DE658982C - Anordnung zur Erzielung einer Zwangskommutierung bei beliebigem Leistungsfaktor fuerUmformungseinrichtungen mit gesteuerten Entladungsstrecken - Google Patents

Description

Gegenstand des Patentes 644 083 ist eine Anordnung zur Erzielung einer Zwangskommutierung bei beliebigem Leistungsfaktor für Cmiormungseinrichtungen, die mit gesteuerten Entladungsstrecken, vorzugsweise gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken, in Gleich- und Wechselrichterschaltung arbeiten, und zwar werden zwischen den nicht an die L'mformungstransformatoren angeschlossenen Hauptelektroden der jeweils in einer Gruppe zusammenarbeitenden Entladungsstrecken Schaltungselemente zur Lieferung einer zusätzlichen Kommutierungsspannung vorgesehen, wobei diese Kommu- tierungsspannung durch den Belastungsstrom hinsichtlich der Größe und Phasenlage gesteuert wird. Zweckmäßigerweise verwendet man besondere zusätzliche Kommutierungskondensatoren, die an von den Teilentladungs- strömen durchflossene Stromtransformatoren angeschlossen sind.

Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung des obengenannten Patentes, und zwar eine Steuerung der lastabhängigen Kommutierungsspannung, wodurch erreicht wird, daß die Kommutierungsspannung bei Leerlauf einen ausreichenden Wert aufweist und bei sehr großer Belastung hinsichtlich ihrer Größe begrenzt wird, d.h. eine den Betriebserfordernissen entsprechende, vorbestimmte Bemessung der Kommutierungsspannung für die einzelnen Belastungswerte.

Der Erfindungsgedanke ist in der Zeichnung an einer als Gleichrichter oder Wechselrichter arbeitenden Umformungseinrichtung beispielsweise veranschaulicht. Das Gleichstromnetz 10 und das Wechselstromnetz 11 sind über einen Haupttransformator mit den Wicklungen 12 und 13 und die gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrekken 20 bis 31 miteinander verbunden. In den Gleichstromkreis kann ferner eine Drosselspule 14 eingeschaltet sein. Die Transformatorwicklung 12 enthält eine sechsphasige, in Stern geschaltete Witklungsgruppe 16 und eine in Vieleck geschaltete Wicklungsgruppe 15, die miteinander in sieben Knotenpunkten verbunden sind. Die Gitterkreise der Ent-

ladungsstrecken erhalten eine Steuerwechselspannuiig durch den Gittertransformator.mit den Wicklungen 17 und 18. Die Phase der Steuerwechselspannung kann mittels eines Drehtransformators iy^a den Betriebserfordlfi • nissen entsprechend eingestellt werden. JnJ \Oi"liegenden Falle ist angenommen, daß das Wechselstromnetz 11 eine taktgebende Wechselspannung aufweist, so daß die den Gitterkreisen zugeführte Steuerwechselspannung unmittelbar, d. h. über die phaseneinstellende Vorrichtung 17⁰, dem Wechselstromnetz 11 entnommen werden kann. Durch Ändern der Phase der Gitterwechselspannung ■5 wird zugleich, wie bereits im Hauptpatent erläutert ist, der Leistungsfaktor des Drehstrornnetzes beeinflußt. Es wird noch bemerkt, daß beim Arbeiten des Umformers auf ein Wechselstromnetz ohne taktgebende Wechselspannung eine Steuerung des Leistungsfaktors nicht möglich ist. Vielmehr ergeben sich die Phasenverhältnisse dann aus den Belastungsverhältnissen. Im allgemeinen empfiehlt es sich auch, den Gitterkreisen eine Steuerwechselspannung spitzer Wellenform zuzuführen, die,-wie an anderer Stelle erläutert ist, für den Betrieb -von Umformungseinrichtungen vorteilhaft ist. Eine Wechselspannung spitzer Wellenform kann man z.B. mittels eines gesättigten Transformators erzeugen, bei geeigneter Bemessung des Gittertransformators also "durch den Gittertransformator selbst.

Für die Durchführung der Kommutierung bei beliebigem Leistungsfaktor des Wechselstromnetzes 11 sind zwei Kommutierungswicklungen 32 und 33 vorgesehen; jede von beiden ist als Autotransformator mit Mittelanzapfung ausgebildet, und zwar ist jede Mittelanzapfung au einen Gleichstromleiter geführt. Die Umformungseinrichtung ist in Graetzschaltung ausgeführt, und es sind die Entladungsstrecken mit gleichem Kathodenpotential an die Kommutierungswicklung 32, diejenigen mit gleichem Anodenpotential an die Konimutier ungswicklung 33 angeschlossen. Parallel zu den beiden Kommutierungswicklungen ist je ein Kondensator 34 bzw. 35 geschaltet, der, wenn man die Streuinduktivität der beiden Kommutierungswicklungen außer acht läßt, in Reihe mit den Teilentladungsstromkreisen liegt. Für die Steuerung der Größe der lastabhängigen Kommutierüngsspannung ist parallel zu jedem der beiden Kondensatoren ein veränderlicher Scheinwiderstand vorgesehen, der entweder induktiv oder kapazitiv ist. Vorzugsweise sollen jedoch Induktivitäten "36 und 37 verwendet werden, deren Sättigung gesteuert wird. Hierfür sind Sättigungswicklungen 38 und 39 vorgesehen, die in den Gleichstromkreis eingefügt sind und in Zusammenarbeit mit zwei weiteren Sättigungswicklungen 40 und 41, die z. B. durch eine konstante, aber einstellbare. '^Gleichspannung gespeist werden, die Induktt-yitäten 36 und 37 in vorbestimmter Weise steuern.

