) und ein Ausgang des Koinziderizd'etektörs 44, falls dieser verwendet wird, (der den Anfang eines Steuersignals'"an einem der Punkte 21 bis 26 angibt). In der aus Figur 2 herausgenommenen Darstellung wurde der Startschalter betrieben, nachdem das "erste Steuersignal aufhört, aber bevor die Führungsflanke des zweiten Steuer-

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signals und die Freigabe entsprechend dem letzteren Ereignis vorlag. Da jedes der sechs Steuersignale schätzungsweise länger als 1/6 Schwingung weiterbesteht, ist das vorangehende Signal 21 in der normalen Folge nicht erloschen, wenn das nächste Signal (22) beginnt, und die Koexistenz der zwei Steuersignale ist nun sichergestellt. Deshalb führt in diesem besonderen Augenblick, wie in der Graphik E in Figur 2 aufgezeigt ist, die logische Vorrichtung 27 erregende Impulse zwei hintereinander bezifferten Komponenten (z.B. 31 und 32) des Ventilzündsystems zu, die dadurch unmittelbar aktiviert werden und die kurze Aufsehaltimpulse gleichzeitig den zwei Ventilen (z.B. 1 und 2) übertragen, die normalerweise hintereinander gezündet werden ; (sh. Figur 2 F).

Wenn ein Hochspannungsgleichstromsystem, wie hier beschrieben, kalt gestartet wird, ist die Gleichstromleistung anfangs auf einem Nullpegel und angenommen, der Leistungsbedarf wird geeignet programmiert, so wird der Regelverstärker 1*1 das Umformerausgangssignal abrufen, um so schnell, wie durch die eingebauten Grenzen zulässig, ansteigen zu können. Für einen erfolgreichen Betrieb einer Brücke unter diesen Bedingungen werden Vorschaltelemente 15 verwendet, um den Zündwinkelkomputer 19 mit Vorbedingungen zu versehen, um andere Eingangssignale zu übersteuern und um einen Anfangszündwinke1 einzuführen, der den zuvor genannten Kriterien genügt, eine positive Anodenspannung an jedem der zwei Ventile, die zuerst gezündet werden, sicherzustellen und um eine vorzeitige Löschung eines dieser Ventile zu vermeiden, bevor der Strom zu dem Ventil umgepolt wird, das als nächstes in der normalen Betriebsfolge gezündet wird.

Vorzugsweise die Zündverschaltung 15 enthält Vorrichtungen zur zeitlichen überlagerung eines Gleichspannungspegels über dem Ausgangs signal des Regelverstärkers I¹I. Es sind verschiedene Anordnungen möglich, wie aber in Figur 3 schematisch dargestellt ist, wird eine Vorspannung von einem veränderlichen Widerstand 16, der einer geeigneten Gleichspannungsquelle 17 parallel liegt, abgegriffen und wird einem Festkörperschalter 46 über einen Widerstand 18 zugeführt, der zwischen dem

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Verstärker 14 und dem Zündzeitkomputer 19 liegt. Der veränderliche Widerstand 16 steuert die Größe der Vorspannung und es ist eine entsprechende Vorrichtung, den Schaltantrieb 45 eingeschlossen, vorgesehen, um den Leitungszustand des Festkörperschalters 46 zu steuern. Wenn der örtliche Umformer gestartet wird, wird ein Schalteröffnungssignal durch den Schalterantrieb 45 dem Festkörperschalter 46 zugesandt, so daß die Startvorspannung entfernt wird. Das Verfahren zur Abschaltung der Anlaufvorschaltung wird in Verbindung mit Figur 8 näher erläutert. Danach hängt der Zündwinkel der Steuersignale normalerweise von dem Fehler zwischen dem gewünschten ümformeraus gangs signal und dem tatsächlichen Umformerausgangssignal ab.

Um die Voreinstellung der Zeitfolge der Steuersignale vor dem Anlauf zu fördern, kann der voraussichtliche Zündwinkel eines der Steuersignale (z.B. das erste) mit Hilfe eines Zündwinkelmonitors 47 gemessen werden, das vom Punkt 21 und von den Wechselspannungsmonitoren aus versorgt wird. Der Zündwinkelmonitor 47 kann ein einfaches Oszilloskop oder ein anderes Gerät sein. Sodann kann mit der Anlaufvorschaltung 15 in Betrieb und der Lehrlaufsteuerung der veränderliche Widerstand eingestellt werden, bis ein Zündwinkel innerhalb gewünschter Grenzen an dem örtlichen Anschluß erhalten wird, bevor der Anlaßschalter 40 betätigt wird. Die Figuren 2 und 3 zeigen schematisch Steuerungen, die geeignet sind, einen Umformer an einem Anschluß (nord) des Hochspannungsgieichstromübertragungssystems unter Mitwirkung eines gleichzeitig startenden entfernten Umformers an einem anderen Anschluß (süd) anlaufen zu lassen. Die beiden Impulsfolgen C 2 und C 3» die den entsprechenden Eingangsanschlüssen 43 und 121 des Koinzidenzdetektors 4 ^ zugeführt werden, sind in Figur 2 dargestellt, nachdem eine entsprechende Phasenverschiebung durchgeführt wurde, um diese für irgendwelche vorhersagbaren ZeitVerzögerungen in den Verbindungskanälen anzupassen, die die Umformer verbinden, welche durch lange Entfernungen getrennt sein können. Die erforderliche Koinzidenz zwischen einem Impuls in der Folge C

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und eine» Impuls in der Folge-C 3 wird stets erreicht, wenn die Frequenzen der Schwingungen des Zündzeitkomputers, die mit den entsprechenden Umformern verbunden sind, nicht genau die gleichen sind. Die Tendenz dieser Impulse, übereinzustimmen, kann sich aus der Zwischenverbindung von zwei Wechselstromsystemen mit unterschiedlichen Eigenfrequenzen P und F' ergeben oder es kann, falls erforderlich, künstlich aufgezwungen werden, indem der Zündwinkel eines der Umformer innerhalb vorgeschriebener Grenzen abgetastet wird. Wie bereits erwähnt wurde, kann ein einziger Umformer unabhängig ges tätet werden, indem das gleiche grundlegende Schema mit gewissen vereinfachenden Modifikationen angewendet wird.

