DE653673C - Anordnung zur unmittelbaren Umformung von Wechselstrom einer Frequenz in solchen anderer Frequenz - Google Patents

Description

Gegenstand des Patents 647 008 ist eine Anordnung zur unmittelbaren Umformung von Wechselstrom einer Frequenz in solchen anderer Frequenz, insbesondere zur Umformung von Drehstrom der Frequenz f in Einphasenstrom der Frequenz //3, bei der sowohl die Grundspannung als auch mindestens eine weitere Spannung (Teilspannung) je mittels besonderer gesteuerter Entladungsstrecken, vorzugsweise gittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungsstrecken, erzeugt und transformatorisch auf der Seite des Sekundärnetzes zusammengesetzt werden, und zwar sind zwei gleichartige Schaltungen vorgesehen, die gleichfrequente Grundspannungen liefern, von denen die eine eine im wesentlichen trapezförmige Grundspannung, die andere eine Spannung derartiger Kurvenform liefert, daß während vorbestimmter Zeitteilchen am Anfang und Ende jeder Halb welle der erzeugten Spannung die Kurve den Wert Null hat. Im allgemeinen ist eine derartige Summenspannung noch nicht hinreichend oberwellenfrei, so daß man beispielsweise eine Kompensationsharmonische dreifacher Frequenz einfügt. Eine solche Einfügung bereitet bei starren Umrichtern keine Schwierigkeiten, bedeutet aber bei elastischen Umrichtern eine Erschwernis bei der Durchführung des Betriebes.

Vorliegende Erfindung bezweckt nun eine derartige Abänderung der beiden trapezförmigen Teilspannungen, daß die zusammengesetzte Spannung einer Kompensationsharmonischen nicht mehr bedarf. Erfmdungsgemäß sind zur Bildung jeder der Teilspannungen unsymmetrisch aufeinanderfolgende Phasenspannungen gleicher Größe vorgesehen.

Das Ausführungsbeispiel in Abb. 1 dient zur Erläuterung des Erfindungsgedankens für den Fall eines starren Umrichters mit einer Frequenzuntersetzung 3 : 1. Der an das Drehstromnetz angeschlossene Transformator T_n enthält außer einer nicht bezifferten Dreieckwicklung vier von den Entladungsströmen durchflossen Sternwicklungen 11 ... 16;

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Josef Erlach in Berlin.

11'.... i6'; 23, 25; 23', 25'. Die Umformung wird mittels des mehranodigen Entladungsgefäßes G mit zwecks Vereinfachung nicht gezeichneten Steuergittern durchgeführt, Dji'g: ersten beiden S tern wicklungen liefern uilterV Mitwirkung des Transformators T₁ die Span-. nung U₁, die anderen beiden Sternwicklungen mit Beteiligung ihrer Sternpunkte unter Mitwirkung des Transformators T₂ die Spannung U₂. U₁ und U₂ liefern die Gesamtspannung U_res. Man erkennt, daß U_res praktisch keine dritte Harmonische enthält (vgl, Abb. 2).

Bei elastischen Umrichtern, für die der Erfindungsgedanke vorzugsweise in Betracht kommt, muß man die vier S tern wicklungen des Transformators T₁, zu vollkommen sechsphasigen Sternen 10, 10', 20, 20' ergänzen, von denen jeweils aber nur ein Teil wirksam ist (Abb. 3). Bezüglich der Zusammensetzung der einzelnen Halbwellen ergibt sich also gegenüber Abb. 2 kein Unterschied.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann man die Zahl der Anoden bei elastischem Betrieb vermindern. Dies soll nachstehend an Hand der Abb. 4 beschrieben werden. Ob-, wohl nur dreiphasige Sternwicklungen vorgesehen sind, hat die resultierende Einphasenspannung dennoch dieselbe Form wie in Abb. 2, aber sie setzt sich aus zwei andersgearteten Teilspannungen U₁ und U₂' zusammen, wie Abb. 5 zeigt. Die beiden Teilspannungen U₁, U₂ verlaufen nicht mehr stetig, sondern weisen Sprünge auf. Das hat zur Folge, daß ζ. B. im Zeitpunkt t_x (vgl. Abb. 5) der Spannungsstern, der die Teilspannung U₁ erzeugt, nur im Gleichrichterbetrieb kommutieren kann, d. h. der Übergang von der Nullanode auf die nachfolgende Anode, die das Spannungsstück 30 erzeugt, nur dann ohne äußere Hilfe vor sich geht, wenn die Energie vom Drehstromnetz ins Einphasennetz fließt. Umgekehrt läßt sich die Kommutierung von U₂ im Zeitpunkt t_± nur im Wechselrichterbetrieb durchführen, wenn also die Energie vom -Einphasenstromnetz ins Drehstromnetz zurückfließt. Wie immer die Betriebsverhältnisse liegen, eine Spannung wird sich immer kommutieren lassen, während die zweite Spannung sich nicht ohne weiteres kommutieren läßt.

