DE661974C - Anordnung zur Steuerung von Umrichtern mittels Hilfsentladungsstrecken - Google Patents

Anordnung zur Steuerung von Umrichtern mittels Hilfsentladungsstrecken

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DE661974C
DE661974C DEA77968D DEA0077968D DE661974C DE 661974 C DE661974 C DE 661974C DE A77968 D DEA77968 D DE A77968D DE A0077968 D DEA0077968 D DE A0077968D DE 661974 C DE661974 C DE 661974C
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DE
Germany
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discharge
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Expired
Application number
DEA77968D
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Otto Mohr
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AEG AG
Original Assignee
AEG AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/005Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases using discharge tubes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

  • Anordnung zur Steuerung von Umrichtern mittels Hilfsentladungsstrecken Zusatz zum Patent 656 273 Gegenstand des Hauptpatents ist eine Einrichtung zur Steuerung von Umrichtern. Jeder Hauptentladungsstrecke des Umrichters ist dabei eine Hilfsentladungsstrecke, ein sogenanntes Steuerrohr, zugeordnet. In den Arbeitsstromkreisen dieser Hilfsentladungsstrecken liegen Widerstände, deren Spannungsabfall zur Steuerung der Hauptentladungsstrecken dient und diesen galvanisch oder mittels einer kapazitiven oder induktiven Kopplung zugeführt wird. Beim starren Umrichterbetrieb erfolgt die Speisung der Steuerstrecken einer derartigen Einrichtung vorteilhaft mit Wechselstrom. Für den Betrieb eines elastischen Umrichters muß es jedoch mit Rücksicht auf die beliebige Lage des Kommutierungszeitpunktes der Spannungswelle möglich sein, die Steuerimpulse in jedem beliebigen Augenblick zu- oder abzuschalten bzw. umzuschalten. Gleichwohl müssen die Impulse auch dann lückenlos aneinander anschließen. Es muß daher in jedem Falle noch eine zusätzliche Einrichtung vorgesehen sein, welche eine Löschung der Steuerstrecken einer Gruppe in beliebigen Augenblicken gestattet. Die Schaltung wird dann wesentlich einfacher, wenn, wie bei der Anordnung des Hauptpatents, die Hilfsentladungsstrecken mit Gleichstrom gespeist sind. Die Steuerstrecken arbeiten dann untereinander nach Art mehrphasiger Wechselrichter ohne taktgebende Spannung, wobei die Kommutierung der Steuerströme von einer Entladungsstrecke auf die nächste durch Löschkondensatoren bewirkt wird. Um eine einwandfreie Steuerung zu erreichen, sind beim Hauptpatent die Belastungs- bzw. Steuerwiderstände jeweils zwischen den Kathoden und dem negativen Pol der gemeinsamen Spannungsquelle eingeschaltet, so daß jeweils für die Brenndauer einer Steuerstrecke auch das Gitter der zugehörigen Hauptentladungsstrecke des Umrichters freigegeben wird.
  • Die im Hauptpatent angegebene Steuerung hat nun die Eigentümlichkeit, daß das Potential der Kathoden der Steuerstrecken dauernd Sprünge macht, da diese bei gelöschtem Rohr das negative Potential der Spannungsquelle und bei brennendem Rohr dagegen fast das volle Potential annehmen.
  • Da die Steuergitter der Hilfsentladungsstrecken bei gelöschtem Rohr sperrfähig sein müssen, bedeutet dies, daß entweder für jedes Rohr gesonderte, gesondert schaltbare Vorspannungsquellen vorhanden sein müssen, oder, da dies praktisch nicht durchführbar ist, daß die umschaltbare Vorspannungsquelle mit einem Pol an dem negativen Pol der Speisespannungsgleichstromquelle angeschlossen wird und daß damit aber bei brennendem Rohr, wo das Gitter praktisch das Potential der Anoden annimmt, am Gitterwiderstand ein Spannungsabfall auftritt, der größer ist als die Betriebsgleichspannung der Hilfsentladungsstrecken. Dieser große Spannungsabfall kann zu unerwünscht großen Steuerströmen führen und die Steuerung erschweren.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung dieser Gegentaktkommutierungssteuerung mit gleichstromgespeisten Steuerstrecken. Gemäß der Erfindung sind die Steuerwiderstände vor die Anoden der zugehörigen Steuerentladungsstrecken geschaltet und die Kathoden der Hilfsentladungsstrecken einer Gruppe unmittelbar miteinander verbunden. Es zeigt sich allerdings, daß bei dieser Anordnung die Anoden der Steuerstrecken, an denen jeweils das Gitterpotential der Hauptentladungsstrekken abgegriffen wird, bei gelöschter Steuerstrecke positiv und bei brennender Steuerstrecke negativ gegenüber der Kathode der Häüptentladungsstrecke sind, daß also die Umrichterentladungsstrecken im Gegensatz zu der Steuerung des Hauptpatents durch die Löschung der zugehörigen Steüerentladungsstrecke j eweils freigegeben werden: Die Entladungsstrecken werden gemäß der Erfindung daher derart gesteuert, daß bei einer dreiphasigen Gruppe beispielsweise jede Steuerstrecke über =2o ° gelöscht ist und über 240' brennt; d. h. daß stets nur eine Entladungsstrecke gelöscht ist, die -beiden anderen aber gleichzeitig brennen. Bei n-phasigen Steuergruppen müssen stets (n-1) Entladungsstrecken gleichzeitig brennen, die Brennzeit einer Steuerstrecke beträgt dann . 36o'.
  • Die Steuerbedingung für die regelmäßige zyklische Aufeinanderfolge der Impulse fördert im n-phasigen System, daß das jeweils zündende Rohr nur ein einziges von den ff-1 übrigen, gerade brennenden Rohren löscht. Zur Erfüllung dieser Forderung kann man die Kommutierungseinrichtung oder die Steuerung der Hilfsentlastungsstrecken oder beide heranziehen. Will man die Steuerstrecken mit negativer Vorspannung betreiben und die Zündung lediglich durch kurze positive Spannungsstöße bewirken, dann muß man beispielsweise durch Vorschalten von Trockengleichrichtern vor die zwischen die Anoden der einzelnen Entladungsstrecken geschalteten Löschkondensatoren und durch entsprechendeBemessung der letzteren.dafür sorgen, daß beim Zünden einer Steuerstrecke immer nur die im Zyklus nachfolgende gelöscht wird. Die Bedingung aber, daß die Impulse für die Umrichterstrecken beliebig zu- und abgeschaltet und ebenso in der Phase umgeschaltet werden können, läßt sich nur bei gleichzeitiger Beeinflussung der Steuerimpulse der Steuerstrecken, also durch Kombination mit dem folgenden Verfahren, erfüllen: Die Steuerung der Steuerstrecken erfolgt entsprechend der Kommutierungsbedingung in einem n-phasigen System sowohl bei der zyklischen Aufeinanderfolge als auch bei allen Impulsumschaltungen hinsichtlich der Phase so; ,daß bei jeder Zündung jedes Rohres alle Steuerstrecken außer der, die gerade gelöscht werden soll; positives Gitterpotential haben.
  • Zur Erfüllung der Forderung der beliebigen Zu- und Abschaltbarkeit sowie der- Umschaltbarkeit hinsichtlich der Phasen wird eine zusätzliche, in die Kommutierung mit einbezogene Hilfsentladungsstrecke vorgesehen und so betrieben, daß sie während des Arbeitens der den Hauptentladungsstrecken zugeordneten Steuerstrecken dauernd brennt und während der geforderten Abschaltzeit für die Impulse der betreffenden Gruppe erloschen ist, wobei sie durch Zündung der letzten nicht brennenden Steuerstrecke gelöscht wird und schließlich am Ende der Abschaltperiode zündet und dadurch die dann fällige Steuerstrecke löscht.
  • Die Steuerung der Entladungsstrecken erfolgt dabei derart, daß z. B. zur Abschaltung der Impulse die Gitter aller Steuerentladungsstrecken positiv gemacht werden und- gleichzeitig durch Anlegen einer Sperrspannung die zusätzliche Hilfsentladungsstrecke gelöscht wird. Während der Abschaltdauer brennen dann sämtliche Steuerentlädungsstrecken. Beim Wiedereinschalten der Impulse wird durch Zünden der zusätzlichen Hilfsentladungsstrecke diejenige Steuerstrecke gelöscht, deren zugehörige Umrichter-Hauptentladungsstrecke als nächste freigegeben werden soll.
  • Es ist ein Vorteil der den Erfindungsgedanken verkörpernden Steuerung, daß mangelnde Sperrfähigkeit eines Gitters einer Steuerstrecke nur zum Brennen aller Steuerstrecken und damit zum Abschalten einer Umrichterhälfte führen kann.
  • Will man zur Erfüllung der Steuerbedingungen den Kommutierungskreis und die Steuerung gemeinsam heranziehen, so kann man bei kurzzeitigen Spannungsstößen auf die Gitter der Steuerstrecken die zyklische Reihenfolge im z Arbeiten der Gefäße durch Polygonschaltung der Löschkondensatoren mit vorgeschalteten Gleichrichtern erreichen. Zum Ausschalten der Impulse erhalten alle Gitter der Steuerstrecken positive Spannung. Zum Aus- und Wiedereinschalten der Impulse ist ein Löschrohr vorgesehen, das jedoch durch eine getrennte Entladungsstrecke löschbar sein muß und auf Grund stärkerer Belastung mit einer Sternschaltung von Kondensatoren jedes andere Rohr zwar löschen kann; aber von keiner der Steuerstrecken beeinfiußbar ist.
  • Der Erfindungsgedanke möge an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert werden: Abb. i zeigt eine dreiphasige Steuergruppe für die Steuerung der entsprechenden Entladungsstrecken im Umrichtergefäß g. Die Steuerstrecken i, 2 und 3 sind mit den vorgeschalteten Steuerwiderständen 5, 6 und 7 in Parallelschaltung an die Gleichspannungswelle ii angeschlossen. Das Potential der Steuereinrichtung gegenüber der Kathode des Hauptgefäßes 9 wird vermittels eines einstellbaren Potentiometers io eingestellt. Die Steuergitter des Gefäßes 9 sind jeweils zwischen der Anode der zugehörigen Steuerstrecke und dem zugehörigen Steuerwiderstand angeschlossen. Parallel zu den Steuerstrecken liegt an der Gleichspannungsquelle ii über einen Strombegrenzungswiderstand 8 eine weitere Hilfsentlastungsstrecke q., mittels deren die An- und Abschaltung sämtlicher Impulse der betreffenden Gruppe bewirkt werden kann. Um beim Zünden einer Steuerstrecke stets eine andere löschen zu können, sind Kommutierungskondensatoren 21 bis 2¢ vorgesehen, über welche die Steuerstrecken i, 2, 3 mitsamt der Hilfsentladungsstrecke q. im Ring geschaltet sind. Durch-entsprechende Steuerung und gegebenenfalls durch unsymmetrische Bemessung der einzelnen Kondensatoren läßt sich stets erreichen, daß betriebsmäßig die drei Steuerstrecken einander zyklisch ablösen, während die Entladungsstrecke q. dauernd brennt, daß bei gelöschter Entladungsstrecke q. die drei Steuerstrecken sämtlich leitend sind, und daß durch die Einleitung der Entladung in der Strecke q. die im Arbeitszyklus folgende Steuerstrecke gelöscht wird.
  • Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit im Grunde gleichartiger Schaltung. Lediglich die Kommutierungskondensatoren 2i';22', 23'und 2q.' sind in Stern angeordnet und dabei möglichst gleich bemessen, wenigstens für die Kommutierung der Steuerstrecken untereinander. Der Kondensator 2q.' kann bei dieser Schaltung auch ganz weggelassen werden, ohne daß an der Arbeitsweise etwas geändert wird.
  • Eine weitere Ausführungsmöglichkeit bietet die Vereinigung von im Vieleck bzw. in Stern geschalteten Kommutierungskondensatoren, wobei z. B. Kondensatoren 21, 22, 23 zwischen den Anoden der Steuerstrecken i, 2, 3 zur betriebsmäßigen Steuerung vorgesehen sind, während weitere Kondensatoren 21, , 22', 23' jeweils zwischen den Anoden der Steuerstrecken i, 2, 3 und der Anode der Entlastungsstrecke q. zur Steuerung der Gesamtimpulse vorgesehen sind. Bei einer derartigen Schaltung können ferner, wie oben schon erwähnt wurde, gleichrichtende Elemente, z. B. Trockengleichrichter, jeweils in Reihe mit den in Dreieck geschalteten Kondensatoren 21, 22, 23 vorgesehen sein, um die zyklische Folge der Steuerstrecken in jedem Falle sicherzustellen.
  • Zur Darstellung der Arbeitsweise der Einrichtung möge Abb. 3 dienen. Die Kurven a1, a2, a. und a4 stellen jeweils den Verlauf der Anodenspannung an den Entladungsstrecken i, 2, 3, 4. dar, während die Kurven gl, g3, g4 beispielsweise den Verlauf der Steuerimpulse . angeben. Durch die Steuerung der Entladungsstrecke q. wird beispielsweise eine Sperrung der Umrichtergruppe während der Zeit T bewirkt. Im Augenblick t wird die Steuerstrecke 3 vermöge ihrer Gittersteuerung gelöscht, die im Arbeitszyklus fällig ist. Der Augenblick t, -(Ende der Sperrperiode) braucht nicht mit dem Beginn der normalen Arbeitsperiode der .Entladungsstrecke 3 zusammenzufallen, er kann auch später -liegen, so daß dann die erste löschende Entladungsstrecke (im Beispiel Entladüngsstrecke3) nur für eine entsprechend kürzere Zeit gelöscht bleibt. Wie die Kurven zeigen, löschen zwar in bestimmten Zeitpunkten stets alle zwei Steuerstrecken zur gleichen Zeit für einen kurzen Augenblick, da sämtlichen Entladungsstrecken von der gerade zündenden Entlastungsstrecke her das Löschpotential über die Löschkondensatoren aufgedrückt wird. Betrachtet man aber, daß das Potential der Kathode des Umrichtergefäßes g etwa nach der Geraden ek verläuft, wie sie in Abb. 3 bei Kurve a2 eingezeichnet ist, und daß die dargestellten Kurven a1, a2, a3 in bezug auf diese Gerade ek nichts anderes darstellen als den Verlauf der entsprechenden Gitterimpulse der Häuptentladungsstrecken, so erkennt man, daß diese an sich nicht beabsichtigte kurzzeitige Löschung nur eine zusätzlich negative Gitterspannungsspitze zur Folge hat, die jedoch die Steuerung nicht nachteilig beeinflußt.
  • Der Erfindungsgedanke erlaubt somit, insbesondere für elastische Umrichter, eine sichere und einfache, rein elektrisch arbeitende Steuerung vorzusehen.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Steuerung von Umrichtern mittels Hilfsentladungsstrecken nach Patent 656 273, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsentladungsstrecken jeweils in Reihe mit den den Anoden vorgeschalteten Steuerwiderständen aus einer Gleichstromquelle in Parallelschaltung gespeist werden, daß zwischen den Anoden der Hilfsentladungsstrecken Kommutierungskondensatoren in Vieleck- oder Sternschaltung vorgesehen sind und daß die Gitterspannungen für die Hauptentladungsstrecken dem zugehörigen Hilfsentladungsstreckenkreis jeweils an der Anode der Hilfsentladungsstrecke entnommen werden.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Steuerstrecken eine weitere Hilfsentladungsstrecke an die speisende Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, welche derart gesteuert wird, daß die Entladung unterbrochen wird, solange die Steuerstrecken der betreffenden Gruppe den zugehörigen Hauptentladungsstrecken keine Steuerimpulse .liefern sollen.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch x oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherstellung einer richtigen Reihenfolge der Steuerimpulse für die einzelnen Häuptentladungsstrecken in Reihe zu jedem der in Vieleck geschalteten, den Steuerstrecken zugeordneten Kommutierungskondensatoren jeweils ein gleichrichtendes Element, beispielsweise ein Trockengleichrichter mit entsprechender Stromdurchlaßriehtung, in die Kommutierüngskreise eingefügt ist. q.. Anordnung nach Anspruch r oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutierungseinrichtung der Steuerstrecken derart bemessen ist und daß die Steuerung derart erfolgt, daß beim Letendwerden einer Hilfsentladungsstreckeimmer nur eine einzige von den übrigen brennenden Entladungsstrecken - gelöscht bleibt.
DEA77968D 1935-12-15 1935-12-15 Anordnung zur Steuerung von Umrichtern mittels Hilfsentladungsstrecken Expired DE661974C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3087464A (en) * 1959-06-29 1963-04-30 Parker Pen Co Modular fountain pen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3087464A (en) * 1959-06-29 1963-04-30 Parker Pen Co Modular fountain pen

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