Figur ¹I stellt ein detailliertes Schaltungsdiagramm der Impulsmischungs- und Bildungsvorrichtung 42 dar, die in Figur 3 in Blockform dargestellt ist:. In Figur 4 ist eine nicht dargestellte Gleichstromversorgung mit den Anschlüssen 56 und 57 verbunden und ein dazwischen liegender Anschluß 58 wird auf eine Uullspannung gehalten, indem er mit der Erde verbunden ist.

Die dem Mischer 42 von den entsprechenden Punkten 21 bis 26 zugeführten Steuersignale sind negative Potentiale, die abrupt aufhören, wenn, wie insbesondere für den Punkt 21 dargestellt ist, ein normal leitender Transistor 59, der mit diesem Punkt in dem Verteiler 20 verbunden ist, gesperrt wird. Jedes der sechs Steuersignale wird mit dem Impulsmixer über einen.Trennkondensator 102 und einer Trenndiode 103 mit der Basis 10¹I eines gemeinsamen Transistors 105 gekoppelt. Zwei Transistoren 105 und 1G6 stellen in Verbindung mit den Widerständen 109, 110, 111, 112, 113 und 107 den Dioden 103 und Il6 und einer Zenerdiode 108 einen monostabilen Multivibrator dar..Der Transistor 105 ist normalerweise leitend. Wenn jedoch die Führungsflanke irgendeines der negativen Steuersignale, an seine Basis 104 gelangt, hört er auf zu leiten und sperrt und es erscheint.ein positiver Impuls an seinem. Kollektor 114. Der Transistor 105

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bleibt nur für eine gewisse Zeit gesperrt, die durch eine RC Zeitkonstante festgelegt wird und kehrt sodann in den leitenden Zustand zurück. Die RC Zeitkonstante, die durch den Wert eines Rheostaten 113 und eines Kondensators 115 festgelegt wird, wird vorzugsweise so bestimmt, daß der Transistor 105 nicht langer als zehn elektrische Grade gesperrt bleibt. Der Kondensator 115 wird durch die Leitfähigkeit .des Transistors 106 geladen, der aufsehaltet, wenn der Transistor 105 in den Sperrzustand geht. Der Strom vom Transistor 106 lädt den Kondensator 115 auf eine Spannung auf, die ausreichend ist, um den Transistor 105 erneut aufzuschalten, der den Transistor 106 erneut sperrt.

Der oben beschriebene Vorgang wird jedesmal wiederholt, wenn ein negatives Steuersignal an irgendeinem der sechs Eingänge 21 bis 26 von dem Verteiler 20 anliegt. Jedes dieser Eingangssignale ist mit der Basis 104 des Transistors 105 über einen Kondensator 102 und einer Diode 103 verbunden. Die an der Basis 104 des Transistors 105 vorliegenden Impulse sind in der graphischen Darstellung C 1 in Figur 2 mit umgekehrter Polarität dargestellt und die zehn Grad Impulse, die an dem Kollektor 114 des Transistors 105 anliegen, sind in der Graphik C 2 wiedergegeben. Diese letzteren Impulse werden über den Anschluß 43 und den Leiter II8 dem Koinzidenzdetektor 44 zugeführt. Falls erforderlich, bewirkt eine ähnliche monostabile Multivibratorschaltung, (nicht dargestellt) die sich an dem entfernten Anschluß des Hochspannungsgleichstromübertragungssystems befindet, eine zweite Impulsfolge (C 3) am Anschluß 121, die über die Leitung 120 dem Koinzidenzdetektor 44 angekoppelt wird. Um Störsignale oder Rauschinterferenzen zu vermeiden, sind die Leiter II8 und 120 abgeschirmt und die Abschirmungen sind über Kondensatoren II9 mit der Erde 58 verbunden.

Wie zuvor in Verbindung mit Figur 3 erläutert wurde, bewirkt der Koinzidenzdetektor 44 nur während der Zeit ein Ausgangssignal (C 4)-, wenn gleichzeitig an den entsprechenden Eingangsanschlüssen 43 und 121 Impulse vorliegen. Der Ausgang aus dem Koinzidenzdetektor 44 ist mit dem Schalterantrieb 45 verbunden,

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der den Sperrschalter 28' antreibt, wenn der erste Koinzidenzimpuls C 4 erscheint, nachdem der Startschalter 40 betätigt wird. Dies geschieht immer innerhalb von zehn Grad, die der Führungsflanke eines der Steuersignale an den Punkten 21 bis 26 folgen.

In dem Schalterantrieb 45 befindet sich ein Leiter 122 normalerweise auf Brdpotential. Dieser Leiter führt zum Ausgangsanschluß 174, der außen über einen Widerstand 125 mit der Basis 126 eines normalerweise leitenden Transistors 127 verbunden ist, der in dem Sperrschalter 28' enthalten ist. Wie aus Figur 4 entnommen werden kann, dient ein Widerstand 128 dazu, für einen Transistor 127 eine Vorspannung zu liefern, so daß bewirkt wird, daß der Transistor normalerweise durchgeschaltet ist, wobei er in diesem Zustand die "Sperrleitung" 28^lf auf das Potential des positiven Leistungsversorgungsanschlusses 56 hält. Die logische Zündsignalschaltung 27 ist so aufgebaut, daß sie verhindern kann, daß das Ventilzündsystem (31 bis 36) durch das Vorhandensein eines der Steuersignale an den Punkten 21 bis 26 betätigt wird, solange wie die Sperrleitung 28'' an den Anschluß 56 geklemmt ist. Diese Klemme jedoch ist abgeschaltet und die logische Vorrichtung 27 ist durch das Ansprechen des Transistors 127 freigeschältet, da die Basis durch ein positives Ausgangssignal aus dem Schalterantrieb 45 beaufschlagt wird.

Der Schalterantrieb 45 bewirkt auch ein anderes Ausgangssignal für den Start eines zweiten Umformers, falls dies gewünscht wird. Dies führt zu dem Ausgangsanschluß 173, welcher wiederum mit den nicht dargestellten Sperrschaltern verbunden werden kann, die mit den Anlaufsteuerungen der anderen Umformer verknüpft sind. Um Störungen und Rauschinterferenzen zu vermeiden, sind die Leiter 122 und 123 abgeschirmt und die Abschirmungen sind über Kondensatoren 129 mit der Erde 58 verbunden.

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Der Ausgangsanschluß 174 des Schalterantriebes 45 ist auch über einen Kondensator 50 mit einem Impulstransformator 51 verbunden. Eine Sekundärwicklung des Impulstransformatörs 51 ist über einen abgeschirmten Leiter 52 mit der Anlaufvorschaltung verbunden und ein in dieser Wicklung induziertes Signal dient dazu, die Startvorschaltung freizugeben, indem der Pestkörperschalter 46 geöffnet wird, wie in Figur 3 symbolisch dargestellt ist. Um Störsignale und ein Rauschen zu verhindern, ist der Leiter 52 abgeschirmt, wobei die Abschirmung über einen Kondensator 53 geerdet ist.

Die Figur 5 zeigt Einzelheiten des Koinzidenzdetektors 45, der in einer besonderen Ausfuhrungsform der Erfindung verwendet wird. Der Koinzidenzdetektor 44 enthält eine Schaltung zur Durchführung einer logischen "Und"-Funktion. Bei Abwesenheit eines positiven Impulses an den beiden Eingangsanschlüssen 43 und 121 von den damit verknüpften impulsbildenden Schaltungen ist die Basis 130 des Transistors 131 über Dioden 132 und 133 mit der Erde verbunden, so daß das Ausgangspotential am Kollektor 134 des normalerweise nicht durchgeschalteten Transistors im wesentlichen das gleiche ist wie das der positiven Versorgungsleitung 56'. Widerstände 135, 136, 137 und 138 und ein Kondensator 139 und eine Diode l40 stellen für den Transistor I3I eine Vorschaltanordnung dar. Ein Eingangssignal an nur einem der Anschlüsse 43 oder 121 ändert diese Situation nicht, da die Basis 130 über einen Parallelpfad geerdet bleibt. Wenn jedoch beide Eingangssignale gleichzeitig vorliegen, werden beide Eingangsdioden 132 und 133 in Sperriehtung vorgespannt und der Transistor I31 wird in Vorwärtsrichtung in den Leitungszustand vorgespannt. Auf diese Weise wird ein negativer Ausgangsimpuls am Kollektor 134 des Transistors I31 für die Dauer der Koinzidenz der zwei Eingangssignale geschaffen.

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Die negativen Koinzidenzausgangssignale am Kollektor 134 des Transistors 131 sind über einen Kondensator l4l und einer Diode 142 mit einem Transistor 143 in dem Schalterantrieb gekoppelt, der in Figur 5 deutlich dargestellt ist und der vorzugsweise eine Flip-Flop-Schaltung enthält. Der Transistor 143 wird beim Vorliegen eines solchen Impulses unmittelbar gesperrt. Normalerweise würde die Sperrung einer Seite einer Flip-Flop-Schaltung (Transistor 143), da der Kollektor 144 des Transistors 143 über den Widerstand 145 und Kondensator 146 mit der Basis 147 eines Transistors 148 gekoppelt wird, bewirken, daß der !Transistor, der auf der gegenüberliegenden Seite der Flip-Flop-Schaltung liegt, aufgeschaltet wird. Dieses Flip-Flop ist jedoch nicht gebräuchlich, da der Transistor 148 normalerweise nicht durch die Zuführung eines Vorwärtsstromes über eine Basisemitterdiode 149 aufschalten kann, die derart verbunden ist, daß die Basis negativ vorgespannt wird. Die Größe dieses Vorstromes, der durch ein Paar Widerstände 150 und 151 bestimmt wird, die zwischen der Kathode der Diode 149 und der negativen Versorgungsleitung 57' liegen, wird so festgelegt, daß der Übergangsstrom von der positiven Gleichspannungsversorgungsleitung 56' über den Widerstand an der Einrangsseite des Transistors 148 den Vorstrom nicht überschreiten wird, so daß daher der Transistor 148 gesperrt bleibt, trotz der positiven Impulse, die an seiner Basis 14? als Folge der Sperrung des Transistors 143 anliegen. Der Transistor 143 kehrt zwischen den nacheinander folgenden Ircpulsen vom Transistor 131 in den Leitungszustand zurück.

Sin symbolisch dargestellter und mit 40 bezeichneter Startschalter ist über einen Widerstand 154 mit parallel liegenden Kondensatoren 155 und I56 verbunden. Wenn der Startschalter ^;O durch ein Start-oder Wiederanlaufkommando geschlossen wird, wird das negative Potential am Anschluß des Widerstandes und 151 bis auf annähernd Erdpotential reduziert, wodurch die nerative Vorspannung an der Basis 147 des Transistors 148 entfernt wird. Die Entfernung dieser Vorspannung verursacht selbst noch nicht die Durchschaltung des Transistors 148,

η o 9 -S:^; '.-:■ .-'.0 3

falls Transistor 143 dann leitend ist, da ein positives Signal an der Basis 147 erforderlich ist, um den Transistor
148 durchzuschalten. Nachdem jedoch die negative Vorspannung entfernt ist, schaltet der Transistor 148 in dem nächsten
Augenblick durch, wo der Transistor 143 aufgrund eines negativen Eingangsimpulses von dem Koinzidenzdetektor 44 gesperrt ist. Die Kondensatoren 155 und I56 bewirken eine gewisse Filterung am Schalter 40, um eine vorzeitige Betätigung wegen des positiven Rauschens zu verhindern, das aufgenommen wird, wenn der Schalter 40 entfernt angeordnet ist. Die Widerstände 150 und 158 bewirken für den Transistor 148 eine Vorspannung. Der Widerstand 159 und der parallel liegende Kondensator I60 sind zwischen dem Kollektor I6I des Transistors 148 und der Basis 162 des Transistors 143 derartig verbunden, daß dann, wenn
der Tranaistor 148 aufgesehaltet, die Basis 162 des Transistors 143 mit einer negativen Vorspannung beaufschlagt wird, um
zu verhindern', daß er in den leitenden Zustand zurückkehrt, so daß der Flip-Flop-Zustand erhalten bleibt, bis durch die öffnung des Schalters 40 zur Beendigung des Startsignals der Zustand unmittelbar erneut festgelegt wird.

Vor dem Start ist der Transistor 148 gesperrt, so daß das Potential an seinem Kollektor 16I hoch ist. Sodann fließt ein Strom über den Widerstand I63 zu einem Gleichstromverstärker, der normalerweise leitende Transistoren 164 und I65 besitzt und ebenfalls über den Widerstand I66 zu einem doppelten Gleichstromverstärker, der normalerweise leitende Transistoren I67 und 168 besitzt. Die Widerstände 169,170, 171 undl72 liefern für die zwei Verstärker eine Vorspannung. Diese Verstärker
erzeugen positive Ausgangssignale an den entsprechenden Anschlüssen 173 und 174, wenn die Transistoren -I68 und I65 gesperrt sind. Im Betrieb sind alle Transistoren 164,165,167
und 168 gesperrt, wenn der Transistor 148 aufgeschaltet. Die Ausgangsanschlüsse 173 und 174 sind mit den äußeren Schaltungen, wie in Figur 4 dargestellt und-vorher beschrieben, gekoppelt.

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Figur 6 zeigt eine vereinfachte alternative Ausführungsform eines Teils des Systems und der Umformeranlaufsteuerung, in dem der sperrende Schalterantrieb und der Anlauf-Flip-Flop fortgelassen wurde. Die in Figur 6 dargestellten impulsbildenden und Koinzidenzdetektorschaltungen sind im wesentlichen die gleichen wie in den Figuren 4 und 5 und die in den Figuren 6 mit einem Strichindex versehenen Schaltelemente, entsprechen den ohne einen Strichindex versehenen Teilen in den Figuren 4 und 5. Aus diesen Gründen wird bezüglich der Beschreibung des Betriebes dieser Schaltelemente auf das vorhergehende verwiesen.

In Figur 6 ist der Startschalter 181 symbolisch als ein Zweipolschalter dargestellt, der normalerweise geschlossen ist. Vor dem Start und bei geschlossenen Kontakten des Schalters l8l wird ein Tyristorsperrschalter 182 wegen des positiven Stromes an seinem Tor I83 in einem gesperrten Zustand (leitend) gehalten, unabhängig davon, ob der parallel kommutierende Transistor 184 aufgeschaltet ist oder nicht und zwar wegen der Koinzidenzausgangsimpulse, die von dem Kollektor 134' des Transistors 131' erhalten werden. Wenn der Startschalter I81 auf einen Befehl betätigt wird (geöffnet), wird die Tyristersteuerschaltung einschließlich der Widerstände I85 und I86 und Kondensator I87 entregt und die Toraussteuerung für den Tyristorsperrschalter 182 wird entfernt, jedoch hält der Einklinkungsvorgang diesen Schalter leitend. Wenn jedoch von dem normalerweise gesperrten Transistor 131 ^r, dessen Kollektor 134' über den Widerstand I89 mit der Basis 188 des Transistors 184 gekoppelt ist, ein negativer Koinzidenzausgangsimpuls vorliegt, schaltet der Transistor 184 augenblickb'lieklich durch. Nun wird der Spannungsabfall am Transistor 184 geringer als der Spannungsabfall am Tyristorsperrschalter 182 und der Tyristor 182 sperrt. Am Ende des Koinzidenzausgangsimpulses kehrt der Transistor 184 unmittelbar in seinen nichtleitenden Zustand und das Potential der Sperrleitung 28'' wird verringert, wobei seine Sperrfunktion abgeschaltet wird und die logische Vorrichtung 27 für die Zündsignale wird in die Lage versetzt,

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das Ventilzündsystem 31 bis 36 beim Bestehen eines entsprechenden Steuersignals an den Punkten 21 bis 26 zu erregen. Insoweit, wie für die impulsbildende Schaltung, die die Transistoren IO5¹ und 106' enthält ,· gemäß dieser Ausfuhrungsform, Leistung über einen" Widerstand 190 von der Sperrleitung 28' ' abgeleitet wird, reduziert der Abfall des positiven Potentials der Sperrleitung so die Amplitude der Impulse, die durch die impulsbildende Schaltung geschaffeYi werden, daß der Transistor 131' in dem Koinzidenzdetektor ununterbrochen gesperrt bleibt, wodurch die Anlaufsteuerungen geschlossen bleiben, bis sie durch das Schließen des Startschalters i8l zur Ansteuerung des Tyristors 182 unmittelbar wieder eingesetzt werden. Ohne diese Schließungsmaßnahmen könnten die Koinzidenzimpulse den Transistor 184 periodisch aufschalten und dadurch den normalen stetigen Betriebszustand des Umformers vereiteln. Die in Figur 6 bezeichneten Zwischenverbindungen mit dem Südanschluß sind, wie vorher erläutert, wahlweise..

Figur 7 zeigt noch eine andere Ausführungsform des Systems der Anlaufsteuerung, in der die Anlauf-Flip-Flop-Schaltung und der Schalterantrieb gemäß Figur 5 durch einen siliciumgesteuerten Schalter 191 ersetzt wurden, der verwendet wird, um sein Anodentor 192 zum Transistor 127 der in dem Sperrschalter 28' enthalten ist, durchzuschalten. Die in Figur 7 mit einem Doppelstrich versehene^ Elemente sind den entsprechenden Elementen in den Figuren 4 und 5 ähnlich, welche dort keinen Index besitzen. Ein Startschalter 193 ist normalerweise geschlossen, so daß der siliciumgesteuerte Schalter 191 normalerweise durch die Widerstände 19^,195 und I96 und den Kondensator 197 vorgespannt ist. Da der siliciumgesteuerte Schalter 191 auf ist, wird durch sein Anodentor 192 Strom hindurchgeleitet, so daß der Transistor 127 ebenfalls leitend ist. Wenn der Startschalter 193 auf ein Kommando geöffnet wird, gibt es keine unmittelbare Veränderung. Sobald jedoch von der

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impulsbildenden Schaltung an beiden Anschlüssen 43 und 121 gleichzeitig Impulse empfangen werden, so daß beide Dioden 132'· und 133'' umgekehrt vorgespannt sind, schaltet der Transistor 131'' auf und der siliciumgesteuerte Schalter sperrt. Wenn der siliciumgesteuerte Schalter 192 sperrt, hört die Leitung über sein Anodentor auf und der Transistor 127 wird gesperrt, wodurch die Sperrleitung 28'' abgeklemmt wird und die Aktivierung des Ventilzündsystems 31 bis 36 unter Steuerung der Familie der relativ langen Steuersignale, die an den Punkten 2.1 bis 26 erzeugt werden, wird erlaubt. Der siliciumgesteuerte Schalter 192 ist so vorgespannt, daß er nicht erneut aufschaltet, solange wie der Startschalter 193 geöffnet bleibt.

In Figur 8 ist ein detailliertes Schaltungsdiagramm einer vorteilhaften Ausführungsform der Startvorschaltung 15 dargestellt, die schematisch in Figur 3 angegeben ist. In Figur ist ein silicxumgesteuerter Schalter 198 mit seiner Anode 199 über den Widerstand 200 und 201 und Dioden 202 und 203 und Widerstand 20h mit der Basis 205 des Transistors 206 verbunden. Wenn der siliciumgesteuerte Schalter 198 durchgeschaltet ist, erfolgt die Leitung über seine Anode 199, so daß der Transistor 206 durchgeschaltet ist und einen Strom führt, der durch die Einstellung des Widerstandes 201 festgelegt ist. Wenn der Transistor 206 durchgeschaltet ist, ist auch ein in Kaskade geschalteter Transistor 207 leitend. Der Transistor 207 leitet Strom aus einer Gleichstromversorgungsquelle 17p, 17n über eine Diode 209, einen Vorspannungspolaritätsschalter 21ö und den Widerstand 18. Der sich am Widerstand 18 einstellende Spannungsabfall ist die Anlaufvorspannung. Die Größe dieser Spannung und daher der Zünwinkel, der die Torimpulse charakterisiert, die den Ventilen zum Anlauf des Umformers zugeführt werden, hängt von der Auswahl und Einstellung des Widerstandes 201 ab, der funktionell dem Potentiometer 16 entspricht, das in Figur 3 dargestellt ist.

009838 / 1 G 3 Ö

Normalerweise jedoch ist der siliciumgesteuerte Schalter I98 nicht aufgeschaltöt und sein Anodentor 199 ist nicht leitend,. Um den Schalter I98 zur Vorbereitung für den Start aufzuschalten, werden entsprechende Vorrichtungen, die symbolisch als ein normalerweise geöffneter Schalter 211 dargestellt sind, augenblicklich betätigt, um ein vorgeschaltetes Netz zu verbinden, das aus den Widerständen 213 und 21*1 und Kondensator 215 besteht, der an den Gleichstromversorgungsanschlüssen 17p und 17n anliegt. Die resultierende Spannung, die am Kathodentor 212 des siliciumgesteuerten Schalter I98 erscheint, schaltet diesen auf, so daß wie vorher erläutert, die Transistoren 206 und 207 betriebsfähig sind, um eine Startvorspannung am Widerstand 18 aufzubauen. Es wird nun ersichtlich, daß die Teile I98, 206 und 207» die in Figur 8 gezeigt sind, die Funktion des Festkörperschalters ^6, wie vorher beschrieben, ausüben.

Der siliciumgesteuerte Schalter I98 ist mit Hilfe des Widerstandes 216 der Diode 217 und dem Widerstand 218 normalerweise in Vorwärtsrichtung vorgespannt. Wenn jedoch ein Betätigungssignal empfangen wird, das von dem Transformator I3I (in Figur 4 dargestellt) über den abgeschirmten Leiter 132 ausgeht, wobei der Leiter über einen Kondensator 219 mit dem Widerstand 218 gekopp/elt ist, so wird der Widerstand 218 mit einem negativen Impuls beaufschlagt, um von dem siliciumgesteuerten Schalter Anodenstrom zu leiten, derart, daß er gesperrt wird. Daher verschwindet in dem Anodentor 199 der Strom und die Transistoren 206 und 207 gehen in den Sperrzustand. Während die Transistoren 206 und 207 jedoch leitend waren, wurde ein Kondensator 220, der zwischen 17p und dem Anschluß der Dioden 202 und 203 liegt, auf eine Spannung aufgeladen und nun erfolgt die Entladung dieses Kondensators über einen einstellbaren Widerstand 221 und die Diode 203 verzögert die Abnahme der Vorspannung an den Transistoren 206 und 2öf. Auf diese Weise bleiberjdie Transistoren in einer progressiv abnehmenden Weise für einen gewissen Zeitraum leitend und die Startvorspannung, die ursprünglich am "Widerstand l8 anliegt, verschwindet langsam. Hierdurch wird ein glatter Übergang vom Start- zum Betriebszustand des

Π 0 9 8 3 B / 1 Γ) 3 0

Leistungsumkehrsystems ermöglicht, wenn die Anlaufverschaltung 15 abgeschaltet ist. In der Anlaufverschaltung 15 sind einige einstellbare Elemente vorgesehen. So sorgt z.B. ein Polaritätsschalter 210 dafür, daß die Polarität der Vorspannung, die am Widerstand l8 erscheint, umgekehrt wird. Ein Rheostat 221 sorgt für die Einstellung der Rate der Abnahme der Anlaufvorspannung, wenn der siliciumgesteuerte Schalter 198 gesperrt ist.

Eine Anzeigelampe 222 ist mit dem Anodentor 199 des siliciumgesteuerten Schalters 198 und dem Anschluß 17p der positiven Spannungsversorgung über einen Widerstand 224 verbunden. Eine Z?ierdiode 223 liegt parallel zur Anzeigelampe 222, um die dort anliegende Spannung zu begrenzen. Die Anzeigelampe dient dazu, eine sichtbare Anzeige zu gewährleisten, wenn der siliciumgesteuerte Schalter I98 durchgeschaltet ist und daher der Zündzeitkomputer für den Start vorbereitet ist.

Die oben beschriebene Erfindung kann vollständig derart angepaßt werden, um den Start eines Zwölfimpulsumformers zu steuern, der zwei Sechsimpulsbrücken enthält, während Gleichstromanschlüsse in Serie mit einer Gleichstromleitung liegen und deren Wechselstromanschlüsse entsprechend mit einem dreiphasigen Wechselstromleistungssystem über zwei Sätze mehrphasiger Transformatorwindungen verbunden sind, die untereinander um 30 elektrische Grade phasenverschoben sind. In diesem Zusammenhang würden die Steuerkomponenten27,28· und 31 bis 36, die,in Figur 3 für eine Sechsimpulsbrücke gezeigt wurden, für die zusätzliche Brücke verdoppelt werden. Solange, wie der Verteiler 20 210 Grad Steuersignale für die logische Schaltung der Zündsignale der entsprechenden Brücke liefert und der Zündzeitkomputer 19 für einen anfänglichen Verzögerungswinkel eingestellt ist, der nicht größer als ein vorbestimmter Betrag ist, z.B. 60 , kann ein erfolgreicher Start dadurch erreicht werden, daß ein gemeinsamer Schalterantrieb 45 die Sperrschalter 28' der beiden

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Brücken gleichzeitig betätigt. In analoger Weise kann die Erfindung verwendet werden, um gleichzeitig drei Brücken in einem 18-Impulsumformer zu starten (mit einem maximalen Anfangszündwinkel von 50°) oder vier Brücken in einem 24-Impulsumformer (mit einem maximalen Anfangszündwinkel von 45°). Alternativ können die entsprechenden Brücken eines 12 oder höheren Impulsumformers in Zusammenarbeit mit einem entsprechenden Beipaßschalter der Reihe nach gestartet werden und zwar jeder in dem Sechsimpulsmodus, der oben beschrieben wurde.

Das gleiche Grundstartschema ist sowohl für analoge als auch für digitale Ausbildungen der Umformersteuerungen anwendbar. Falls erforderlich, kann der Verteiler 20 so ausgebildet sein, um Steuersignale einer Dauer von l80° anstelle von 120° zu liefern, wobei ein zusätzlicher Torimpuls einem dritten Ventil der Brücke in dem Augenblick des Starts zugeführt werden muß. Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß die Erfindung für den Anlauf eines Konverters, der entweder unabhängig ist oder in Verbindung mit mindestens einem anderen Konverter am gleichen oder einem entfernten Anschluß des Hochspannungsgleichetromübertragungssystems steht, geeignet ist (ein individueller Umformer muß nicht mit einem entlegenen Umformer gleichzeitig gestartet werden, wenn er mit einem entsprechenden Beipaßschalter koordiniert ist, oder wenn der anfängliche Strom, der in der Gleich- \ stromleitung fließt, ein Lextungsladungsstrom ist oder wenn der entlegene Umformer Diodenbrücken enthält). Ein koordiniertes Starten von zwei oder mehr Umformern kann sogar erreicht werden, obgleich die Umformer mit Wechselstromsystemen unterschiedlicher Frequenzen entsprechend verbunden sind, oder obwohl sie eine unterschiedliche Zahl von Ventilen besitzen.

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ORtGiNAL INSPECTBD

Claims

~27~ 1942b43 Ansprüche

1.)Schaltung für einen elektrischen Leistungsumformer, bestehend aus mehreren elektrischen Strom leitenden Ventilen in Brückenachaltung, die so angeordnet sind, daß sie in einer festgelegten normalen Folge in den Leitungszustand gehen, gekennzeichnet durch:

a) Steuervorrichtungen zur zyklischen Erzeugung einer Folge relativ kurzer Torimpulse (21-26) für die entsprechenden Ventile (1-6) des Umformers und zur Zuführungjdieser Impulse zu den entsprechenden Ventilen, so daß die Ventile in der genannten normalen Folge gezündet werden;

b) Mittel dieser Steuerungen, die anfänglich betriebsfähig sind, um die Steuerungen außer Betrieb zu setzen, wobei in diesem Zustand die Zeitfolge der Torimpulse bestimmbar ist, jedoch keine Torimpulse tatsächlich den Ventilen zugeführt werden;

c) Vorrichtungen CiO) zur Erzeugung eines Startsignals, und

d) Vorrichtungen, die mit den Steuerungen verbunden sind und durch das Startsignal betriebsfähig werden, um die anfänglich betriebsfähigen Vorrichtungen abzuschalten, wenn einer der Torimpulse fällig ist;

e) eine Ausbildung der Steuervorrichtungen derart, daß beim . Betrieb der zuletzt genannten Vorrichtung ein Torimpuls dem entsprechenden Yentil zugeführt werden kann und daß gleichzeitig ein Toriepuls dem vorgeschalteten Ventil in der genannten normalen Folge zugeführt wird, wodurch der Umformer gestartet wird.

2. Schaltung; nach Anspruch 1, dadurch gekennze i chnet, daS zusätzliche Vorrichtungen vorhanden sind, die anfangs betriebsfähig: sind, zur Vorbereitung der Steuervorrichtung für die Erzeugung der Torimrsulse durch einen Zündwinkel

009 8 3-c/ '; 03C -. -.

innerhalb festgelegter Grenzen.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündwinkel nicht größer als 60 elektrische Grade ist.

H. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Mittel Vorrichtungen zur Abschaltung derselben umfassen, wenn der Umformer-startet.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Vorrichtungen so ausgebildet sind, daß ihre vorbestimmte Wirkung progressiv verschwindet, wenn der Umformer startet.

6. Schaltung nach Anspruch ^, dadurch gekennze i chnet, daß die Vorrichtungen zur Abschaltung der zusätzlichen Vorrichtungen beim Betrieb der Mittel betätigt werden, die in Anspruch Id genannt sind.

7. Schaltung zum Start eines örtlichen elektrischen Leistungsumformers, der derartig eingerichtet ist, daß er in Verbindung mit einem anderen Umformer verwendet werden kann, der über eine Gleichstromleitung mit diesem verbunden ist, da durch ge ke η η ζ e i c h η e t, daß die in Anspruch 1 zuletzt genannte Vorrichtung derartig ausgebildet ist, daß sie mit ähnlichen Steuervorrichtungen verbunden werden kann, die mit dem anderen Umformer verknüpft sind und die so ausgebildet ist, daß sie bei Vorliegen folgender.koinzidenter Signale betrieben wird:

1. durch das.Startsignal,

2. durch einen Torimpuls, der am örtlichen Umformer erscheint und

3. durch einen Torimpuls, der am anderen Umformer erscheint.

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8. Schaltung für den Anlauf eines elektrischen Leistungsumformers auf ein Start- oder Umlaufkommando, wobei der Umformer N elektrische Ventile enthält, die in mindestens einer Brückenanordnung zwischen einer Gleichstromleitung und einem mehrphasigen System angeordnet sind,dessen Spannung mit einer Frequenz von P Hz schwingt, dadurch gekennzeichnet, daß

a) eine erste Vorrichtung zur zyklischen Erzeugung einer Familie von N Steuersignalen mit dem Umformer verknüpft ist, um ein Aufschalten der entsprechenden Ventile des Umformers in einer bestimmten Folge zu bewirken, wobei jedes der Steuersignale länger als 1_ _{bestehen bleib}t;

b) ein Ventilzündsystem N zweite Vorrichtungen umfaßt, die entsprechend betriebsfähig sind, wenn sie betätigt werden, um einen relativ kurzen Aufsehaltimpuls jedem Ventil zu übertragen;

c) dritte Vorrichtungen, die mit den ersten Vorrichtungen und dem genannten Zündsystem verbunden sind, vorgesehen sind, um jede der zweiten Vorrichtungen bei Vorliegen eines entsprechenden Steuersignals entsprechend zu betätigen, und

d) Sperrvorrichtungen vorhanden sind, die mit den dritten Vorrichtungen verknüpft sind, um eine Betätigung irgendeiner zweiten Vorrichtung anfangs zu verhindern, bis sie durch die folgenden koinzidenten Signale abgeschaltet werden:

1) durch das Kommandosignal,

2) durch die Führungsflanke eines Steuersignals.

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9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennz e i c hn e t, daß die erste Vorrichtung (19) derartig ausgebildet ist, daß sie das Steuersignal in zeitlicher Beziehung zur Wechselspannung erzeugen kann und wobei die Startvorspannungsvorriehtung (15) mit der ersten Vorrichtung verbunden ist j um den Anfangszündwinke1 des Steuersignals innerhalb vorbestimmter Grenzen einzuführen.

10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen zur Abschaltung der genannten Startvorspannungsvorrichtungen (15) beim Ansprechen der abzuschaltenden Sperrvorrichtung vorhanden sind.

11. Schaltung für den Kaltstart eines elektrischen Leistungsumformers, der sechs elektrische Ventile enthält, die in einer Doppelwegbrückenanordnung zwischen mehrphasigen Wechselstromleitern und einem Paar von Gleichstromanschlüssen angeordnet sind, dadurehgekennzeichnet, daß

a) eine erste Vorrichtung (20) zur zyklischen Erzeugung eines Satzes -von sechs Steuersignalen (21-26) zur Aufschaltung der entsprechenden Yentile in einer vorbestimmten Folge vorhanden ist, wobei die Steuersignale bei Intervallen von angenähert einem 1/6 Schwingung beginnen und jedes länger als 1/6 einer Schwingung weiterbesteht;

b) Startvorspannungsvorrichtungen zur Voreinstellung der ersten Vorrichtung vorhanden sind, so daß der anfängliche Zündwinkel der Steuersignale nicht 60 elektrische Grade überschreiten kann;

c) ein Ventilzündsystem, das sechs Elemente enthält, die bei Betätigung entsprechend betriebsfähig sind, vorgesehen ist, um relativ kurze Torimpulse jedem Ventil abwechselnd zuzuleiten;

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d) Vorrichtung zur Verbindung der ersten Vorrichtung mit dem Ventilzündsystem zur entsprechenden Betätigung jedes der sechs Elemente beim Vorliegen entsprechender Steuersignale vorhanden sind;

d) die Verbindungselemente Sperrvorrichtungen-enthalten, um eine anfängliche Aktivierung eines der sechs Elemente zu verhindern;

f) Vorrichtungen vorhanden sind, die betriebsfähig sind, während zwei der Steuersignale bestehen, um die Sperrvorrichtung abzuschalten, so daß dem Umformer erlaubt wird zu starten,

g) Vorrichtungen vorgesehen sind, die auf den Start des Umformers ansprechen, um die Startvorspannungsvorrichtungen abzuschalten .

12. Schaltung zum Anlaufen eines elektrischen Leistungssystems, das mindestens einen ersten und zweiten Umformer enthält, die an den gegenüber liegenden Enden einer Gleichstromleitung entsprechend verbunden sind, wobei der erste Umformer N elektrische Ventile besitzt, die in mindestens einer Brückenanordnung zwischen einem Ende der Gleichstromleitung und den mehrphasigen Leitern verbunden sind und die Spannungen mit einer Frequenz von F Hertz schwingen, wobei der zweite Umformer !J' elektrische Ventile besitzt, die in mindestens einer Brückenanordnung zwischen dem anderen Ende der Gleichstromleitunp. und mehrphasigen Leitern verbunden sind, wobei die Spannungen mit einer Frequenz von F' Hz schwingen, dadurch gekennzeichnet, daß:

a) erste Vorrichtungen mit jedem der Umformer zur zyklischen Erzeugung einer Serie von Steuersignalen un eine Aufschaltung der entsprechenden Ventile des Umformers in einer vorbestimmten Folge zu bewirken, verbunden sind, wobei die

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Steuersignale, die durch die erste Vorrichtung erzeugt werden, an dem ersten Umformer länger als 1 bestehen blei-

ben und wobei die Steuersignale, die durch die erste Vorrichtung erzeugt werden, an dem zweiten Umformer länger als 1 bestehen,

iff¹

b) zweite Vorrichtungen mit jeder der ersten Vorrichtung verbunden sind und bei Vorliegen des entsprechend erzeugten Steuersignals betriebsfähig sind, um hintereinander relativ kurze Einschaltimpulse den entsprechenden Ventilen des verbundenen Umformers zu übertragen und

c) dritte Vorrichtungen an jedem Umformer für eine anfängliche Sperrfunktion der zweiten Vorrichtung vorhanden sind, bis diese abgeschaltet ist, wobei diese dritte Vorrichtung Mittel zur Abschaltung desselben umfaßt, die bei Koinzidenz folgender Signale anspricht:

1. beim Vorliegen mindestens zweier Steuersignale, die durch die erste Vorrichtung erzeugt werden, welche mit dem ersten Umformer verknüpft ist, und

2. beim Vorliegen mindestens zweier Steuersignale, die durch die erste Vorrichtung erzeugt werden, welche mit dem zweiten Umformer verknüpft ist.

13· Schaltung für den Start eines elektrischen Leistungssystems, das mindestens einen ersten und zweiten Umformer umfaßt, die mit den gegenüber liegenden Enden einer Gleichstromleitung entsprechend verbunden sind, wobei jeder Umformer mehrere elektrische Ventile besitzt, die in einer Brückenanordnung aufgebaut sind, dadurchgekennzeichne t,daß

a) Vorrichtungen (19,20) mit jedem der Umformer zur Erzeugung eines ersten Satzes von Steuersignalen verbunden sind;

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b) Vorrichtungen (42) zur Ableitung einer Reihe kurzer Impulse von den Steuersignalen eines jeden ersten Satzes vorhanden sind.;

c) Vorrichtungen (44,45) zur Peststellung, ob einzelne Impulse an beiden Umformern nahezu gleichzeitig bestehen, vorhanden sind,

und

d) Vorrichtungen (27,28',31 bis 36) vorhanden sind, die beim gleichzeitigen Bestehen der einzelnen Impulse ansprechen, um von den Steuersignalen an jedem Umformer einen Satz von Torimpulsen für die Ventile der verbundenen Umformer abzuleiten.

14. Verfahren zum Kaltstart einer elektrischen Leistungsdoppelwegumformerbrücke mit vielen Ventilen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) zyklische Erzeugung einer Familie von gestaffelten relativ langen Steuersignalen, die ein Ventilzündsystem zur Aufschaltung entsprechender Ventile der Brücke in einer vorbestimmten normalen Folge in zeitlicher Beziehung zu den Spannungen an den Wechselstromanschlüssen der Brücken aktivieren können;

b) Voreinstellung der zeitlichen Folge der Steuersignale,

um einen Anfangszündwinkel für die Ventile innerhalb vorbestimmter Grenzen einzuführen;

c) Feststellung der Führungsflanken der hintereinander folgenden Steuersignale,

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d) Zuführung eines der Steuersignale zum Ventilzündsystem in einem Augenblick, der durch die Feststellung ihrer Führungsflanken bestimmt ist, wodurch ein entsprechendes Ventil aufgeschaltet wird;

e) gleichzeitige Zuführung eines früheren Steuersignals zu diesem Ventilzündsystem, um das Ventil aufzuschalten, das dem entsprechenden Ventil in der normalen Folge vorangeht, und

f) danach Zuführung des Steuersignals wiederum zum Ventilzündsystem.

15· Verfahren nach Anspruch 1Ί, ""dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Schritt zur Verringerung der Wirkung der vorher eingestellten Schritte durchgeführt wird, wenn die Brücke startet.

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