DE641749C

DE641749C - Anordnung zur Erzielung einer annaehernd konstanten Spannungskennlinie bei mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Wechselrichtern

Info

Publication number: DE641749C
Application number: DEA71258D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1932-08-31
Filing date: 1933-08-31
Publication date: 1937-02-12
Also published as: FR759728A; GB430651A; GB433697A; BE398300A; US1947242A; US1952052A; US1938367A

Description

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Spannungsregelung bei Wechselrichtern mit schwankender Belastung. Wechselrichter sind bekanntlich Einrichtungen zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom mittels gesteuerter Entladungsstrecken, vorzugsweise gittergesteuerter Dampföder Gasentladungsgefäße. Häufig werden Wechselrichter zur alleinigen Speisung von kleineren Verbrauchernetzen verwendet. Man betreibt sie dann im allgemeinen als selbsterregte Wechselrichter. Es ist nun weiterhin bekannt, daß die Spannung, die vom Wechselrichter geliefert wird, stark lastabhängig ist, so daß dem Wechselrichter und seinen Verwendungsmöglichkeiten Schranken gesetzt sind. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es nun, die Spannung des Wechselrichters unabhängig von der Größe der äußeren Belastung des Wechselrichters konstant zu halten. Erfindungsgemäß sind die Hauptstromkreise des •Wechselrichters derart ausgebildet, daß der Wechselrichter mit annähernd konstanter Belastung arbeitet. Dies erreicht man am zweckmäßigsten, wenn man Hilfsbelastungen vorsieht, deren Größe selbsttätig, insbesondere durch die erzeugte Wechselspannung, gesteuert wird. Nachfolgend sollen einige Ausführungsbeispiele beschrieben werden.

In Abb. ι der Zeichnung ist ein Wechselrichter dargestellt, der von. einem Gleichstromnetz ι ο gespeist wird und auf ein Wechselstromnetz 11 arbeitet, dessen Nutzbelastung durch die Induktivität 12 und den Ohmschen Widerstand 13 dargestellt sein möge. Der Wechselrichter enthält einen Haupttransformator 14 mit einer von den Entladungsströmen durchfLossenen Wicklung 16, die gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsgefäße 17 und 18, ferner einen Kommutierungskondensator. 19 und eine Gleichstromdrossel 20. Für die Steuerung der Gitter ist ein Gittertransformator 23 vorgesehen, dessen Primärwicklung .an eine passende Steuerspannungsquelle 24 angeschlossen ist. Die Gitterkreise enthalten außer der Sekundärwicklung des Gittertransformators noch Strombegrenzungswiderstände 21 und eine Vorspannungsbatterie 22. Als steuerbare Hilfsbelastung ist eine Drosselspule 25 mit veränderlicher Sättigung