Diese Schwierigkeit kann man auf folgende Weise beherrschen: Nimmt man an, daß ζ. Ζ. t_t Gleichrichterbetrieb sei, daß somit die Spannung U₁ kommutieren kann, dann läßt man zunächst U₁ kommutieren und sorgt dafür, daß die nach der Kommutierung sprungartig erhöhte Spannung U₁ kurzzeitig die ganze Einphasenlast übernimmt und darüber hinaus noch eine kleine Restenergie über den Teilumrichter 2 mit der Spannung U₂ ins Drehstromnetz zurückschickt. Auf diese Art wird der Teilumrichter 2 kurzzeitig* als 'Wechselrichter betrieben, trotzdem das Ein-.mhasennetz Energie aufnimmt. Bei Wechseli;rjc^terbetrieb läßt sich die Kommutierung •Λ&ι U₂ ζ. Ζ. ^₁ durchführen. ' Ist z. Z. t_t Wechselrichterbetrieb statt Gleichrichterbetrieb, so läßt man gerade umgekehrt zuerst U₂ kommutieren. Die Spannung U₂ sackt dabei plötzlich zusammen und nimmt nicht nur die vom Einphasennetz zurückgelieferte Energie auf, sondern schluckt auch noch eine gewisse Energie vom Teilumrichter I, der dabei in Gleichrichterbetrieb übergeht und kommutieren kann.

Zur Durchführung der soeben beschriebenen Möglichkeit sind in Abb. 4 zwei Kondensatoren 17' und 17" vorgesehen, die den kürzzeitigen Energieaustausch zwischen den Gruppen ι und 2 im Augenblick der Kommutierung ermöglichen. Da diese Kondensatoren verhältnismäßig klein sind, stellt die in Abb. 4 beschriebene Anordnung gegenüber der ursprünglichen Schaltung gemäß Abb. 3 und insbesondere gegenüber den elastischen Umrichtern mit abgestuften Spannungen eine wesentliche Verbesserung dar. Sie gestattet, mit einem Mindestaufwand an Transformatorwicklungen und Anoden eine für den prak- go tischen Betrieb ausreichend sinusförmige Einphasenspannung zu erzeugen. Die geschilderte Anordnung für elastischen Betrieb gestattet es, die Einphasenspannung sprunghaft um je 20 elektr. Grad in der Phase zu verschieben. Genau so wie bei anderen Anordnungen läßt sich der Phasensprung auch durch Vermeh-.rung der Anodenzahl sowie durch Schwerpunktsverlagerung der Teilwellenstücke verkleinern.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur unmittelbaren Umformung von Wechselstrom einer Frequenz in solchen anderer Frequenz, insbesondere zur Umformung von Drehstrom der Frequenz / in Einphasenstrom der Frequenz //3, mittels gesteuerter Entladungsstrek- °ken, vorzugsweise gittergesteuerter Dampfoder Gasentladungsstrecken nach Patent u₀ 647 008, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung jeder der Teilspannungen Phasenspannungen gleicher Größe, die von unregelmäßig aufgebauten Transformatorsekundärwicklungen geliefert werden, vorgesehen sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Steuerung der Entladungsstrekken, daß die von den unregelmäßig aufgebauten Transformatorsekundärwicklungen gelieferten Phasenspannungen in je-

der Teilspannung solche unstetigen Übergänge nach positiveren oder negativeren Werten erzeugen, daß die Summe der Teilspannungen einen stetigen Kurvenverlauf ergibt.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erleichterung der Kommutierung bei den unstetigen Kurvenübergängen Energiespeicher (Kondensatoren) vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen