DE638363C

DE638363C - Process for the continuous regulation of the direct voltage output by a multi-phase rectifier working with grid-controlled vapor or gas discharge paths

Info

Publication number: DE638363C
Application number: DES106744D
Authority: DE
Inventors: Dr Wilhelm Leukert
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1932-10-23
Filing date: 1932-10-23
Publication date: 1936-11-13

Description

Der Stromdurchgang durch eine als Gleichrichter arbeitende Entladungsstrecke kann bekanntlich mit Hilfe eines Gitters geregelt werden. Der Zündpunkt des Gleichrichters wird mehr oder weniger in seiner Phase gegenüber der Anodenspannung verschoben, so daß nur während eines Teiles einer Halbperiode Strom durch den Gleichrichter fließt. Das gleiche Verfahren kann auch für Mehrphasengleichrichter angewendet werden, deren Gitterkreise mit einer gemeinsamen Steuereinrichtung beliebiger Art verbunden werden. Der Zündpunkt sämtlicher Phasen wird dann gleichmäßig in seiner zeitlichen Lage eingestellt.The passage of current through a discharge path functioning as a rectifier can, as is known, be regulated with the aid of a grid. The ignition point of the rectifier is more or less shifted in phase with respect to the anode voltage, so that only during a part a half-cycle current flows through the rectifier. The same procedure can be used can also be used for polyphase rectifiers whose grid circles have a common Control device of any type are connected. The ignition point of all phases is then evenly in adjusted to its timing.

Ein Nachteil dieses Steuerungsverfahrens besteht darin, daß der Leistungsfaktor der Anlage um so schlechter wird, je weniger die einzelnen Phasen des Gleichrichters ausge-A disadvantage of this control method is that the power factor of the The less the individual phases of the rectifier, the worse the system gets.

ao steuert sind. Durch die Spätzündung wird die Grundwelle des Stromes gegenüber der Anodenspannung in der Phase um den gleichen Winkel verschoben, um den der Anodenstrom gegenüber dem Strom bei voller Aussteuerung verschoben wird. Je später gezündet wird, um so größer wird die dem Netz entnommene Blindleistung.ao controls are. The late ignition will the fundamental wave of the current compared to the anode voltage in phase around the same Shifted angle by which the anode current is compared to the current at full modulation is moved. The later the ignition, the greater the reactive power drawn from the network.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur stetigen Regelung der von mehrphasigen Gleichrichtern abgegebenen Gleichspannung, bei dem. die Blindleistungsverhältnisse wesentlich günstiger liegen. Gemäß der Erfindung wird bei einer Regelung der abgegebenen Gleichspannung in dem Bereich zwischen dem Höchstwert und dem Wert Null oder umgekehrt zunächst nur bei einzelnen verschiedenphasigen, mit der gleichen effektiven Wechselspannung beaufschlagten Anoden oder Anodengruppen der Anodenstrom mittels der Gittersteuerung geregelt, und erst nach Ausregelung des Entladungsstromes dieser Anoden wird die Entladung auch der übrigen Anoden verändert. Zweckmäßig wird dabei so geregelt, daß eine möglichst symmetrische Kurvenform des vom Gleichrichter aufgenommenen Stromes aufrechterhalten bleibt. Bei einem Sechsphasengleichxichter wird, beispielsweise ausgehend von dem voll ausgesteuerten, seinen maximalen Strom führenden Gleichrichter, zum Zwecke der Verringerung des Stromes eine Gittersteuerung zunächst nur in drei Phasen vorgenommen, während die anderen Phasen voll ausgesteuert bleiben. Der Zündpunkt der gesteuerten Phasen wird so lange verschoben, bis die Stromaufnahme dieser Phasen gänzlich verschwindet, bis also von sechs Phasen drei Phasen ausgeschaltet sind. Soll der Ge-The invention relates to a method for the continuous regulation of multiphase Rectifiers delivered DC voltage, at which. the reactive power ratios are much cheaper. According to the invention, in a regulation of the delivered DC voltage in the range between the maximum value and the value Zero or vice versa, initially only with individual different phases, with the same effective alternating voltage applied to anodes or groups of anodes, the anode current regulated by means of the grid control, and the discharge is only started after the discharge current of these anodes has been regulated also changed the other anodes. It is expediently regulated in such a way that one as possible Maintain symmetrical waveform of the current drawn by the rectifier remain. In the case of a six-phase rectifier, for example, starting from the fully controlled rectifier carrying its maximum current to the For the purpose of reducing the current, a grid control initially only in three phases while the other phases remain fully controlled. The ignition point of the controlled phases is shifted until the current consumption of these phases is completely disappears until three of the six phases are switched off. Should the business

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dr. Wilhelm Leukert in Berlin-Siemensstadt.Dr. Wilhelm Leukert in Berlin-Siemensstadt.

samtstrom noch' weiter herabgesetzt werden, so wird von den restlichen drei Phasen eine weitere Phase bis zur völligen Sperrung gesteuert; der dann vorhandene zweiphasig© Gleichrichter kann durch Aussteuerung· nq|f| einer weiteren Phase zu einem Einphasig gleichrichter gemacht werden.If the total current is still further reduced, then one of the remaining three phases becomes further phase controlled until complete blocking; the then existing two-phase © Rectifiers can be controlled by · nq | f | a further phase to a single phase rectifiers are made.

Da im allgemeinen nicht der ganze Regelbereich zwischen Null und Vollast, insbesondere nicht während des Dauerbetriebes, gefordert werden wird, so wird meist die Steuerung zum Übergang von Sechsphasengleichrichter auf den Dreiphasengleichrichter ausreichend sein.Since in general not the entire control range between zero and full load, in particular will not be required during continuous operation, the control will mostly sufficient for the transition from the six-phase rectifier to the three-phase rectifier be.

Es ist an sich bei Mehrphäsengleichrich tern 'bekannt, die Anoden in mehrere Gruppen zu unterteilen. So ist beispielsweise vorgeschlagen worden, die Anoden des Mehrphasengleichrichters in zwei Gruppen zu unterteilen. Die eine Gruppe der Anoden liegt an der vollen Transformatorspannung, während die zweite Anodengruppe an Anzapfungen des Gleichrichtertransformators angeschlossen ist. Die bekannte Anordnung ar-" 25 beitet somit mit zwei verschiedenen Anodenspannungen, wobei die eine Spannung der einen Anodengruppe und die andere Spannung der anderen Anodengruppe zugeordnet ist. An der Gittersteuerung der zu den beiäo den Änodengruppen gehörigen "Anoden'wird im übrigen nichts geändert. Sämtliche Anoden, die zu einer Gruppe gehören, werden gesteuert, wie es bei normalen Gleichrichtern üblich ist. 'Im Gegensatz zu dieser bekannten Anordnung besteht 'die vorliegende Erfhidungdarin, daß die verschiedenphasigen Anoden eines Mehrphasengleichrichters, welche einer und derselben Primär spannung zugeordnet sind, nicht, wie bisher, gemeinsam und im gleichen Sinne gesteuert werden, sondern daß diese Anoden in einzelne Gruppen unterteilt werden, die nacheinander einzeln oder gruppenweise von dem Höchstwert des Stromdurchganges auf Null bzw. umgekehrt steuerbar sind. Die Unterteilung der Anoden in mehrere nacheinander steuerbare Gruppen ist bei der Erfindung eine ganz andere als diejenige "bei "der bekannten Schaltung. Beim Erfindungsgegenstand liegen sämtliche Anoden dauernd an ein und derselben Primärspannung. Anodengruppen, welche an eine Teilspannurig angeschlossen sind,- sind nicht vorhanden. Während bei der bekannten Anordnung stets sämtliche zu einem Mehrphasensystem bzw. zu einer Anodengruppe gehörende Anoden- gleichzeitig und im gleichen Sinne gesteuert werden, bleiben bei der Erfindung einzelne Anoden eines Mehrphasen*- systems zunächst ungesteuert, während die anderen gesteuert werden. Der Vorteil der Erfindung liegt in der Verbesserung des Leistungsfaktors der Anlage. Auch die bekannte Anordnung wirkt zwar im Sinne einer Ver-, besserung des Leistungsfaktors, jedoch hat ||i|e Erfindung den wesentlichen Vorteil, daß 6$ ii^pndere Anzapftransformatoren nicht nötig i»s|§|i, weil sämtliche Anoden an der gleichen :|||pannung liegen.It is known per se in Mehrphäsengleichrich tern ', the anodes in several groups to subdivide. For example, it has been proposed to use the anodes of the polyphase rectifier to be divided into two groups. One group of the anodes is due to the full transformer voltage, while the second group of anodes is connected to taps on the rectifier transformer is. The known arrangement works with two different anode voltages, one voltage of which is the assigned to one anode group and the other voltage to the other anode group is. On the grid control of the "anodes" belonging to the anode groups otherwise nothing changed. All anodes belonging to a group are controlled, as is usual with normal rectifiers. 'In contrast to this well-known arrangement the present invention consists in that the different-phase anodes of a polyphase rectifier, which one and are assigned to the same primary voltage, not, as before, together and in the same way Senses are controlled, but that these anodes are divided into individual groups, one after the other, individually or in groups, from the maximum value of the current passage can be controlled to zero or vice versa. The division of the anodes into several consecutively controllable groups is at of the invention is quite different from that "in" the known circuit. With the subject matter of the invention all anodes are permanently connected to one and the same primary voltage. Groups of anodes, which are connected to a partial line are connected - are not available. While in the known arrangement always all anodes belonging to a multiphase system or group of anodes - simultaneously and in the same Senses are controlled, remain with the invention individual anodes of a multi-phase * - systems initially uncontrolled, while the others are controlled. The advantage of Invention lies in the improvement of the power factor of the plant. Even the familiar one Arrangement works to improve the power factor, but has || i | e invention has the significant advantage that $ 6 No other tapping transformers required i »s | § | i, because all anodes are connected to the same : ||| lying in tension.

Die durch die Erfindung erreichte Verbesserung des Leistungsfaktors beruht auf folgenden Überlegungen: Nur durch Verschiebung 'des Zündpunktes der einzelnen Phasen des Gleichrichters wird der Leistungsfaktor verschlechtert, nicht aber durch Verringerung der Phasenzahl. Auf der anderen Seite hat aber die zum Zweck der Verkleinerung des Mittelwertes der Gleichspannung vorgenommene Verringerung der Phasenzahl zur Folge, daß die Amplituden der neben der Grundwelle im Wechselstromnetz auftretenden Oberwellen größer werden. Das Regelungsverfahren wird daher zweckmäßig noch durch eine zusätzliche Maßnahme ergänzt, damit bezüglich der Oberwellen keine Verschlechterung eintritt. Gemäß der Erfindung werden zum Zwecke der Vermeidung der Oberwellen im Wechselstromnetz zwei Gleichrichter parallel geschaltet, deren Phasen um 18o°.versetzt sind. Diejenigen Phasen, die in dem einen der beiden Gleichrichter gesteuert' werden, bleiben in dem anderen Gleichrichter ungesteuert, und umgekehrt. Die beiden Gleichrichter werden dabei über eine Drosselspule miteinander verbunden. Die Drosselspule kann entweder auf der Gleichstromseite oder auf der Wechselstromseite, d.h. zweckmäßig auf der Sekundärseite des Transformators, angeordnet sein. Im letzterea Falle" können sämtliche Anoden beider ileichrichter in dem gleichen Gefäß unterebracht wexden.The improvement in power factor achieved by the invention is based on the following Considerations: Only by shifting the ignition point of the individual phases the rectifier worsens the power factor, but not by reducing it the number of phases. On the other hand, for the purpose of reducing the size of the Mean value of the DC voltage made reduction in the number of phases means that the amplitudes of the next to the Fundamental harmonics occurring in the alternating current network become larger. The regulatory process is therefore expediently supplemented by an additional measure so that there is no deterioration in the harmonics entry. According to the invention, two rectifiers are used for the purpose of avoiding harmonics in the alternating current network connected in parallel, the phases of which are offset by 180 °. Those phases that controlled in one of the two rectifiers remain in the other Rectifier uncontrolled and vice versa. The two rectifiers are over a choke coil connected together. The choke coil can either be on the DC side or on the alternating current side, i.e. expediently on the secondary side of the Transformer, be arranged. In the latter case "all anodes can both ileichrichter wexden wexden placed in the same vessel.

Ein weiteres· Mittel, durch welches verhindert wird, 'daß sich die Oberwellen auf das speisende Wechselstromnetz schädlich auswirken können, besteht darin, daß entweder auf der Sekundärseite der Transformatoren oder auf der Primärseite in unmittelbarer Nähe der Anschlußstelle der Transformatoren an das Wechselstromnetz asynchrone Wechselstrommaschinen angeschlossen wer- no den, welche zur Dämpfung der Oberwellen dienen. Diese Wechselstrommaschinen können entweder leer laufende Maschinen sein oder aber Motoren, die gleichzeitig zur Arbeitsleistung herangezogen werden. - Bei Gleichrichtern, die im Dauerbetrieb häufig mit verringerter Last arbeiten und bei denen nur kurzzeitig der Gesamtstrom verlangt wird, werden gemäß der Erfindung die einzelnen Anoden verschieden bemessen. Diejenigen Anoden, die dauernd Strom führen, werden für größere Belastung ausgelegt alsAnother means of preventing the harmonics from affecting the feeding AC network can have harmful effects is that either on the secondary side of the transformers or on the primary side in the immediate vicinity Asynchronous AC machines can be connected near the connection point of the transformers to the AC network the ones that serve to dampen the harmonics. These AC machines can either idling machines or motors that work at the same time can be used. - For rectifiers that are in continuous operation often work with a reduced load and where the total current is only required for a short time is, according to the invention, the individual anodes are dimensioned differently. Those Anodes that continuously carry current are designed for greater loads than

die gesteuerten Anoden, die nur bei Stromspitzen an der Belastung teilnehmen.the controlled anodes, which only take part in the load in the event of current peaks.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung das Schaltungsschema von zwei parallel geschalteten Sechsphasengleichrichtern dargestellt. Die beiden Gleichrichter ιO und Ii sind über Sechsphasentransformatören 12 und 13 an ein Wechselstromnetz 14 angeschlossen.' Wie aus der Bezeichnung der Phasen 1 bis 6 auf der Sekundärseite der Transformatoren zu entnehmen ist, sind die entsprechenden Phasen um 180 elektrische Grad gegeneinander versetzt. Auf der Gleichstromseite sind die beiden Gleichrichter durch eine Drosselspule 15 miteinander verbunden. Die gleiche Drosselspule könnte auch in der Verbindungsleitung zwischen den Nullpunkten der beiden Transformatoren 12 und 13 liegen.In the drawing, the circuit diagram of two six-phase rectifiers connected in parallel is shown as an exemplary embodiment of the invention. The two rectifiers ιO and Ii are connected to an alternating current network 14 via six-phase transformers 12 and 13. As can be seen from the designation of phases 1 to 6 on the secondary side of the transformers, the corresponding phases are offset from one another by 180 electrical degrees. On the direct current side, the two rectifiers are connected to one another by a choke coil 15. The same choke coil could also be located in the connecting line between the zero points of the two transformers 12 and 13.

Die den beiden Gleichrichtern 10 und 11 zugeordneten Steuergitter sind an eine Steuereinrichtung 20 angeschlossen. Zum Übergang von Sechsphasen- auf Dreiphasengleichrichterbetrieb dienen die Regelwiderstände 21 und 22, deren Schleifkontakte an die Gitter der entsprechenden Anoden der beiden Gleichrichter angeschlossen sind. Zum Übergang von Dreiphasen- auf Zweiphasengleichrichterbetrieb dient ein Regelwiderstand 23, und zum Übergang von Zweiphasen- auf Einphasengleichrichterbetrieb dient ein Regelwiderstand 24. Sämtliche Regelwiderstände 21 bis 24 sind durch geeignete Antriebsorgane, in dem Ausführungsbeispiel durch Zahnräder 25, 26 und 27, mit dem Hauptantrieb 28 gekuppelt. Während der Bewegung des Zahntriebes 28 werden, ausgehend von dem voll ausgesteuerten Gleichrichter, zunächst nur die beiden Regelwiderstände 21 und 22 verstellt, bis je drei entsprechende Phasen der beiden Gleichrichter gesperrt sind. Auf diesen Regelvorgang folgt die Steuerung mit Hilfe des Regelwiderstandes 23, durch den eine weitere Phase allmählich ausgeschaltet wird. Durch den Regelwiderstand 24 wird dann schließlich der Übergang vom Zweiphasenbetrieb auf den Einphasenbetrieb bewirkt. Die Steuerungseinrichtung 20 wird über einen Trans formator 16 von dem Wechselstromnetz 14 gespeist.The two rectifiers 10 and 11 associated control grids are connected to a control device 20. For the transition from six-phase to three-phase rectifier operation serve the variable resistors 21 and 22, their sliding contacts the grids of the corresponding anodes of the two rectifiers are connected. A variable resistor is used to transition from three-phase to two-phase rectifier operation 23, and for the transition from two-phase to single-phase rectifier operation a variable resistor 24 is used. All variable resistors 21 to 24 are suitable Drive elements, in the exemplary embodiment by gears 25, 26 and 27, are coupled to the main drive 28. While the movement of the pinion 28, starting from the fully controlled Rectifier, initially only the two variable resistors 21 and 22 adjusted, up to three each corresponding phases of the two rectifiers are blocked. On this control process the control follows with the aid of the variable resistor 23, through which a further phase is gradually switched off. By the variable resistor 24 then finally becomes the transition from two-phase operation causes single-phase operation. The control device 20 is via a transformer 16 fed from the alternating current network 14.

An Stelle der in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel gewählten Steuerungseinrichtung 20 können auch noch andere Steuerungseinrichtungen verwendet werden, die nach einem der bekannten Regelverfahren zur Einstellung des Zündpunktes von gittergesteuerten Entladungsstrecken arbeiten.Instead of the control device selected as an exemplary embodiment in the drawing 20 other control devices can also be used, which according to one of the known control methods for setting the ignition point of grid-controlled Discharge lines work.

Claims

, _{Claims: 6ο}

ι. Process for the continuous regulation of the grid controlled by a Vapor or gas discharge lines working multiphase rectifier delivered DC voltage by means of the same effective AC voltage applied to the individual in different phases Progressive postponement of the starting point of the discharge carried out by anodes, characterized in that that with a regulation of the output DC voltage in the range between the maximum value and the Value zero or vice versa initially only for individual anodes or groups of anodes, preferably while maintaining the most symmetrical possible curve shape of the one recorded by the rectifier Current, the anode current is regulated by means of the grid control and only after the discharge current of these anodes has been regulated, the discharge the other anodes is also changed.

2. Arrangement for performing the method according to claim 1, characterized in that that several rectifiers on the DC side via inductors in parallel are switched and are controlled at the same time in antiphase anodes.

3. Arrangement for performing the method according to claim 1, characterized in that that on the secondary side of the transformer feeding the rectifier or on the primary side in the Means for suppressing harmonics are arranged near the connection to the alternating current network.

4. Arrangement according to claim 3, characterized by the transformer, expedient asynchronous AC machines connected in parallel to its secondary winding.

5. Arrangement for performing the method according to claim i, characterized in that that the control devices, which are assigned to the grid circles of the individual phases, so with a to control the total power consumption serving control member are connected that a predetermined, successive Control of the individual phases is enforced and that each phase group can only then be controlled can when the control process of the other is finished.

1 sheet of drawings