DE643921C

DE643921C - Method for reducing the ripple of the DC voltage in rectifier systems

Info

Publication number: DE643921C
Application number: DE1930643921D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Walter Plathner
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-08-17
Filing date: 1930-08-17
Publication date: 1937-04-20

Description

In Drehstromnetzen sind häufig geringe Oberwellen in der Wechselspannung enthalten, z. B. eine fünfte oder siebente Oberwelle von einigen Prozenten der Grundwelle. Wird nun ein Gleichrichter mit einer solche Oberwellen enthaltenden Wechselspannung gespeist, so haben die drehstromseitigen Oberwellen einen großen Einfluß auf die Größe und Frequenz der Welligkeit der Gleichspannung des mit dieser Wechselspannung betriebenen Gleichrichters.In three-phase networks, there are often low harmonics in the alternating voltage, z. B. a fifth or seventh harmonic of a few percent of the fundamental. Will now a rectifier is fed with an alternating voltage containing such harmonics, the three-phase harmonics have a great influence on the size and frequency of the ripple of the direct voltage of the rectifier operated with this alternating voltage.

Diesbezügliche Untersuchungen ergeben aber, daß es nicht nur auf die Größe der Oberwellenamplitude, sondern vor allem auf ihre Phasenlage gegenüber der Grundwelle ankommt. Betrachten wir beispielsweise eine fünfte Oberwelle, so kann diese gegenüber der Grundwelle sowohl die Lage nach Abb. 1 als auch nach Abb. 2 einnehmen. Als Beispiel werde eine fünfte Oberwelle von S°/_o d#· Grundwelle angenommen. Dann ergibt sich z. B. für einen Sechsphasengleichrichter bei einem Drehstromnetz von 50 Hz ein Wert von 7,26 bzw. 0,82 °/₀ für den EffektivwertInvestigations in this regard show, however, that it is not only a question of the magnitude of the harmonic amplitude, but above all of its phase position with respect to the fundamental wave. For example, if we consider a fifth harmonic, it can assume the position in Fig. 1 as well as in Fig. 2 in relation to the fundamental wave. As an example, assume a fifth harmonic of S ° / _o d # · fundamental. Then z. B. for a six-phase rectifier with a three-phase network of 50 Hz a value of 7.26 or 0.82 ° / ₀ for the effective value

der ersten gleichstromseitigen Oberwelle von 300 Hz, bezogen auf den Wert der Gleichspannung, je nachdem ob die fünfte Oberwelle gegenüber der Grundwelle eine Lage nach Abb. 1 oder 2 einnimmt. Die Welligkeit der abgegebenen Gleichspannung kann demnach durch das Auftreten von Oberwellen in der primären Wechselspannung ganz beträchtlich sowohl erhöht als auch gesenkt werden, da der Effektivwert für die gleichstromseitige 300-Hz-Oberwelle bei reiner Sinusform der primären Wechselspannung 4,04⁰/₀ beträgt. In derselben Weise wie die Welligkeit der Gleichspannung durch höhere Oberwellen der primären Wechselspannung beeinflußt wird, wird auch die für Fernmeldeleitungen ungünstige Störspannung vergrößert oder verringert. Dabei zeigt sich auch 'hierfür, daß die besten Wirkungen mit einer fünften Oberwelle nach Abb. 2 erreicht werden können, wenngleich auch mit anderen ungeradzahligen Oberwellen, insbesondere der dritten, siebenten oder noch höheren Oberwelle, Verbesserungen erzielbar sind. Dabei muß jeweils die günstigste Phasenlage sowie der vorteilhafteste Wert für die Oberwelle von Fall zu Fall untersucht werden.of the first harmonic on the direct current side of 300 Hz, based on the value of the direct voltage, depending on whether the fifth harmonic is in a position in relation to the fundamental wave as shown in Fig. 1 or 2. The ripple in the output DC voltage can accordingly by the presence of harmonics in the primary AC voltage quite considerably both be increased and reduced as the RMS value for the DC-side 300-Hz harmonic at pure sine wave shape of the primary AC voltage 4.04 ^_0/0 is. In the same way as the ripple of the direct voltage is influenced by higher harmonics of the primary alternating voltage, the interference voltage, which is unfavorable for communication lines, is also increased or decreased. It also shows that the best effects can be achieved with a fifth harmonic according to Fig. 2, although improvements can also be achieved with other odd-numbered harmonics, in particular the third, seventh or even higher harmonic. The most favorable phase position and the most advantageous value for the harmonic must be examined on a case-by-case basis.

Bei der Wahl der Größe und Phase der Oberwelle wird außerdem auch noch auf die Belastung des Gleichrichters Rücksicht zu nehmen sein, da die bisherigen Betrachtungen und Angaben sich nur auf Leerlauf beziehen. Natürlich lassen sich auch durch Vereinigung verschiedener Oberwellen große SenkungenWhen choosing the size and phase of the harmonic, the Load on the rectifier must be taken into account, as the previous considerations and data refer only to idling. Of course, it can also be done through association different harmonics large reductions

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

Dipl.-Ing. Walter Plathner in Berlin-Karlshorst.Dipl.-Ing. Walter Plathner in Berlin-Karlshorst.

der Störspannung erreichen, so daß man u.U. auf der Gleichspannungsseite besondere Glättungseinrichtungen und Drosseln sparen kann. Es wird noch bemerkt, daß das Problem der Erzeugung einer möglichst oberwellenfreien Gleichspannung bei Gleichrichtern bereits bekannt ist. Es ist zur Lösung dieses Problems schon vorgeschlagen worden, die Felder der Gleichrichtertransformatoren zusätzlich künstlich durch Oberwellenströme zu beeinflussen. Im Gegensatz hierzu wird gemäß der vorliegenden Erfindung die primäre Wechselspannung selbst beeinflußt, indem die Amplitude und Phase der Überwellen der Phasenspannungen derart festgelegt werden, daß die Welligkeit der vom Gleichrichter abgegebenen Gleichspannung verkleinert wird. Diese in vorbestimmter Weise verzerrte Wechselspannung wird den Klemmen der Primärwicklung des Gleichrichtertransformators unmittelbar zugeführt. Für die Ausnutzung dieser Erkenntnis gibt es verschiedene Möglichkeiten.the interference voltage, so that special smoothing devices may be required on the DC voltage side and chokes can save. It is also noted that the problem of generating a harmonic-free as possible DC voltage in rectifiers is already known. It has already been proposed to solve this problem that Fields of the rectifier transformers also artificially through harmonic currents to influence. In contrast, according to the present invention, the primary AC voltage itself is influenced by setting the amplitude and phase of the surges of the phase voltages in such a way be that the ripple of the DC voltage output by the rectifier is reduced. This in predetermined Way distorted AC voltage is applied to the terminals of the primary winding of the rectifier transformer supplied immediately. There are various ways of using this knowledge.

1. Ein Generator speist ein nur (oder vorwiegend) mit Gleichrichtern belastetes Netz.1. A generator feeds a network that is only (or predominantly) loaded with rectifiers.

I'm die Welligkeit der von den Gleichrichtern abgegebenen Gleichspannung herabzusetzen, wird man der Grundwelle des Generators eine oder auch mehrere Oberwellen überlagern und die Gleichrichter mit dieser verzerrten Wechselspannung betreiben.I'm reducing the ripple of the DC voltage output by the rectifiers, one or more harmonics will be superimposed on the fundamental wave of the generator and operate the rectifier with this distorted AC voltage.

2. Bei einem Gleichrichterwerk sollen an Ort und Stelle die wechselstromseitigen Oberwellen geliefert werden. Die Generatoren, Transformatoren und Zuleitungen sollen also frei von Oberwellen bleiben. Hierzu wird z. B. im Gleichrichterwerk ein Synchronmotor an das Drehstromnetz angeschlossen, der infolge geeigneter Polform oder geeigneten Wickelschrittes oder einer Kombination aus beiden oder irgendeiner anderen Maßnahme eine oder mehrere Oberwellen in seiner Spannungskurve enthält. Der Motor erhält seinen Antrieb aus dem Drehstromnetz und liefert seine Oberwellenspannung und Leistung auf die Gleiehrichterbelastunsr. Ein Eintreten der Oberwellen in das Netz kann dann u. U. durch besondere Sperrkreise verhindert werden.2. In the case of a rectifier, the harmonic waves on the AC side should be present on the spot to be delivered. The generators, transformers and supply lines should therefore remain free of harmonics. This is done z. B. in the rectifier plant a synchronous motor is connected to the three-phase network, that as a result of a suitable pole shape or suitable winding step or a combination from both or any other measure one or more harmonics in his Contains stress curve. The motor gets its drive from the three-phase network and supplies its harmonic voltage and power to the rectifier load. A The harmonic waves from entering the network can then be prevented by special trap circuits will.

i^.Die Maßnahmen gelten selbstverständlich für Gleichrichter aller Phasenzahlen und Frequenzen. Sie sind vor allem auch bei der "Umformung von i6^ä/_gperiodigem Wechselstrom von Wichtigkeit, um einen funkenfreien Betrieb der Motoren zu ermöglichen. Genauere Zahlenverhältnisse finden sich u. a. in dem Aufsatz von H. Geise und W. Plathner in der elektrotechnischen Zeitschrift vom Jahre auf Seite 537 fr.The measures naturally apply to rectifiers of all number of phases and frequencies. They are especially important for the "conversion of 16 ^ä / _g periodic alternating current in order to enable spark-free operation of the motors. More precise numerical relationships can be found in the article by H. Geise and W. Plathner in the electrical engineering journal from the year on page 537 fr.

Claims

Patent claims:

i. Procedure for reducing the ripple of the direct voltage of rectifier systems, characterized in that the terminals of the primary winding of the rectifier transformer with one AC voltage afflicted with odd harmonics of a predetermined phase is supplied directly.

2. The method according to claim 1, characterized in that the desired voltage curve is generated in the generator itself in only or predominantly loaded with rectifiers AC networks.

3. The method according to claim 1, characterized in that the required Harmonics of the alternating voltage are superimposed on the mains voltage immediately in front of the rectifier transformer and expediently the AC network is shielded against the harmonics.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that especially for Six-phase rectifier, especially the fifth and possibly the seventh Harmonic is supplied.

5. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the transfermator threefold harmonics are fed.

1 sheet of drawings

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