DE664999C - Verfahren zum Anlassen von sich selbst steuernden Umrichtern - Google Patents

Verfahren zum Anlassen von sich selbst steuernden Umrichtern

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DE664999C
DE664999C DEA61504D DEA0061504D DE664999C DE 664999 C DE664999 C DE 664999C DE A61504 D DEA61504 D DE A61504D DE A0061504 D DEA0061504 D DE A0061504D DE 664999 C DE664999 C DE 664999C
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DEA61504D
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Friedrich Barz
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AEG AG
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AEG AG
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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

  • Verfahren. zum Anlassen von sich selbst steuernden Umrichtern Es ist bereits ein Verfahren zur Gittersteuerung von gittergesteuerten Entladungsstrecken, vorzugsweise mit Dampf- oder Gasfüllung, insbesondere bei der Umformung von Wechselstrom höherer Frequenz in Wechselstrom niederer Frequenz, bekanntgeworden. Die Gitter erhalten dabei eine von den Frequenzen beider Netze abhängige Steuerspannung und werden einzeln gesteuert. Ferner wird die Gitterspannung von den Spannungen der beiden Netze beeinflußt. Dieses Verfahren kommt für alle möglichen Frequenzwandler (Umrichter) in Betracht, insbesondere auch für sich selbst steuernde Umrichter. Nun weiß man bereits von selbsterregten Wechselrichtern her, daß es Schwierigkeiten bereitet, die Entladungsstrecken in der vorgeschriebenen Reihenfolge in Betrieb zu nehmen. Diese Schwierigkeiten sind beim Anlassen von sich selbst steuernden Umrichtern ebenfalls, und zwar in erheblich erhöhtem Maße, vorhanden. Erstens handelt es sich bei Umrichtern stets um zwei Gruppen von Entladungsstrecken, die an sich nicht gegeneinander bevorzugt sind. Zweitens ist die Steuerung :eine Auswahlsteuerung; d. h. wenigstens in einzelnen Zeitteilchen besteht die Möglichkeit, daß Entladungsstrecken mit größerer positiver Anodenspannung den Strom übernehmen .können, während in. Wirklichkeit Entladungsstrecken mit kleinerer positiver -Anodenspannung den Strom zu übernehmen haben. Beachtet man dies ;nicht, so ergeben sich Falschsteuerungen, insbesondere Kurzschlüsse.
  • Die vorliegende Erfindung gibt nun einen Weg an, der diese Schwierigkeiten beim Anlassen vermeidet. Erfindungsgemäß wird eine vorbestimmte Reihenfolge des Leitendwerdens der einzelnen Entladungsstrecken während des Anlaßvorganges dadurch erzielt, daß sämtliche Entladungsstrecken, die in mindestens zwei Gruppen unterteilt sind, zunächst gesperrt sind, und daß das Einschalten der einzelnen Gruppen und innerhalb jeder Gruppe das Einschalten der einzelnen Entladungsstrecken bei der vorgesehenen Phasenlage zumindest der Primärspannung erfolgt, und zwar vorzugsweise derart, daß der Wechselstrom im Nulldurchgang beginnt.
  • In Abb. i der Zeichnung ist ein Ausfüh, rungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das sekundäre Wechselstromnetz i erhält Energie aus dem primären mehrphasigen Wechselstromnetz 2 über einen Transformator 5. Die Primärwicklung 3 des Transformators ist an das speisende Netz z angeschlossen, während die einzelnen Phasen der Sekundärwicklung über Paare gittergesteuerter Entladungsstrecken 6', 6" bis i i', i i" den Verbraucher i speisen, und zwar liefern die eingestrichenen Entladungsstrecken die eine Halbwelle, die zweigestrichenen Entladungsstrecken die atl-. dere Halbwelle des erzeugten Wechseistrome@w Die Kathoden der eingestrichenen Entläl dungsstrecken sind an die Anode einer gittergesteuerten Entladungsstrecke i S' angeschlossen. Entsprechend sind die Anoden der zweigestrichenen Entladungsstrecken mit der Kathode einer gittergesteuerten Entladungsstrecke 18" verbunden. Der Verbraucher i ist zwischen den Sternpunkt der Sekundärwicklung ¢ und die Verbindung von Kathode der Entladungsstrecke 18' mit Anode der Entladungsstrecke 18" geschaltet. Ferner sind zwei gittergesteuerte Entladungsstrecken i g' und i g" vorgesehen, die zur Steuerung der Gitterkreise der Entladungsstrecken 18' bzw. 18" dienen: Der Ablauf des Anlaßvorganges soll nachstehend an Hand der Abb. 2 geschildert werden: Bis zum Arbeitsbeginn sind die gittergesteuerten Entladungsstrecken 18', 18", i9' und i9" infolge ausreichend gewählter negativer Vorspannungen 2o' bzw. 2o" bzw: 21' bzw. 21" nichtleitend. Mittels zweier starr miteinander gekuppelter Schalter 22' und 22" wird zu gleicher Zeit den Gitterkreisen der Entladungsstrecken i9' bzw. i9" eine Wechselspannung spitzer Wellenform 23' bzw. 23" zugeführt. !An den Entladungsstrecken i 9' und i g" liegt also die Anodenspannung Als und die resultierende Gitterspannung G,9. Die Einfügung der Wechselspannung geschieht mittels der Widerstände 2q,' bzw. 2q.". Die Verwendung von-Wechselspannungen spitzer Wellenform hat den Vorteil, daß das Einleiten der Entladung in den Entladungsstrekken nur ermöglicht wird, wenn die Wechselspannung ihre positive Spitze erreicht. Die Wechselspannungen 23' und 23" haben gleiche Phasenlage und ermöglichen daher ein gleichzeitiges Zünden der Entladungsstrecken i 9' und i g", deren Anodenkreise von einem Transformator 25: gespeist werden, der seinerseits über einen Phasenwandler 26 Energie vom Primärnetz 2 erhält. Nach erfolgtem Zünden der Entladungsstrecken i 9' und i g" werden. die Kondensatoren 27' und 27" aufgeladen. Parallel zu den Kapazitäten 27' und 27" liegt je ein hochöhmiger Widerstand 28' bzw. 28". Die Zeitkonstanten der aus der Kapazität 27' und dem Widerstand 28' bzw. aus der Kapazität 27" und dem Widerstand 28" gebildeten Kreise sind -größer zu wählen als die Periodenlänge der die Anodenkreise der Entladungsstrecken i9' und i9" speisenden Wechselspannung. Zweckmäßig wird man sie etwa dreimal so groß wählen. Infolge der Aufladung des KOndensatOrS 27' wird die Entladungsstrecke 18' leitend, und zwar etwa zu dem Zeitpunkt, in dem die die Entladungsstrecken 6' und 6" speisende Sekundärwicklung .eine gegen den Sternpunkt positive Spannung liefert (vgl. hierzu die 9-urve 01ß der Gitterspannung der Entladungsstrecke 18' und die Kurve H' der ersten Halbwelle des erzeugten Wechselstromes). Zunächst ist die Entladungsstrecke 6' an der Stromleitung beteiligt, dann übernimmt die Entladungsstrecke 7' die Stromleitung usw. Der Kondensator 27" führt dem Gitterkreis fier Entladungsstrecke 18" eine positive Gitterspanneng zu, und zwar über einen Kreis, den man als Verzögerungskreis bezeichnen kann. Dieser Kreis enthält eine Reihenschaltung, bestehend aus einem Widerstand 29, einer Glimmlampe 3o mit parallel geschalteter Kapazität 31- und einem Widerstand 32. Die Konstanten dieses Kreises werden so gewählt, daß die zum Zünden der Entladungsstrecke 18" erforderliche positive Spannung am Widerstand 32 erst auftritt, wenn die erste Halbwelle der sekundären Wechselspannung nahezu beendet ist. Alsdann -erfolgt die Zündung der Entladungsstrecken 6" bis i i" in entsprechender Weise wie die Zündung der Entladungsstrecken 6' bis i i' (vgl. hierzu die Kurve Crlß' der Gitterspannung der Entladungssstrecke i 8" und die Kurve H" der zweiten Halbwelle des -erzeugten Wechselstromes).
  • Da es im allgemeinen Schwierigkeiten bereiten wird, die Schalter 222' und 2a" gleichzeitig einzuschalten, so dürfte es sich empfehlen, nur einen Sehälter vorzusehen, durch den dann gleichzeitig oder mit einstellbarem Phasenabstand den Gittern der beiden Entladungsstre.ckexl die Wechselspanneng spitzer Wellenform zugeführt wird. Diese Maßnahme ist in Abb. 3 dargestellt. Ein Schalter 22 ermöglicht, eine Wechselspannung spitzer Wellenform dem Gitterkreis einer Elektronenröhre 33 zuzuführen, und zwar geschieht dies durch den Widerstand 3q.. Damit die Elektronenröhre 35 bei geöffnetem Sehälter 22 nichtleitend ist; ist eine negative Vorspannung 35 vorgesehen. Bei geschlossenem Schalter 22 wird dem Gitterkreis eine Wechselspannung spitzer Wellenform 36 zugeführt. Der Anodenkreis kann durch eine Gleichspannung gespeist ,.erden. Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel ist jedoch eine Wechselspannung vorgesehen, die mittels Transformators 37 und gegebenenfalls mittels .eines Phasenwandlers dem Primärnetz 2 entnommen wird. Infolge der spitzen Wellenform der Gitterwechsel- i spannurig wird auch der Anodenstrom i" der Elektronenröhre 33 sich rasch von einem sehr kleinen Wert auf einen sehr großen Wert und wieder auf einen sehr kleinen Wert ändern. Der Anodenkreis speist die Primärwicklung eines Transformators 38, dessen Sekundärwicklungen den Gitterkreisen der Entladungsstrecken i g' und i g" die gewünschte Wechselspannung spitzer Wellenform 019 zuführen. In Abb. ¢ der Zeichnung ist der Verlauf des Anodenstromes l" der Röhre 33 und der den Gitterkreisen der Entladungsstrecken i g' und i g" zugeführten Wechselspannung spitzer Wellenform G19 in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Die Wirkungsweise der in Abb.3 dargestellten Steuerung mittels der Entladungsstrecken ig' und i g" und dem Verzögerungskreis entspricht dem in Abb. i dargestellten Ausführungsbeispiel. Nur unterscheidet sich der Verzögerungskreis dadurch, daß an die Stelle der Parallelschaltung von Glimmlampe und Kapazität eine Induktivität 3g gesetzt ist.
  • Die Erzeugung der Wechselspannung spitzer Wellenform 36 für den Gitterkreis der Elektronenröhre 33 kann in an sich bekannter Weise geschehen, beispielsweise mittels eines gesättigten Transformators oder eines gleichstromvormagnetisierten Transformators oder eines fremdgesteuerten übererregten Röhrensenders in Gegentaktschaltung. Solange es sich um nur einen Frequenzwandler handelt, wird 'man zweckmäßig der Wechselspannung spitzer Wellenform 36 die Frequenz des Primärnetzes 2 geben. Handelt es sich jedoch darum, zu einem vorhandenen Frequenzwandler noch weitere parallel zu schalten, so wird man zweckmäßig der Wechselspannung spitzer Wellenform 36 die Frequenz des Sekundärnetzes i geben, damit sämtliche Frequenzwandler die gleiche Phasenlage haben. Die Einstellung der richtigen Phasenlage der Wechselspannung 36 erfolgt in an sich bekannter Weise, beispielsweise mittels Brückenanordnungen.
  • Der Vorteil der soeben beschriebenen Maßnahmen gegenüber ähnlichen Frequenzwandlern besteht darin, daß, abgesehen von dem kleinen Schalter 22 bzw. den kleinen Schaltern 22' und 22", keinerlei bewegliche Teile für den Frequenzwandler benötigt werden. Durch die hier beschriebene Erfindung wird ferner das Anlassen von Frequenzwandlern in einfachster Weise bewirkt, nämlich durch Einlegen eines einzigen kleinen Schalters 22 bzw. zwei kleiner Schalter 22' und 22". Auch das Abschalten der Frequenzwandler kann in ebenso einfacher Weise geschehen, indem der bzw.* die kleinen Schalter geöffnet werden. Dann verringert sich die Ladung der Kondensatoren 27' und 27".' Infolgedessen verringert sich die positive Gitterspannung der Gefäße 18' und 18", so daß die Gefäße 18' und 18" schließlich nichtleitend werden. Die Dauer des Abschaltvorganges ist nicht genau angebbar, da sie in erster Linie von den Zeitkonstanten der beiden Kondensatorkreise abhängig ist.
  • Bei Verwendung von -Entladungsstrecken mit Glühkathode dürfte es zweckmäßig sein, die Betätigung des Schalters 22 von der Temperatur der Glühkathoden abhängig zu machen, damit die Glühkathoden nicht bei zu niedriger Temperatur zerstört werden.
  • Es wird ferner bemerkt, daß die geschilderte "Anordnung der beiden Entladungsstrecken 18' und 18" nicht notwendig ist. Beispielsweise können sie fortgelassen werden und die entsprechenden Steuerspannungen den Entladungsstrecken 6' bis i i' bzw. 8" bis i i" unmittelbar zugeordnet werden. Aber auch mehr als eine Entladungsstrecke 18' bzw. 18" kann den beiden Gruppen 6' bis i i' bzw. 6" bis i i" zugeordnet werden, insbesondere dann, wenn die einzelnen Wicklungen der Sekundärwicklung q. mehrere Anzapfungen haben.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Anlassen von sich selbst steuernden Umrichtern mit gittergesteuerten Entladungsstrecken, vorzugsweise mit Dampf- oder Gasfüllung, die in Abhängigkeit von den Augenblickswerten beider Netzspannungen gesteuert werden, und zur Erzielung einer vorbestimmten Reihenfolge des Leitendwerdens der einzelnen Entladungsstrecken während des Anlaßvorganges, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Entladungsstrecken, die in mindestens zwei Gruppen unterteilt sind, zunächst gesperrt sind, und daß das Einschalten der einzelnen Gruppen und innerhalb jeder Gruppe das Einschalten der" einzelnen Entladungsstrecken bei der vorgesehenen Phasenläge zumindest der Primärspannung erfolgt, und zwar vorzugsweise derart, daß der Wechselstrom im Nulldurchgang beginnt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschalten der .einzelnen Entladungsstrecken (6', 6" bis i i', i i")' dadurch bewirkt wird, daß ihre Gitterkreise durch weitere gittergesteuerte Entladungsgefäße - (i g', i g"), vorzugsweise mit Dampf- oder Gasfüllung,. i11 Abhängigkeit von der Phasenlage der Spannung entweder des Primärnetzes (2) oder des Sekundärnetzes (i) gesteuert werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Entladungsgefäße (i g', i 9") durch eine Wechselspannung spitzer Wellenform (23' bzw. 23") gesteuert werden, die mittels eines Schalters (22', 22") in die Gitterkreise eingefügt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß den Gitterkreisen der Entladungsstrecken noch zwei weitere Steuerspannungen zugeführt werden; eine unveränderliche negative Vorspannung und eine weitere, in Abhängigkeit von -der Phasenlage einer Wechselspannung zugeschaltete Spannung, vorzugsweise Gleichspannung.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zusätzlichen Steuerspannungen den vom Verbraucherstrom oder von Verbraucherteilströmen durchflossenen Entladungsstrekken (18', 18") zugeführt werden.
  6. 6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterkreise der den Anlaßvorgang steuernden Hilfsgefäße (i g', i g") eine Reihenschaltung aus ,einer konstanten VorspannUng (2o' bzw. 2o") und einem Widerstand (24' bzw. 2q.") enthalten, zu dem "parallel mittels eines Schalters (22' bzw. z2") die Wechselspannung spitzer Wellenform (23' bzw. 23") geschaltet ist.
  7. 7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die wechselstromgespeisten Anodenkreise der den Anlaßvorgang steuernden Hilfsgefäße (ig', i9") einen Kondensatorkreis (27', 28' bzw. 27", 28") enthalten, der den Gitterkreisen der Hauptentlädüngsstrecken (.6', 6" -bis i i', i i" bzw: I8', 18") die zweite zusätzliche Steuerspannung gemäß Anspruch .4 oder 5 zuführt. B.
  8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gitterkreisen einzelner Haüptentladungsstrecken (z. B. 18") Verzögerungskreise (29, 30, 31, 32 bzw. 29, 39, 32) vorgesehen sind, die das Zuschalten der zweiten zusätzlichen Steuerspannung mit einstellbarer Verzögerung bewirken.
  9. 9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß für die Inbetriebsetzung der den Anlaßvorgang steuernden Hilfsentladungsstrecken (i g ; i9") eine Elektronenröhre (33) vorgesehen ist, deren wechselstromgespeister Anodenkreis mit den Gitterkreisen der Hilfsgefäße (i 9', i g") induktiv (durch Transformator 38) verbunden ist, und deren Gitterkreis eine Reihenschaltung aus einer konstanten Vorspannung (35) und einem Widerstand (34) enthält, zu dem parallel mittels eines Schalters (22) eine Wechselspannung spitzer Wellenform (36) geschaltet ist. i o. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß für die Einstellung der Phasenlage der Wechselspannung spitzer Wellenform Brückenanordnungen vorgesehen sind. i i: Verfahren nach Anspruch i oder folgenden für Entladungsstrecken mit Glühkathode, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Schaltorgane (22', 22" bzw. 22) in Abhängigkeit von der Kathodentemperatur erfolgt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE971753C (de) * 1947-03-10 1959-03-26 Asea Ab Anordnung zum gleichzeitigen Schliessen mehrerer je mindestens eine Belastung enthaltender Stromkreise

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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