64174Ö

vorgesehen. Die Sättigung erfolgt mittels der Wicklungen 26, die durch die Wechselspannung 11 unter Mitwirkung eines Hilf sgleichrichters 28 gespeist werden. Vorteilhaft ist 15Ip den Wicklungen 26 eine Spannung zuzufühtea|; die gleich der Differenz der primären Gleichspannung und der gleichgerichteten Spannung ist. Zweckmäßigerweise schaltet man noch eine Glättungsspule 29 in den Steuerkreis, to Hinsichtlich der Wirkungsweise des Wechselrichters im allgemeinen dürften Erläuterungen entbehrlich sein, da Wechselrichter in Parallelanordnung bereits mehrfach beschrieben worden sind. Nimmt man nun an, daß die Belastung 11, 12 des Wechselrichters stark schwankt und beispielsweise sehr groß ist, so wird die gleichgerichtete Spannung kleiner sein als die Speisespannung 10 und infolge der eindeutigen Stromdurchlaßrichtung des zo Hilfsgleichrichters 28 kein Strom durch die Sättigungswicklungen 26 fließen. Im ungesättigten Zustand hat die Drossel einen sehr hohen Scheinwiderstand, so daß die Belastung des Wechselrichters im wesentlichen nur durch die Nutzbelastung gebildet wird. Wird nun die Nutzbelastung des Wechselrichters beträchtlich verringert, so neigt der Kommutierungskondensator 19 in Verbindung mit der Streureaktanz des Transformators 14 und der Gleichstromdrossel 20 zu Überspannungen. Wenn nun die erzeugte Wechselspannung den Sollwert überschreitet, so liefert die-Wicklung 27 des Haupttransformators eine Gleichspannung, die größer ist als die Gleichspannung 10. Nunmehr ist die Differenz der beiden Gleichspannungen wirksam und sättigt die Drossel 25. In dem Maße, wie die Sättigung zunimmt, nimmt der Scheinwiderstand der Drosselspule ab. Das bedeutet, daß die Gesamtbelastung des Wechselrichters sich nicht wesentlich ändert, so daß die Spannung, die vom Wechselrichter geliefert wird, angenähert konstant bleibt. Der genaue Verlauf der Regelcharakteristik ergibt sich aus der Bemessung der +5 einzelnen Elemente des Steuerkreises.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 2 unterscheidet sich von dem gemäß Abb. 1 einmal dadurch, daß der Wechselrichter selbst erregt ist, d. h. die erzeugte Wechselspannung .5° dient auch zur Steuerung der Gitterkreise; andererseits ist ein Hilfsgleichrichter als Hilfsbelastung vorgesehen. Dieser Hilfsgleichrichter liefert Energie an das Gleichstromnetz 10 zurück und enthält die gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsgefäße 31 und 32, die an die Wicklung 15 des Haupttransformators angeschlossen sind und unter Mitwirkung einer Glättungsdrossel 33 auf das Gleichstromnetz 10 rückarbeiten können. Für die Steuerung der Gefäße 31 und 32 dient eine negative Vorspannung 34 und eine Steuerwechselspannung spitzer Wellenform, die unmittelbar in dem Gittertransformator 37 erzeugt wird. Für jeden Gitterkreis ist ein .,getrennter magnetischer Weg mit den Wickrlungsteilen 3 5. und 36 vorgesehen. Die Sätti-'gung des Gittertransformators erfolgt durch »die Wicklungen 38 und 40, wobei die Wicklungsgruppe 38 allein durch die Gleichspannung 10 gespeist wird, die Wicklungsgruppe 40 jedoch durch die gleichgerichtete Wechselspannung und die Gleichspannung 10, und zwar durch die Differenz beider Spannungen. Bei dieser Anordnung der Wicklungen wird bei Ändern der Sättigung die Phasenlage der Spitze der Steuerwechselspannung verschoben. Das Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 2 ist in seiner Wirkungsweise weitgehend ähnlich der Ausführungsform gemäß Abb. 1. Auch im vorliegenden Falle erfolgt die Steuerung der Hilfsbelastung, d.h. letzten Endes die Einstellung der Gittersteuerung des Hilfsgleichrichters, derart, daß die vom Wechselrichter abgegebene Wechselspannung nur sehr kleinen Schwankungen unterliegt. Im einzelnen ergibt sich dabei folgendes: Bei Belastungen, die klein gegen die Nennlast sind, wird die vom Hilfsgleichrichter 28 gelieferte Spannung größer sein als die Gleichspannung 10 und infolgedessen den Wicklungen 40 Strom zuführen. Diese Wicklungen wirken der von den Wicklungen 38 erzeugten Magnetisierung entgegen und entsättigen den Kern des Gittertransformators 37. Bei Verringerung der Sättigung wird die Phasenlage der Spitze der Steuerwechselspannung zeitlich vorverlegt, d.h. die Entladungsgefäße 31 und 32 führen während eines größeren Teiles der Halbperiode Strom und liefern Energie an das Gleichstromnetz 10 zurück. Verringert sich die Nutzbelastung noch weiter, so werden die Entladungsgefäße 31 und 32 in einer noch früheren Phasenlage leitend. Insgesamt ergibt sich also, daß die vom Wechselrichter abgegebene Spannung infolge der Anordnung der Steuerbaren Hilfsbelastung angenähert konstant ist. Das Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 3 unterscheidet sich von dem gemäß Abb. 2 dadurch, daß die in Gleichrichterschaltung angeordneten Hilfsgefäße 31 und 32 nicht auf den Gleichstromkreis 10 zurückarbeiten, sondern auf einen lediglich durch eine Drosselspule 33 dargestellten Gleichstromkreis arbeiten. Diese Hilfsbelastung liefert wechselstromseitig bei Zugrundelegung einer Ver-Schiebung um 90⁰ für jeden Entladungseinsatz eine zusätzliche Belastung, die im wesentlichen rein induktiv ist. Der Einfachheit halber ist im vorliegenden Falle angenommen, daß die Hilfsgefäße unmittelbar an die Wicklung 16 angeschlossen sind. Jedoch ist dies nicht wesentlich, und es ist beispielsweise

möglich, die Hilfsgefäße an Anzapfungen der Hauptwicklung 16 oder an eine besondere Wicklung anzuschließen.

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Erzielung einer annähernd konstanten Spannungskennlinie bei mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Wechselrichtern in Parallelanordnung mit schwankender Belastung unter Verwendung besonderer Hilf sbelastungskr eise, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsbelastungskreise derart ausgebildet und gesteuert sind, daß die von ihnen dargestellte Belastung sich mit der Wechselrichternutzlast jeweils zu einer angenähert konstanten Gesamtbelastung des Wechselrichters ergänzt.

2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsbelastung eine Drosselspule (25) dient, deren Sättigung durch die Wechselspannung unter Mitwirkung eines Hilfsgleichrichters (28) gesteuert wird (Abb. 1).

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsbelastung ein gesteuerter Hilfsgleichrichter (31, 32, yj) dient (Abb. 2 und 3).

4. Anordnung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Gitterkreise der Entladungsstrecken (31, 32) des gesteuerten Hilfsgleichrichters ein Transformator (37) eingeschaltet ist, dessen Sättigung durch die Wechselspannung unter Mitwirkung eines weiteren Hilfsgleichrichters (28) gesteuert wird (Abb. 2).

5. Anordnung nach Anspruch 1, .dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsbelastung als selbständige Belastung (25 bzw. 33) ausgebildet ist (Abb. ι und 3).

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsbelastungskreis als Rückarb eitungskreis auf das Gleichstromnetz ausgebildet ist (Abb. 2).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen