DE3434274C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine steuerbare Drehstromstellerschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 29 43 324 ist ein netzgeführter Drehstromsteller dieser Art bekannt. Derartige Stromrichter benötigen für die Kommutierung ziemlich hohe Spannungen, die etwa proportional zur Ausgangsspannung sind. Dies liegt am Gegenspannungscharakter der Last. Beim Betrieb von Lichtbögen tritt das zusätzliche Erfordernis einer Wiederzündspannung ein, die aufgebracht werden muß, um bei Stromrichtungsumkehr den Bogen erneut zu zünden. Bei diesen Schaltungen mit Drehstromstellern verlaufen nun Ausgangsspannung und die zur Kommutierung zur Verfügung stehende Spannung gegensinnig. Man kann zwar die Stromrichter so auslegen und betreiben, daß sie die zur Kommutierung erforderliche Spannung liefern. Dazu müssen sie aber am Spannungsnennpunkt bereits mit erheblichen Zündverzögerungen arbeiten - mit allen nachteiligen Folgen hinsichtlich der Transformatortypenleistung, der Leistungshalbleiter-Typenleistung und der Netzbelastung. Eine hohe, zur Kommutierung erforderliche Spannung bringt eine hohe induktive Steuerblindleistung mit sich, die noch weiter ansteigt, wenn man die Ausgangsspannung zurücksteuert und damit die Wirkleistung zurückgeht. Eine Blindleistungskompensation dafür ist kaum zu vermeiden. Schon eine in Stufen schaltbare Blindleistungskompensation erfordert einen erheblichen technischen und wirtschaftlichen Aufwand, noch mehr eine stetig verstellbare Kompensation mit Blindleistungsstromrichtern. Bei Lichtbogenbetrieb tritt noch zusätzlich die Schwierigkeit auf, daß gelegentlicher Bogenabriß und damit Lastabwurf nicht zu vermeiden sind. Dies bringt eine, wenn auch vorübergehende, starke kapazitive Belastung des Netzes mit sich, die umso störender ist, je größer die eingesetzte Blindleistungskompensation sein muß. Diese Effekte sind darauf zurückzuführen, daß sich die Ventile der Schaltung nur im Zündwinkelbereich α von 0° bis 90° betreiben lassen, weil die Ventilzweige bei Steuerwinkeln α < 90° sperren. Insbesondere bei der Verwendung dieser Schaltung zur Speisung eines Lichtbogens muß bezüglich des Steuerwinkels α ein Kompromiß geschlossen werden. Bei α = 0° entsteht zwar die größte Ausgangsleistung, wobei aber die zur Kommutierung anliegende Spannung 0 wäre. Bei α = 90° hat man eine sehr gute Kommutierungsspannung, aber keine Leistung mehr. Wird mit einer derartigen Schaltung eine Last betrieben und braucht man an der Last eine höhere Leistung, so kann dies nur dadurch erreicht werden, daß der Zündwinkel α verkleinert wird, da dies die einzige Steuerungsmöglichkeit darstellt. Dadurch sinkt aber gleichzeitig die Kommutierungsspannung ab, was für den Lichtbogenbetrieb äußerst ungünstig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schaltungen der eingangs angegebenen Art dadurch zu verbessern, daß bei vorgegebener Nutzleistung des apparative Aufwand herabgesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 durch seine kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Schaltung läßt sich durch die in ihr enthaltenen Freilaufzweige auch im Zündwinkelbereich α zwischen 90° und 180° betreiben. Sobald die Spannung am Ventilzweig durch 0 geht und negativ wird, übernimmt dieser Freilaufzweig den Stromfluß. Dadurch entsteht auch in diesem Winkelbereich Leistung an der Last. Dieser Bereich ist deshalb interessant, weil sich dort die Kommutierungsspannung und die Leistung nicht gegensinnig verhalten, sondern gleichsinnig. Die Ausgangsleistung ist bei einem Zündwinkel α = 90° maximal und fällt mit zunehmendem Zündwinkel stetig ab, bis sie bei einem Zündwinkel von α = 180° den Wert 0 erreicht. Gleichzeitig fällt dabei aber die Kommutierungsspannung ab. Die Versorgungsspannung für die erfindungsgemäße Schaltung kann jeder dreiphasigen Spannungsquelle z. B. den Sekundärwicklungen eines Transformators entnommen werden. Zwei phasenverschobene Schaltungen arbeiten erfindungsgemäß auf ein und dieselbe Last. Sind sie um 60° phasenverschoben, so ist an der Last eine Stromflußdauer von 180° zu erzielen, auch wenn sie am einzelnen Drehstromsteller bei 120° bleibt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist Anspruch 2 zu entnehmen. Durch die Zündverzögerung der Freilaufzweige läßt sich eine Feinregulierung der Leistung erzielen. Bei zwei phasenverschobenen erfindungsgemäßen Schaltungen, die auf ein und dieselbe Last arbeiten, läßt sich somit die Stromlieferung der beiden Schaltungen auf die Last fein einstellen. Auch kann damit die Zuordnung von Ausgangsspannung und der zur Kommutierung dienenden Spannung gezielt beeinflußt werden.

Die Figur zeigt in zum Teil schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung.

Mit 1 ist die Primärseite eines aus einem Drehstromnetz gespeisten Transformators bezeichnet, dem zwei Sekundärwicklungssätze 2 und 3 zugeordnet sind. Jedem Sekundärwicklungssatz ist ein netzgeführter Drehstromsteller 4 bzw. 5 zugeordnet, der gleichstromseitig jeweils eine Drossel 6, 7 aufweist. Jeder Sekundärwicklung ist ein Freilaufzweig 8, 9 zugeordnet, zu dem im Drehstromsteller ein eigenes Ventilzweigpaar 10, 11 gehört. Die phasenverschoben arbeitenden Sekundärwicklungsgruppen 8 und 9 mit ihren zugeordneten Drehstromstellen arbeiten auf drei Lichtbögen 12, an denen sie eine Stromflußdauer von 180° ermöglichen.

Claims (2)

1. Steuerbare Drehstromstellerschaltung, bestehend aus einem Transformator mit zwei Sekundärwicklungsgruppen (2, 3), die auf ihrer einen Seite parallel mit einer Last (12) verschaltet sind und auf ihrer jeweils anderen Seite mit jeweils einem netzgeführten Stromrichter in Brückenschaltung (4; 5) natürlicher Kommutierung mit je einer Glättungsdrossel (6; 7) zwischen den Gleichstromklemmen verschaltet sind, wobei die Ströme bzw. Spannungen der einzelnen Phasen mit Stromflußdauern kleiner 180° el infolge geeigneter Phasenlage der beiden Sekundärwicklungsgruppen (2, 3) zu solchen mit Stromflußdauern von 180° el an der Last überlagert werden und wobei die zu überlagernden Teilströme mit Hilfe gesonderter aber gemeinsam gesteuerter Steller in den beiden Brückenstromrichtern (4, 5) erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jeder einzelnen Sekundärwicklung (2, 3) ein Freilaufzweig (8, 9) derart zugeordnet ist, daß die jeweils eine Seite jeder Sekundärwicklung (2, 3) über ein jeweils eigenes gesteuertes Ventilzweigpaar (10, 11) mit den Gleichstromklemmen des zugehörigen Brückenstromrichters (4, 5) verbunden ist.

2. Drehstromstellerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutierung des Stromes auf einen Freilaufzweig (8, 9) über den Spannungsnulldurchgang an dem zugehörigen Ventil hinaus verzögert wird.