DE664595C - Verfahren und Einrichtungen zur Steuerung von mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken betriebenen Umformungseinrichtungen - Google Patents

Verfahren und Einrichtungen zur Steuerung von mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken betriebenen Umformungseinrichtungen

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DE664595C
DE664595C DEA77824D DEA0077824D DE664595C DE 664595 C DE664595 C DE 664595C DE A77824 D DEA77824 D DE A77824D DE A0077824 D DEA0077824 D DE A0077824D DE 664595 C DE664595 C DE 664595C
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Josef Erlach
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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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/006Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output using discharge tubes

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

Description

  • Verfahren und Einrichtungen zur Steuerung von mit gittergesteuerten Dampf-oder Gasentladungsstrecken betriebenen Umformungseinrichtungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtungen zur: Steuerung von Stromrichtern, die mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeiten und bei denen die Richtung des Energieflusses wechselt, so <laß sie abwechselnd Gleich- oder Wechsel= richterbetrieb durchführen. Zu diesem Zweck ist es bekanntgeworden, den Gittern der Entladungsstrecken eine Steuerwechselspannung, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme einer Gleichstromvorspannung, zuzuführen und im Falle des Energierichtungswechsels die Steuerwechselspannung um iSo° plötzlich zu verdrehen. Eine derartige Anordnung arbeitet jedoch deshalb nicht einwandfrei, weil bekanntlich der Wechselrichter stets init einer gewissen Voreilung des Zündzeitpunktes ausgesteuert werden muß und der Gleichrichter zweckmäßigerweise mit einer Nacheilung des Zündzeitpunktes betrieben wird. Eine Verdrehung der Phasenlage der Steuerwechsel-,pannung um zSo° führt daher nicht zum Ziel. Es ist weiterhin eine Anordnung bekanntgeworden, die zwei Steuerwechselspannungen verschiedener Amplitude vorsieht, wobei die 1'liasenlage der Steuerspannung mit der größeren Amplitude allmählich uni iSo° verdreht wird und die Phasenlage der tatsächlich am Gitter auftretenden Steuerspannung durch die von der Größe und Richtung des Laststromes abhängige zweite Teilwechselspannung im Sinne einer Begrenzung von Stromstößen beeinflußt wird. Die Anordnung gestattet es nicht, unmittelbar vom Gleich- in den Wechselrichterbetrieb überzugehen und dabei gleichzeitig die voreilenden Wechselrichterimpulse in die nacheilenden Gleichrichterimpulse oder umgekehrt umzuwandeln, sondern es muß die Phasenlage einer Teilsteuerspannung allmählich geändert werden, und zwar zunächst im Sinne einer Verringerung des Energieflusses in der bisherigen Richtung bis zum Wert Null und dann im Sinne eines Wiederhochregelns der Durchlaßfähigkeit der Entladungsstrecke für die entgegengesetzte Energierichtung.
  • Die Erfindung gestattet es in der einfachsten Weise, eine sofortige Umschaltung von Gleich- in Wechselrichterbetrieb vorzunehmen, wenn die gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladttngsstrecken der Uinforrnungseinrichtung von mindestens zwei Teilwechselspannungen gesteuert werden, wobei die Teilwechselspannung mit der größeren Amplitude beim Energierichtungswechsel in der Umformungseinrichtung um i8o° in der Phasenlage verdreht wird. Erfindungsgemäß wird die Teilwechselspannung mit der größeren Aniplitüde (Grundspannung) schlagartig verdreht, während die andere (kleinere) stets die gleiche Phasenlage beibehält> Hierdurch wird eine Umsteuerung vors voreilenden Wechselrichterimpulsen in nacheilende Gleichrichterimpulse erzielt. Das Verhältnis der Voreil- und Nach=,'° eilwinkel kann dabei in einfacher Weise auf jeden mit Rücksicht auf die Betriebsverhältnisse gewünschten Wert, insbesondere auch auf den Wert i, gebracht werden, so daß beispielsweise die Gleichspannung bei Übergang von Wechselrichterbetrieb auf Gleichrichterbetrieb sich in ihrer Größe nicht zu ändern braucht.
  • Der Erfindungsgedanke ist anwendbar sowohl auf die Kupplung von Gleich- und Wechselstromnetzen über abwechselnd als Gleichrichter bzw. Wechselrichter arbeitende Gruppen von Entladungsstrecken als auch zur Kupplung von Wechselstromnetzen über starre oder elastische Umrichter. Im letzteren Falle werden wie bei den bekannten Umrichterschaltungen ,je zwei Gruppen von Entladungsstrecken vorgesehen, von denen jeweils die eine als Gleichrichter, die andere als Wechselrichter arbeitsbereit gehalten wird. Die Steuerung erfolgt jedoch gemäß der Erfindung durch eine --einzige gemeinsame Steuereinrichtung, bei der die eine Teilwechselspannung im Takt der niederfrequenten Netzspannung umgepolt wird: .
  • Der Erfindungsgedanke soll an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Abb. i zeigt einen dreianodigen Stromrichter i, der das Drehstromnetz z über einen Transformator 3 mit dem Gleichstromnetz 4. verbindet und wechselweise, je nach der Energierichtung, als Gleichrichter oder Wechselrichter arbeitet. Die Steuerspannung für die einzelnen Gitter des Stromrichters wird gebildet aus der Summe von zwei Wechselspannungen, die im allgemeinen eine Phasenverschiebung von go° gegeneinander haben. Die erste Wechselspannung iüit der größeren Amplitude (Grundspannung) wird der sechsphasigen Wicklung 30 entnommen, die auf dem Haupttransforinator selbst angeordnet ist. Die Phasenspannungen dieser Wicklung werden erfindungsgeinäß über den dreipoligen Umschalter i i den drei Gittern des Stromrichters zugeführt. In der gezeichneten Lage des Umschalters i i liegen an den Gittern die drei Spannungen 5, 7 und 9. Legt man den Umschalter i i nach rechts uni, so liegen an den Gittern die zu den vorigen Spannungen jeweils um i8o° in der Phase verschobenen Spannungen 8, io und G. Durch das Umlegen des Schalters i i kann somit die Gitterteilwechselspannung um iSo° gedreht werden. Die Teilspannungen der Wicklung 30 sind mit den Anodenspannungen jeweils in Phase bzw: in Gegenphase. Sind sie gleichphasig, so wird der Stromrichter als Gleichrichter gesteuert. Beim übergang von Gleich- auf Wechselrichterbetrieb muß sich die Spannung im Gleichstromnetz umdrehen.
  • - Die Phase der Steuerimpulse für Wechselrichterbetrieb muß gegen den Schnittpunkt der Anodenspannungen zweier einander ablösender Anoden bekanntlich um einen Mindestwinkel a voreilen. Will man erreichen, daß die Spannung auf der Gleichstromseite des Stromrichters, abgesehen vom Vorzeichen, bei beiden. Betriebsarten gleich groß ist, so müssen die Steuerimpulse bei Gleichrichterbetrieb gegen diesen Schnittpunkt entsprechend nacheilen. Diese Vor- bzw. Nacheilung der Impulse wird dadurch erreicht, daß jeder Phasenspannung der Wicklung 30 mittels des Quertransformators 12 noch eine zweite Wechselspannung hinzugefügt wird, die zur ersten Spannung beispielsweise senkrecht steht und auch bei Umschaltung von der einen auf die andere Betriebsart unverändert bleibt. Die sich daraus ergebende Phasenlage der resultierenden Gitterspannung gegenüber den Teilspannungen läßt sich aus dem Vektordiagramm der Abb. z und a ä entnehmen: Ui bedeutet darin die Grundspannung der Wicklung 3o, die bei der gezeichneten Stellung des Umschalters i i den drei Wicklungen 5, 7 oder 9 entnommen wird und die mit der zum betreffenden Gitter gehörigen Anodenspannung in Phase ist. Dazu addiert sich die Spannung U= des Quertransformators 12, die zu U1 senkrecht steht. Die resultierende Gitterspannung US eilt dadurch der Spannung Ui und damit der betreffenden- Anodenspannung um den Winkel x nach. Man erhält einen nacheilenden Steuerimpuls für Gleichrichterbetrieb. Wird der Umschalter i i nach rechts umgelegt, so werden die Wicklungen 8, io und 6 eingeschaltet und damit die Grundspannung umgepolt. Man erhält mit U= die resultierende Gitterspannung U, die der Spannung -UI um den Winkel x voreilt. Das Gitter erhält also einen voreilenden Steuerimpuls für Wechselrichterbetrieb. Durch das Hinzufügen ein und derselben Querspannung U= erhält man somit beim Umschalten von + Ui auf -L,'1 an Stelle des nacheilenden Gleichrichterimpulses einen voreilenden Wechselrichterimpuls.
  • Die Vorspannungsbatterie 13 gibt den Gittern außerdem eine derartige Vorspannung, claß sie bei Anlegen der sinusförmigen Gitter-Wechselspannung jeweils über 120 elektrische Grade positiv werden. Die sich ergebenden Steuerverhältnisse sind in Abb. 2ä dargestellt, und zwar links für Gleichrichterbetrieb, rechts für Wechselrichterbetrieb. Um der -Einfachgeit der Darstellung willen wurde angenommen, daß die kritische Gitterzündspannung praktisch mit der Nullinie zusammenfallen möge. Die Kurven 1, 2, 3 stellen die Anodenspannungen dar. Die mit der jeweiligen Anodenspannung phasengleiche bzw. um i 8o° phasenversetzte Grundspannung Ui bzw. -Ul wird durch die Gleichspannung Eis der Batterie 13 so weit vorgespannt, daß die Zündung bei fehlender Querspannung U2 gerade dann freigegeben wird, wenn die Phasenspannungen der brennenden und der ablösenden Anode einander im Punkt P schneiden, d. h. um den Winkel (3 gegen. den Nulldurchgang der Anoden- und Gitterspannung verschoben sind. Der dem Phasenpunkt P entsprechende Vektor ist in Abb. 2 wie auch in den weiteren Vektordiagrammen durch den Richtungsvektor U", die Anodenspannung durch den mit dem übrigen Diagramm sich drehenden Vektor U" dargestellt. Durch die zusätzliche Einfügung der Querspannung U2 wird die resultierende Gitterspannung UG bzw. UG' und damit auch der Zündzeitpunkt um den Winkel a nacheilend (bei Gleichrichterbetrieb) bzw. voreilend (bei Wechselrichterbetrieb) gegenüber dem Punkt P verschoben. Im Sonderfall des Zweiphasenstromrichters wird der Winkel ß natürlich Null.
  • Handelt es sich um eine Gleichstromhochspannungsübertragung, so ordnet man an beiden, Enden der Leitung, einen Stromrichter nach Abb. i an, wovon der eine als Gleich-, der andere als Wechselrichter betrieben wird. Soll die Energierichtung geändert werden, so wirdbei beiden Stromrichtern der Umschalter i i umgelegt, d. h. aus dem Gleichrichter wird ein Wechselrichter und aus dem Wechselrichter ein Gleichrichter. Dabei bleibt im Gleichstromnetz die Stromrichtung erhalten, die Gleichspannung wird umgepolt.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteht zwischen den Umschaltern i i an den beiden Enden der Übertragung eine Verriegelung, derart, daß nicht beide Gefäße gleichzeitig als Gleichrichter bzw. Wechselrichter gesteuert werden können. Diese Verriegelung kairn finit irgendeiner der von der Fernsteuerung her bekannten Methoden erfolgen. Die Fernsteuerung kann darüber hinaus dazu verwendet werden, die gewünschte Energierichtun g von Hand oder selbsttätig abhängig von irgendeiner Netzgröße, z. B. der Leistung eines der beiden gekuppelten Drehstromnetze, herzustellen.
  • Die Abb. 3 zeigt als weiteres Ausbildungsbeispiel der Erfindung eine Umrichtersteuerung. Es handelt sich um zwei gegensinnig parallel geschaltete dreianodige Stromrichter nach Abb. i, die abwechselnd im Takt der Linphasenspannung als Gleichrichter bzw. Wechselrichter arbeiten. An Stelle des Gleichstromnetzes der Abb. i tritt das- Einphasennetz 4' in Abb. 3, das über den mittelangezapften Hintertransformator 1 ¢ gespeist wird. Das sechsanodige Entladungsgefäß i' enthält die beiden Gruppen von Entladungsstrecken 1 5 und 16. Jede dieser beiden Gruppen wird ausgesteuert durch eine gemeinsame Grundspannung, die der Wicklung 30' entnommen wird, und durch die in Reihe dazu geschaltete getrennte Querspannung, die im Transformator 12' gebildet wird. Die Addition von Grund- und Querspannung ist im Vektordiagramm der Abb. 4 dargestellt. An die gemeinsame Grundspannung Ui schließt sich für Gruppe 15 die Querspannung U2 und ergibt den etwas nacheilenden Gleichrichterimpuls U15. Für Gruppe 16 schließt sich an die gleiche Grundspannung die Querspannung -UZ und ergibt den voreilenden Wechselrichterimpuls Ula. Wird die Einphasenspannung negativ, so müssen die Gruppen 15 und 16 ihre Rollen vertauschen. Die hierzu erforderliche Umschaltung der Steuerung geschieht erfindungsgemäß durch Umlegen des Schalters i i in Abb. 3. Dadurch wird die Teilsteuerspannung U, umgepolt. Aus der umgepolten Spannung-U1 und der Querspannung U2 entsteht der voreilende Wechselrichterimpuls Uls für die Gruppe 15 und analog der nacheilende Gleichrichterimpuls Uiä für die Gruppe 16 des Umrichters.
  • Wie die Kommutierung zwischen den beiden Gruppen von Entladungsstrecken beim Übergang von der positiven zu der negativen Einphasenspannungshalbwelle im Hauptkreis vor sich geht, ist für die Steuerung belanglos. Man kann z. B. annehmen, daß der Umrichter einphasenseitig kapazitiv belastet wird. Dann sind auch bei elastischem Umrichterb.etrieb für .die Kommutierung im Hauptkreis keinerlei zusätzliche Einrichtungen erforderlich.
  • Das Umschalten des Schalters i i muß im Takt der zu bildenden Einphasenspannung vor sich gehen. Dies kann man in bekannter Weise unter Verwendung eines Steuerkollektors durchführen. Zweckmäßiger ist es, diese Umschaltung mittels gesteuerter Röhren auszuführen. Beispielsweise kann man die sechs . Schaltstrecken des Umschalters durch sechs Vakuumröhren ersetzen, deren Gitter im Takt der. Einphasenspannung positiv und negativ gemacht werden. Diese Röhren arbeiten, abgesehen von ihrer Gleichrichterwirkung, wie der Umschalter ii. Infolge dieser zusätzlichen Ventilwirkung gelangt nur die eine Halbwelle der Steuerwechselspannung an die Gitter. Da aber für die Gitterbesteuerung nur die positive Halbwelle der Wechselspannung benutzt wird, stört der Fortfall der _ negativen Halbwelle nicht. Mit Rücksicht auf die Beanspruchung der Steuergitter ist dieser Umstand vielmehr ein Vorteil der Anordnung.
  • Besser jedoch als durch Vakuumröhren läßt sich der Schalter i i durch gittergesteuerte Hilfsentladungsstrecken mit Dämpf- oder Gasfüllung ersetzen. Da sich diese Röhren durch Gittersteuerung nur ein-, aber nicht abschalten lassen, muß die Abschaltung durch Löschkondensatoren erfolgen. Eine entsprechende Schaltung zeigt Abb. 5. Die Schaltung des Haupt- und Steuerkreises stimmt grundsätzlich mit der von Abb. g überein. Abweichend hiervon ist jedoch die sechsphasige Wicklung 3o" nicht im Haupttransformator untergebracht, sondern in einem getrennten Steuertransformator 17. Dieser Steuertransformator sowie der Transformator 12 sind an das Drehstromnetz 2 über einen Drehregler iS angeschlossen, der es gestattet, den Voreilwinkel von U15' bzw. Ule (Abb. ¢) von dem Nacheilwinkel von U15 bzw. Ule verschieden groß zu machen. Dies ist z. B. in Abb. q.a dargestellt. Durch den Drehregler 18 wird die Grundspannung Ui um den Winkel ((3 - cc) im Sinne einer Voreilung verschöben. Soll die Wechselrichterkommutierung mit unveränderter Voreilung a (Mindestvoreilwinkel) erfolgen, so kann bei dieser Phasenlage der Spannung Ui die Querspannung kleiner bemessen werden. Bei gleichef Phasenverschiebung ä der resultierenden Spannung Uls bzw. . U1" gegenüber Ui wird dann die Spannung U15 bzw. Uli' bei Gleichrichterbetrieb gegenüber dem kritischen Zeitpunkt P eine kleinere Nacheilung a,"= z a'-- a aufweisen. Das bedeutet beim Umrichterbetrieb eine Verringerung des Spannungsverlustes, ohne daß dadurch die Betriebssicherheit beeinträchtigt wird. Denn wegen der stets vorhandenen Energieverluste klingt der Ausgleichsstrom in dem inneren Kurzschlußkreis zwischen den einzelnen Anoden so schnell ab, daß die Nach- -eilung bei Gleichrichterbetrieb kleiner sein kann als die Voreilung bei Wechselrichterbetrieb.
  • Andererseits kann grundsätzlich eine umgekehrte Phasenverschiebung der Grundspannung mittels des Drehreglers iS zusaminen finit einer Vergrößerung der Querspannun- U= dann angewendet werden, wenn die Verluste im inneren Kurzschlußkreis sehr klein sind und etwa noch eine zusätzliche Sicherheit gegen das Auftreten von Dauerkurzschlössen geschaffen werden soll.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung -unterschiedlicher Voreil- bzw. Nacheilwinkel gegenüber dein Punkt P ist auch durch Veränderung der Gleichspannung E" gegeben. Dies hat jedoch den \Tacliteil, daß dann die-Impulsdauer länger oder kürzer als i 2o0 wird, was u. U. unerwünscht ist.
  • Schließlich zeigt das Diagramm Abb. 4.b, daß auch bei fest nach Abb. 2 bzw. q. eingestellter Grundspannung U1 und ohne Änderung der Gleichspannung Vöreil- und Nacheilwinkel verschieden groß gemacht werden können; in diesem Falle beträgt die Phasenverschiebung zwischen Grund- und Ouerspannung mehr oder weniger als 9o°, so daß z: B. der Nacheilwinkel a" bei Gleichrichterbetrieb kleiner wird als der Voreilwinkel a bei Wechselrichterbetrieb. Da die beiden Amplituden (Uis bzw. U15' und Uig bzw. Ula') hierbei verschiedene Größenwerte annehmen, ist bei dieser Schaltung darauf zu achten, daß die Einstellung der Gleichspannung E13 mit Rücksicht auf die Wechselrichtersteuerüng (Uls bzw. Uls) derart erfolgt, daß die Impulsdauer die Brenndauer der zugehörigen Anode möglichst nicht überschreitet, um eine ausreichende Entionisierung zu gewährleisten. Daß dann die Gleichrichterimpulse länger dauern und sich überlappen, ist ohne Bedeutung für das ordnungsmäßige Arbeiten der Umformungseinrichtung. Schaltungsmäßig lassen sich Verhältnisse entsprechend Abb. q.b leicht z. B. dadurch herstellen, daß die Primärwicklungen der beiden Steuertransformatoren i2" bzw. 17 (vgl. Abb. 5) beide in Stern- oder beide in Dreieckschaltung angeordnet sind. Zur Herstellung geringer Unterschiede ist gegebenenfalls auch bereits die Phasenverschiebung zwischen Ui und LT= ausreichend, die in einer Schaltung gemäß Abb.5 infolge der Streuinduktivitüten der verschiedenen Transformatoren entsteht. Eine andere Möglichkeit, insbesondere zur Herstellung veränderbarer Verhältnisse, bietet die Zwischenschaltung eines Drehreglers zwischen die Primärwicklungen der beiden Steuertränsforinatoren 12" und 17. Der Drehregler iS dient im- übrigen auch dazu, die Phasenverschiebungen, welche infolge der Streuinduktivit<iten von Haupt- und Steuertransformatoren entstehen, sowie die zusätzlichen Phasenverschiebungen, die durch den Gittern der Hauptentladungsstrecken gegebenenfalls vorgeschaltete Hilfsentladnngsstreckenkreise erzeugt werden, auf den jeweils entsprechend Abb. :4 oder 4. a gewÜnscllten Wert auszuregeln.
  • Die Querspannung (7.= sowie gegebenenfalls auch die Grundspannung U1 sind vorteilhaft regelbar gestaltet, z. ß. durch Anwendung gezapfter bz,#v. in Stufen regelbarer1 . -tn t' -Iriii-lär wicklungen an den Steuertransforniatoren# wie dies in Abb. 5 angeordnet ist. Werden z' die Anzapfungen in den einzelnen Phasen ungleich gewählt, so können für jede Haüf)tentladungsstrecke verschiedene Steuerdiagramme nach Abb. 4, 4a oder 4b erzielt werden. Damit kann bei starren Umrichtern z. B. die Aufgabe gelöst werden, die Verhältnisse beim Übergang von einer Anode zur nächsten weitgehend anzupassen und beispielsweise die Voreil- und Nacheilwinkel für die erste im Zuge einer Spannungshalbwelle arbeitende Entladungsstrecke am größten und für jede folgende etwas kleiner zu machen. Da bei den praktisch vorkommenden Verhältnissen mit zumeist stark induktiver Last die Strombelastung gerade der ersten Entladungsstrecken in jeder Spannungshalbwelle am größten ist, wird dadurch der Verlust an Spannung bei jedem Übergang auf ein kleinstmögliches Maß beschränkt. -Im Steuertransformator 17 der Abb. 5 ist der ursprüngliche Sechsphasenstern in zwei Dreiphasensterne aufgeteilt. Dadurch gelingt es, den sechspoligen Schalter i i (Abt. 3) durch nur zwei Gasentladungsstrecken ig und 20 (Abt. 5) zu ersetzen. Diese schalten abwechselnd die beiden um i8o° versetzten Wicklungssterne ein, deren Spannung an den drei Widerständen 21, 22 und 23 wirksam wird. In die Stromkreise der Wicklungen 30" und der Widerstände 21 bis 23 sind z. B. sechs Trockengleichrichter 25 eingeschaltet. Sie dienen dazu, innere Kurzschlüsse der beiden an die Entladungsgefäße i9 und 2o angeschlossenen Transformatorsterne zu vermeiden.
  • Die Kathoden der beiden Entladungsgefäße ig und 2o sind durch den Kondensator 24 miteinander verbunden. Die Gitter der beiden Gefäße werden im Takt der Einphasenspannung positiv gegen die zugehörige Kathode gemacht; dadurch zünden die beiden Entladungsgefäße im Takt der Einphasenspannung und löschen mittels des Kondensators 24 bei ihrer Zündung nach Art eines Wechselrichters jeweils das andere Entladungsgefäß. Infolge dieser schlagartigen Kommutierung tritt in den Impulsen des Hauptgefäßes keine Unterbrechung ein.
  • Die als Ausführungsbeispiele beschriebenen Schaltungen enthalten den Grundgedanken der Erfindung, durch Hinzufügen ein- und derselben Querspannung einmal voreilende Wechselrichter-, das andere Mal nacheilende Gleichrichterimpulse zu schaffen. Dabei ist angenommen, daß die Steuerspannungen, die (rund- wie die Querspannung, rein sinusf;iriillg sind.
  • -Bei Verwendung solcher reinen Sitiusspannungen ist es zweckmäßig, die nach der Erfinclung gebildeten Gitterimpulse nicht unmittelbar dein Hauptgefäß -zuzuführen, sondern mit ihnen zuilächst Hilfsentladungsstrecken zu steuern. Hierzu können sowohl Vakuumröhren wie auch Dampf- oder Gasentladungsstrecken dienen. Es ist auch möglich, die Steuerimpulse durch bekannte Einrichtungen erst in Spannungen rechteckiger Kurvenform oder in Stoßspannungen spitzer Form umzuwandeln und diese Blöcke bzw. Stöße den Gittern des Hauptgefäßes unmittelbar oder unter Zwischenschaltung von Hilfsentladestrecken zuzuführen.
  • An Stelle der reinen Sinusteilspannungen lassen sich nach der -Erfindung auch ebenso gut umgeformte Sinusspannungen verwenden und überlagern, etwa Spannungen, die durch Sättigungswandler in rechteckige Blockform verwandelt sind. Die Querspannung hat dann eine entsprechende Form, die die Fronten des resultierenden Rechteckblockes nach vorn oder nach hinten verschiebt. Die relativen Phasenlagen zur Anodenspannung sind in diesem Falle je nach der Blockbreite anders und müssen gegebenenfalls durch vorgeschaltete Drehregler bzw. entsprechende Bemessung der vorgeschalteten Einrichtungen entsprechend eingestellt werden. Ein einfaches Beispiel zeigt Abb. 6, wo die durch Kurve a dargestellte Blockspannung (Querspannung) einmal mit der Blockspannung nach Kurve b und einmal mit der um 18o° verschobenen Blockspannung nach Kurve c zusammengesetzt wird, wobei die resultierenden Wellenfronten der Kurven d und e die gewünschte Vor- bzw. Nacheilung a gegenüber dem Punkt P aufweisen.
  • Es ist weiterhin zu bemerken, daß die Anwendung des Erfindungsgedankens nicht auf die Überlagerung gleichfrequenter Teilspannungen beschränkt ist, wie sie bei den bisherigen Ausführungsbeispielen angenommen waren. Statt dessen kann als Querspannung auch eine Spannung mit einer Frequenz gleich einem ungeraden Vielfachen der Frequenz der Grundspannung überlagert werden: Abb.7 zeigt als Beispiel die Anwendung einer dritten Harmonischen als Querspannung U.. Wie die Abbildung ergibt, hat eine derartige Anordnung noch den besonderen Vorzug, daß beide resultierenden Steuerspannungen U,, sowohl die für Gleichrichterbetrieb gemäß Kurve a als auch die für Wechselrichterbetrieb gemäß Kurve b im Zündbereich sehr steil verlaufen und damit eine sehr genaue Steuerung ermöglichen. Eine Veränderung der Voreil- und Nacheilwinkel sowie ihres Verhältnisses ist ohne -weiteres durch Änderung der Amplituden oder der gegenseitigen Phasenlage der Teilspannungen möglich.
  • Die beschriebene Steuerung bietet für sich allein die lfögliclilzeit, starre oder elastische Umrichter betriebssicher zu steuern. Sie kann aber auch mit anderen; bekannten Stecierungen vereinigt werden, z. B. finit einer stromabhängigen Verriegelungssteuerung.

Claims (1)

  1. PATRNTANSPRTJCHR: i. Verfahren zur Steuerung von mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladüngsstrecken betriebenen Umformungseinrichtungen, die je nach der Richtung des Energieflusses als Gleichrichter bzw. Wechselrichter arbeiten und bei denen die Steuerspannung jeder Entladungsstrecke aus mindestens zwei Teilwechselspannungen gebildet wird, von denen diejenige mit der größeren- Amplitude bei Energierichtungswechsel in der gesteuerten Gruppe von Entladungsstrecken um 18o° in der Phase verdreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilwechselspannung mit der größeren Amplitude (Grundspannung) schlagartig verdreht wird, während die andere (kleinere) stets die gleiche Phasen-Lage beibehält. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilwechselspannungen gleichfrequent sind. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitige Phasenverschiebung der beiden Teilwechselspannungen angenähert 9o° beträgt. 4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Teilwechselspannung mit fester Phasenlage gleich einem ungeraden Vielfachen der Frequenz der umpolbaren Teilwechselspannung ist. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß den Steuerwechselspannungen eine feste Steuergleichspannung solcher Größe überlagert wird; daß die Dauer der positiven Steuerimpulse angenähert gleich oder kleiner als die Brenndauer der zugehörigen Entladungsstrecke ist. 6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i bis 5, insbesondere für die Kupplung von Gleich-und Wechselstromnetzen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gitterkreisen der Entladungsstrecken die Sekundärwicklungen zweier Steuertransformatoren in Reihe angeordnet sind> deren Primärwicklungen aus dem gleichen Netz, die eine in Steril-, die andere in Dreieckschaltung, gespeist werden und daß die Sekundärwicklung des einen Transformators von Hand oder selbsttätig in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen umpolbar ist. 7. Einrichtung nach Anspruch 6 zur Kupplung von Wechselstromnetzen über Gleichstromleitungen, gegebenenfalls mit unveränderter Stromrichtung im Gleichstromkreis, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtungen für die Steuertransformatoren der beiden <in je einem Ende der Gleichstromleitung vorgesehenen Stromrichter miteinander über Fernsteuer-und Verriegelungseinrichtungen derart gekuppelt sind,. daß beide, gegebenenfalls in Abhängigkeit von der Richtung des Leistungsflusses bzw. von der Polarität der Spannung im Gleichstromkreis, gleichzeitig betätigt werden. B. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i bis 5 für starre und/oder elastische Umrichter, dadurch gekennzeichnet, daß für die beiden gegensinnig parallel geschalteten Gruppen von Entladungsstrecken eine einzige Steuereinrichtung vorgesehen ist, die aus zwei sekundärseitig in Reihe geschalteten Steuertransformatoren besteht, von denen einer die im Takt der Einphasenspannung selbsttätig umpolbare Grundspannung und der andere jeweils die gegeneinander um 18o° versetzten Querspannungen der beiden Gruppen von Entladungsstrecken liefert. Einrichtung nach Anspruch 6 öder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Steuertransformator mit dem die Entladungsstrecken speisenden Haupttransformator baulich vereinigt ist. io. Einrichtung nach Anspruch 6 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß beide Steuertransformatoren über einen Drehregler aus dem Netz gespeist werden. . i i. Einrichtung nach Anspruch 6 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der die Querspannung erzeugende Steuertransformator über einen gesonderten Drehregler gespeist wird. i-. Einrichtung nach Anspruch 6 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuertransformatoren primärseitig und/oder sekundärseitig mit regelbaren Anzapfungen ausgerüstet sind, 13. Einrichtung nach Anspruch 6 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß für die Umpolung des die Grundspannung liefernden Steuertransformators eine Schaltwalze vorgesehen ist. 14.. Einrichtung nach Anspruch 6 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, däß für die Unrpolung des die Grundspannung liefernden Steuertransformators gittergesteuerte Hilfsentlädungsstrecken, vorzugsweise mit Dampf- -oder- Gasfüllung, vorgesehen sind. 15. Einrichtung» nach Anspruch 6 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der die Grundspannung liefernde Steuertransformator -zwei in Stern geschaltete, um iSo° gegeneinander versetzte Wicklungen besitzt, deren Sternpunkt an die Schalter bzw. die Hilfsentladungsstrecken-und einen Kommutierungskondensator angeschlossen sind, während die jeweils um i8o° versetzten Phasenenden jeder Wicklung über je ein gleichrichtendes Element, z. B. Trockengleichrichter, in Parallelschaltung über einen Widerstand mit den beiden anderen Polen der Schalter bzw. Schaltentladungsstrecken verbunden sind, und daB die Sekundärwicklung des die Querspannung liefernden Steuertransformators in Reihe mit den vom anderen Steuertransformator gespeisten Widerständet im Gitterkreis der Hauptentladungsstrecken bzw. der diesen vorgeschalteten Hilfsentladungsstrecken angeordnet ist.
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