^:;; Sieht man von dem Einfluß der Umformung durch die lastabhängige Kommutierungsspannung ab, so wird die LTmformungseinrichtung in bekannter Weise als sechsphasiger Gleichrichter oder Wechselrichter arbeiten, wobei bei Gleichrichterbetrieb ein nacheilender Leistungsfaktor, bei Wechselrichterbetrieb ein voreilender Leistungsfaktor besteht. Wie nun aber in dem Hauptpatent ausgeführt ist, kann man die Umformung bei beliebigem Leistungsfaktor durchführen, indem man eine vom Belastungsstrom gesteuerte. Kommutierungsspannung verwendet. Läßt man zunächst die veränderlichen Induktivitäten 36 und 37 außer Betracht, so ergibt sich, daß eine im wesentlichen dem Belastungsstrom proportionale Kommutierungsspannung an den Wicklungen 32 und 33 zur Verfügung steht, die auch dann eine Kommutierung, ermöglicht, wenn die folgende Entladungsstrecke ein geringeres Anodenpotential aufweist als die noch Strom führende Entladungsstrecke. Wie ersichtlich ist, hat die an den Kommutierungswicklungen 32 und 33 auftretende Wechselspannung eine Frequenz, die die dritte Harmonische der Frequenz des Wechsel · Stromnetzes 11 ist.

Wie bereits angegeben ist, erhält jeder der Kondensatoren 34 und 35 eine Spannung, die proportional dem Belastungsstrom ist. Bei leiclaten Belastungen (Leerlauf) ist diese Kommutierungsspannung nicht immer ausreichend. Dies kann man vermeiden, indem man die Kondensatoren 34 und 35 reichlicher bemißt, aber das hat zur Folge, daß bei Vollast oder Überlastungen die an den Kondensatoren auftretenden Spannungen zu große Werte annehmen. Diese Nachteile kann man dadurch vermeiden, daß man parallel zu den Kondensatoren 34 und 35 veränderliche Scheinwiderstände 36 und 37, vorzugsweise gleichstrommagnetisierte Drosseln, verwendet. Da die Ladeströme der Kapazitäten 34 und 35 auch 1x0 durch die Drosselspule 14 fließen, die vorzugsweise einen Ohmschen Scheinwiderstand aufweist, der wesentlich größer ist als der der Kondensatoren 34 und 35, so verringert bei der gegebenen Frequenz des Wechsel-Stromkreises die in Reihe erfolgende Zufügung der kleinen Reaktanz der Sättigungswicklungen 36 und 37 die äquivalente Kapaität dieser Parallelkreise derart, daß der durch die Kapazitäten 34 und 35 fließende Ladestrom einen größeren Spannungsabfall an ihnen für eine angemessene harmonische

KonimuticTungsspannung erzeugt. In dem Maße, wie der Belastungsstrom wächst, versucht die S ättigungs wicklung 38 bzw. 39 die Reaktanz 36 bzw. 3~ zu entsättigen und dadurch die äquivalente Kapazität des Kreises mit der Kapazität 34 bzw. 35 zu vergrößern. Wächst also der Belastungsstrom, so wächst auch die äquivalente Kapazität des Kommutierungskreises, so daß die Spannung an den Kapazitäten keine ungewöhnlich großen Werte einnimmt. Durch geeignete Auswahl der Konstanten des Kreises und der Windungszahlen der Wicklungen 38 bis 41 kann die harmonische Kommutierungsspannung je nach den Erfordernissen wesentlich konstant gehalten werden oder einer vorbestimmten Regelcharakteristik genügen.

Hinsichtlich der Wirkungsweise ergeben sich keine grundsätzlichen Unterschiede zwisehen Gleichrichter- und Wechselrichterbetrieb. Wie nicht weiter erläutert zu werden braucht, arbeiten je zwei Entladungsstrecken (z. B. 31 und 26) während je 60° der Wechselstromperiode und werden alsdann durch das nächste Paar (z. B. 21 und 28) abgelöst. Es wird noch bemerkt, daß der Erfindungsgedanke zwar bei einer mehrphasigen Graetzschaltung erläutert ist, aber hierauf nicht beschränkt ist, da er auch bei Einphasenwechselrichtern anwendbar ist.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zur Ei-zielung einer Zwangskommutierung bei beliebigem Leistungsfaktor für Uniformungseinrichtungen mit gesteuerten Entladungsstrecken, vorzugsweise gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken nach Patent 644 083, unter Verwendung von Schaltelementen zur Lieferung einer zusätzlichen, durch den Belastungsstrom hinsichtlich der Größe und der Phasenlage gesteuerten Kommutierungsspannung, dadurch gekennzeichnet, daß weitere stromabhängige, nicht linear arbeitende Scheinwiderstände vorgesehen sind, die die Größe der Kommutierungsspannungen den jeweiligen Belastungsverhältnissen angleichen.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch' gekennzeichnet, daß parallel zum Kommutierungstransformator (32 bzw. 33) außer der konstanten Kapazität (34. bzw. 35) eine Induktivität (36 bzw. 37) geschaltet ist, deren Größe durch den Belastungsstrom (Wicklung 38 bzw. 39) gesteuert wird.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der einzelnen Elemente der die stromabhängige Kommutierungsspannung erzeugenden Anordnung", daß einerseits bei Leerlauf die Kommutierungsspannung eine ausreichende Größe besitzt, andererseits bei Vollast die Kommutierungsspan nung auf einen hinreichenden Wert begrenzt ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität (36 bzw. $j) außer der lastabhängigen Steuerung (Wicklung 38 bzw. 39) eine-weitere Beeinflussung durch eine andere'Spannungsquelle (Wicklung 40 bzw. 41) erfährt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen