DE674104C - Einrichtung zur Steuerung von Stromrichtern in Kreuzschaltung - Google Patents

Einrichtung zur Steuerung von Stromrichtern in Kreuzschaltung

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DE674104C
DE674104C DES120143D DES0120143D DE674104C DE 674104 C DE674104 C DE 674104C DE S120143 D DES120143 D DE S120143D DE S0120143 D DES0120143 D DE S0120143D DE 674104 C DE674104 C DE 674104C
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Germany
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excitation
windings
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Expired
Application number
DES120143D
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Erwin Kuebler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/02Circuits specially adapted for the generation of grid-control or igniter-control voltages for discharge tubes incorporated in static converters
    • H02M1/04Circuits specially adapted for the generation of grid-control or igniter-control voltages for discharge tubes incorporated in static converters for tubes with grid control
    • H02M1/042Circuits specially adapted for the generation of grid-control or igniter-control voltages for discharge tubes incorporated in static converters for tubes with grid control wherein the phase of the control voltage is adjustable with reference to the AC voltage

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

Description

  • Einrichtung zur Steuerung von Stromrichtern in Kreuzschaltung Es sind Steueranordnungen für zündpunktgesteuerte Entladungsstrecken mit lichtbogenartiger Entladung, insbesondere für gittergesteuerte Quecksilberdampfgleichrichter, bekanntgeworden, bei denen in den Gitterbreis ein Transformator geschaltet ist, der mit mehreren Erregerwicklungen ausgerüstet ist. Von der Größe, dem zeitlichen Verlauf und der Phase der von den einzelnen Wicklungen erzeugten Durchflutungen hängt der "Zündzeitpunkt der Entladungsstrecken bzw. dessen zu Steuerzwecken geforderte Änderung ab. Der Transformator erhält zweckmäßig einen hochgesättigten Magnetkreis, um an den Steuerelektroden der Entladungsgefäße kurzzeitige Spannungsstöße zu erzeugen. Diese kurzzeitigen Spannungsstöße werden wegen der hohen Sättigung des Magnetkreises nur in dem Augenblick induziert, in dem die resultierende Erregung des Transformators durch Null hindurchgeht, da nur ;lann eine Änderung des Magnetflusses auftritt. Eine besonders zweckmäßige Ausfiihrungsform einer solchen Steuerungsanordnung besteht darin, daß der Transformator mit zwei Erregerwicklungen ausgerüstet ist, von denen die eine von einem Wechselstrom, die andere von einem Gleichstrom durchflossen wird. Dabei wird der Wechselstromerregerwicklung vorteilhaft ein Wechselstrom von dreieckförmigem zeitlichem Verlauf zugeführt. Bei festliegender Phase der Wechselstroindurchflutung hängt dann die zeitliche Lage des Nulldurchganges der resultierenden Erregung und damit der Zündzeitpunkt der Entladungsstrecke von der Größe und dem Vorzeichen der Gleichstromdurchflutung ab. Die Regelung des Nulldurchganges der resultierenden Erregung kann man auch auf andere Weise durchführen, z. B. dadurch, daß man beiden Erregerwicklungen Wechselströme zuführt, von denen mindestens der eine in der Phase regelbar ist oder von denen -der eine bei fester gegenseitiger Phasenlage in der Amplitude verändert werden kann.
  • Die Erfindung betrifft eine Vervollkotnm-.iung und weitere Ausgestaltung der vorstehend beschriebenen Gittersteüerungseinrichtungen und löst die Aufgabe, diese Steuerungseinrichtungen den besonderen Anforderungen anzupassen, die bei der sog. Kreuzschaltung von Stromrichtern auftreten. Unter Kreuzschaltung wird dabei eine Stromrichteranordnung verstanden, die aus zwei Gruppen von Entladungsstrecken gebildet ist, welche wechselstromseitig an ein und demselben Netz liegen, jedoch in entgegengesetztem Sinn an den Gleichstromverbraucher bzw. an ein Gleichstromnetz angeschlossen sind. Die Schaltung wird im besonderen verwendet, um Gleichstrommotoren ohne Umschaltung für Rechts- und Linkslauf betreiben und außerdem unter Rücklieferung von Energie an das Wechselstromnetz abbremsen zu können.
  • Gemäß der Erfindung erhalten die Gittertransformatoren beider Entladungsstreckengruppen zur Lieferung einer dritten Erregungskomponente je noch eine zusätzliche Gleichstromerregerwicklung. Diese Zusatzerregerwicklungen werden so geschaltet, daß unter der Einwirkung der von ihnen gelieferten Erregungen die Zündzeitpunkte sowohl des Gleichrichters als auch des Wechselrichters verzögert werden. Bei den Entladungsstrecken der beiden Stromrichter der Kreuzschaltung, die einander zugeordnet sind, d. h. zu entsprechenden Phasen gehören; werden zweckmäßig diese zusätzlichen Gleichstromerregerwicklungen in Hintereinanderschaltung an eine Gleichstromquelle angeschlossen, so daß die dadurch entstehenden zusätzlichen Gleichstromdurchflutungen voneinander entsprechenden Gittertransformatoren nach Größe und Richtung einander gleich sind.
  • Durch die Erfindung wird, wie im einzelnen noch erläutert werden soll, in Verbindung mit den bekannten Erregerwicklungen der Gittertransformatoren erreicht, daß drei für den Betrieb der Kreuzschaltung notwendige Forderungen in sicherer und außerordentlich einfacher Weise erfüllt werden. Die Zündwinkel der .als Gleichrichter und als Wechselrichter arbeitenden Entladungsstrekken erhalten gleiche; aber gegenläufige Änderungen bei der Aussteuerung der Entladungsstrecken. Der Spannungsabfall der Entladungsstrecken wird durch entsprechende Verschiebung der Steüerungskennlinien berücksichtigt, und schließlich wird die Forderung des sog. Respektabstandes öder Steuerabstandes erfüllt, um unzulässigeKurzschlußströme innerhalb der Stromrichteranordnung zu vermeiden. . ' Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher erläutert. Fig. i zeigt den bekannten Aufbau der -Kreuzschaltung; in Fig. a ist die Schaltung von zwei einander zugehörigen Gittertransformatoren angegeben, und in Fg. 3 ist der zeitliche Verlauf der für, den Steuerungsvorgang wichtigen Betriebsgrößen - Anodenspannung, Gitterspannung bzw. Gleich- und Wechselströmdurchflutungen der Gittertransformatoren - dargestellt.
  • In Fig. i sind I und II zwei Stromrichter mit steuerbarenEntladungsstrecken, beispielsweise gittergesteuerten Ouecksilberdampfentladungsstrecken. Bei jedem Stromrichter sind die Kathoden mit dem Nullpunkt des Transformators des anderen Stromrichters verbunden, und zwischen den beiden Kathotlen liegt als Stromverbraucher ein Gleich-.p'trommotor IIII.
  • In Fig. 2 sind die Erregerwicklungen von zwei Gittertransformatoren T1 und T2 dargestellt. Die die Wicklungen umschließende punktierte Linie soll den allen Wicklungen gemeinsamen Eisenkern, darstellen. Der Gittertransformator TI gehört zu einer Anode des Stromrichters I, der Gittertransformator T2 zu der der gleichen Phase zuggeordneten Anode des Stromrichters II. Auf jedem der beiden Transformatoren sind vier Wicklungen angeordnet. Die Wicklungen i sind an die Steuergitter angeschlossen. Die Wicklungen 2 erhalten die Wechselstromerregung, welche, wie oben erwähnt, zweckmäßig zeitlich dreieckförmigen Verlauf erhält. Die Wicklungen 3 und 4. sind Gleichstromerregerwicklungen, deren Funktionen an Hand des Diagramms der Fig. 3 im folgenden erläutert werden sollen.
  • In Fig. 3 bedeutet U die Wechselspannung einer Anode. IW ist die dreieckförmige Wechselstromdurchflutung,welche von den Wicklungen z der Gittertransformatoren T1 und T2 geliefert wird: Die Gleichstromdurchflutüngen sind durch horizontale Linien eingezeichnet. Die unterhalb der Nullinie liegenden Horizontalen gelten -für Gleichrichterbetrieb. Die Linie Ig ergibt mit der Wechselstromdurchflutung I,v den unterhalb der Nullinien liegenden Schnittpunkt A' für den Gleichrichter und den oberhalb der Nullinien liegenden Schnittpunkt B' für den Wechselrichter. Die Dürchflutungen 1, werden dabei von .den Gleichstromerregerwicklungen q. der Trans-" formatoren T, und T2 geliefert. Aus der Schaltung der Fig. 2 geht hervor, daß die beiden Wicklungen in entgegengesetztem Sinne auf die zugehörigen Gittertransformatoren einwirken, wodurch die für den Betrieb der Kreuzschaltung erforderliche gegenläufige Aussteuerung der beiden Gruppen von Entladungsstrecken, d. h. die gegenläufige Aussteuerung des Gleichrichters und des Wechselrichters, entsteht.
  • Außer der von den Wicklungen 4 erzeugten Gleichstromdurchflutung wirken erfindungsgemäß auf die beiden Transformatoren noch die Durchflutungen der zusätzlichen Gleichstromwicklungen 3. Infolge der Hintereinanderschaltung der beiden Wicklungen wird die Gleichstromdurchflutung des Gittertransformators für den Gleichrichter verkleinert, die Gleichstromdur chflutung . des Gittertransformators für den Wechselrichter dagegen vergrößert. Für den Gleichrichte.rbetrieb ergibt sich dadurch 'der Schnittpunkt zwischen Gleichstromdurchflutung und Wechselstromdurchflutung von dein PunktA' zum Punkt.-!, und der wirkliche Aussteuerungswinkel des Gleichrichters erhält die Größe 2g. Beim Wechselrichterbetrieb verschiebt sich entsprechend vier Punkt B' nach dem Punkt B, und der Aussteuerungswinkel für Wechselrichterbetrieb erhält die Größe a",. Der Ausgangspunkt der Steuerwinkel ist .in dem Diagramm der Fig. 3 unter der Voraussetzung sechsphasiger Stromrichter eingezeichnet.
  • Die in dein Diagramm der Fig. 3 noch eingezeichneteWechselstroinclurchflutungI", gibt diePhasenlage dieserDurchflutung an, welche eingestellt sein müßte, wenn die Entladungsstrecken ohne Spannungsabfall arbeiten. Um jedoch den in Wirklichkeit vorhandenen endlichen Lichtbogenspannungsabfall auch bei der Aussteuerung zu berücksichtigen, wird die Wechselstrorndurchflutung in ihrer Phase um ein bestimmtes Maß vorverschoben und nimmt die Lage der Dreieckkurve I", ein.
  • Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß trotz der außerordentlich einfachen Schaltung der verschiedenen Erregerwicklungen der Gittertransformatoren die Betriebsberlingungen der Kreuzschaltung, d. h. die Bedingungen des Gleichrichter- und Wechselrichterbetriebes beider Gruppen von Entladungsstrecken, erfüllt sind, unabhängig davon, ob der an die Kreuzschaltung angeschlossene Gleichstrommotor mit Rechtslauf oder Linkslauf arbeitet, d. h. unabhängig davon, ob einer der Stromrichter als Gleichrichter oder als Wechselrichter betrieben wird. In jedem Falle bedeutet eine Änderung der Gleichstromerregung I.., d. h. eine Änderung des Stromes der Gleichstromerregerwicklungen 3 der beiden Transformatoren T, und T2, eine gleiche, jedoch gegenläufige Änderung des Zündwinkels des Gleichrichters und des Wechselrichters, und für beide Betriebsarten wird durch die zusätzliche Gleichstromdurchfltitung der Wicklungen 3 der beiden Gittertransformatoren die resultierende Gleichstron ldurchflutung des Gittertransformators für den Gleichrichter verkleinert, die resultierende Gleichstromdurchflutung des Gittertransformators für den Wechselrichter dagegen vergrößert. Ohne daß irgendwelche Umschaltungen vorgenommen werden müssen, kann demnach lediglich durch Änderung der Gleichstromdurchflutung der Wicklungen 3 beliebig von Wechselrichter- auf Gleichrichterbetrieb bzw. vor Rechtslauf auf Linkslauf des Motors übergegangen werden.
  • Die Erfindung läßt sich noch dadurch verbessern, daß die Größe der von den Wicklungen 3 erzeugten zusätzlichen Gleichstrom-Z, von der Aussteuerung der Stromrichter abhängig gemacht wird, und zwar derart, daß bei kleinen Aussteuerungen, cl. h. bei großer Stromrichterbelastung, diese Gleichgtromdurchflutung größer gewählt wird als bei großen Aussteuerungen bzw. kleiner Stromrichterbelastung. Der Respektabstand zwischen den Steuerkennlinien des Gleichrichters und Wechselrichters wird dann mit der Stromrichterbelastung vergrößert.
  • Es sei noch erwähnt, daß das Diagramm der Fig. 3 unter der Annahme gezeichnet ist, daß der Aufbau der beiden Gittertransformatoren T1 und T2 vollkommen gleichartig ist, daß also die Wicklungen dieser Transformatoren mit gleicher Windungszahl ausgeführt sind. Die Erfindung läßt sich aber auch für verschiedene Windungszahlen ausführen, es muß nur dafür gesorgt werden, daß die Verhältniswerte der Fig. 3 erhalten bleiben.
  • Es ist darauf hinzuweisen, daß die in den Zeichnungen wiedergegebene Steuerungsart nur als Beispiel für die -Anwendbarkeit des Erfindungsgedankens zu betrachten ist. Es kommt nicht darauf an, in welcher Weise und mit welchen Mitteln der Nulldurchgang der resultierenden Erregung der Gittertransformatoren in seiner zeitlichen Lage verschoben wird. Stets wird durch die gemäß der Erfindung vorzusehende zusätzliche Gleichstromerregung eine Verzögerung der Zündpunkte beiderEntladungsstreckengruppen erzieltwerden, so daß die oben beschriebene Wirkung in jedem Fall eintritt.

Claims (3)

  1. PATENT ANSl'RÜC111:: i. Einrichtung zur Steuerung von Stromrichtern in Kreuzschaltung unter Ver@vendung von Gittertransformatoren, auf deren hochgesättigten Eisenkern außer einer Wechselstromerregung noch eine weitere Erregung, beispielsweise eine regelbare Gleichstromerregung, so «einwirkt, daß sich die beiden Erregungen zu einer ihrem Nulldurchgang nach veränderbaren Wechselerregung zusammensetzen, bei deren Nulldurchgang in einer an den Gitterkreis angeschlossenen `'Wicklung jedesmal ein kurzer Spalinungsstoß induziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gittertransformatoren beider Stromrichter zur Lieferung einer dritten Erregungskomponente je noch eine zusätzliche Gleichstromerregerwicklung besitzen und daß diese Z.usatzerregerwicklungen so geschaltet sind, daß unter der Einwirkung der von ihnen geliefertenErregungen dieZündzeitpunkte sowohl des Gleichrichters als auch des Wechselrichters verzögert werden.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Gleichstromerregerwicklungen bei zwei der gleichen Phase zugeordneten Gittertransformatoren der beiden Stromrichter der Kreuzschaltung hintereinandergeschaltet sind.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstrom der zusätzlichen Gleichstromerregerwicklungen in Abhängigkeit von der Aussteuerung der Stromrichter. veränderlich ist, und zwar derart, daß die Erregung mit zunelimender Belastung der Stromrichter zunimmt.
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