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Verfahren zur asynchronen Kupplung verschiedenfrequenter Wechselstromnetze
mit Energieaustausch in beliebiger Richtung über Umrichter Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur asynchronen Kupplung verschiedenfrequenter Wechselstromnetze mit
Hilfe von Umrichtern, die wenigstens zwei Gruppen steuerbarer Entladungsstrecken,
insbesondere gas-oder dampfgefüllter Entladungsstrecken, aufweisen und einen Energieaustausch
in beliebiger Richtung ermöglichen.
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Die erwähnten Entladungsstreckengruppen stellen dabei die Teilstromkreise
des Umrichters dar, in denen die Teilwellen des Umrichterstromes fließen.
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Es ist bereits erkannt worden, daß zwischen diesen Teilstromkreisen
Ausgleichsströme fließen können, die den Umrichterbetrieb mehr oder weniger stark
stören, wie überhaupt eine unerwünschte Belastung des Umrichters darstellen.
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Es ist weiterhin erkannt worden, daß die von den Umrichterteilstromkreisen
oder deren Entladungsstreckengruppen erzeugten Spannungswellen von unterschiedlicher
Größe sein müssen, sollen Ausgleichsströme v ermieden werden.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren, welches das erläuterte Problem
der Verhinderung von Ausgleichsströmen in besonders zweckmäßiger Weise löst. Gemäß
der Erfindung wird der Unterschied in den Spannungswellen (Respektabstand) durch
Rückverlegung der Zündzeitpunkte der nichtstromiührenden -Entladungsstreckengruppe
gewonnen. Damit ist ohne jeden Eingriff in die Belastungverhältnisse des Umrichters
ein Respektabstand erzielt, durch den mit Sicherheit jedes Auftreten von Ausgleichsströmen
vermieden wird. Indem ferner in Fortfüh-. rung des Erfindungsgedankens die Zündpunktsrückverlegung
der nichtstromführenden Entladungsstreckengruppe abhängig vom Arbeitsstrom des Umrichters
vorgenommen wird, kommt es zur Ausbildung eines dem stromführenden Zustande entsprechenden
Spannungskurvenverlaufes, der durch eine nahezu sprunglose Aneinanderreihung von
Kurvenstücken ausgezeichnet ist. Die Vermeidung eines Eingriffs in die Belastungsverhältnisse
des Umrichters gibt zusammen mit der nahezu sprunglosen Aneinanderreihung von Spannungskurvenstücken
allein die Möglichkeit, den Umrichter finit einem hohen Aussteuerungsfaktor oder
einem hohen mittleren cos p zu betreiben. Wollte man von vornherein, d. h. nicht
in Abhängigkeit vom Arbeitsstrom, einen Respektabstand festlegen, so käme es zu
einem unsymmetrischen,
durch hohe'Übergangssprünge gekennzeichneten
Verlauf der Spannungskurve des stromführenden Zustandes. Eine hohe Aussteuerung
wäre nicht zu erzielen, der U richter würde zwangsläufig mit ei schlechten mittleren
cos p arbeiten.
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Durch das Verfahren nach der Erfindu. sind nicht nur die beim Stromrichtungswechsel
auftretenden Ausgleichsströme vermieden; sondern auch jene, die außerhalb des Zeitabschnittes
jenes Richtungswechsels fließen können. Das Verfahren nach der Erfindung erweist
sich hiernach als besonders vorteilhaft für den Betrieb des Steuerumrichters. Die
von diesem ausgesteuerten Spannungswellen weisen infolge der gewählten Staffelzündung
zahlreiche Spannungsspitzen auf: In diesen liegt aber eine besonders starke Auftrittsmöglichkeit
von Ausgleichsströmen erwähnter zweiter Art.
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Die Erfindung besitzt den weiteren Vorzug; daß die Steuermittel, die
zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung angewendet und nachfolgend noch erläutert
werden, organisch in die gesamte Umrichtersteuerung eingefügt sind. Sie stehen damit
in unmittelbarer Wirkungsverbindung mit weiteren Steuermitteln, die anderen für
den Urnrichterbetrieb ebenfalls wesentlichen Steurungsmaßnahmen dienen.
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In einem weiteren Ausbau des Verfahrens nach der Erfindung wird die
ärbeitsstromabhängig hervorgerufene Zündpunktsrückverlegung der nichtstromführenden
Entladungsstreckengruppe mit einer ebenfalls arbeitsstromabhängigen Zündpunktsvorverlegung
der stromführenden Entladungsstreckengrüppe verbunden. Dabei ist in zweckmäßiger
Weise die Rückverlegung größer als die Vorverlegung gewählt. Es ermöglicht diese
Maßnahme eine vielfach erwünschte Kömpoundierung des Umrichters unter gleichzeitiger
Wahrung eines zur Verhinderung von Ausgleichsströmen ausreichenden Respektabstandes.
Eine Kompoundierung des Umrichters ist erwünscht im Hinblick auf die Verbesserung
der Kommutierung des im Gleich- und im Wechselrichterbetrieb arbeitenden Umrichters
wie auch im Hinblick auf dessen einwandfreien Parallelbetrieb mit anderen Umformern.
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Zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung ist zweckmäßig neben
dem Ausgangstransformator des Umrichters ein weiterer Wandler vorgesehen. Vom Umrichterstrom
durchflossen, führt er in die Steuerkreise der Entladungsstrecken eine zusätzliche,
die Zündpunktsverschiebungen bewirkelide Spannungskomponente ein. Dabei ist dieser
Wandler primärseitig von beiden Stroinilalbwellen, d.11. vom Gesamtbelastungsstrom
des Umrichters; gespeist. Er ist in einfachster Weise mit zwei Primärwicklungen
ausgerüstet, die in die Kathodenleitungen der den Umrichterteilstromkreisen zugeor
d-'rreten Entladungsstrecken geschaltet sind, .tind zwar in gegenläufigem Sinne.
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' .-- In der Zeichnung ist als- Atisführungsbeispiel der Erfindung
das Schaltüngsscheina einer Umrichteranordnung dargestellt. Der Umrichter, welcher
ein Drehstromnetz 1 mit einem Einphasenwechselstromnetz 2 kuppelt, besteht in bekannter
Weise aus zwei Entladungsgefäßen 3, d., die anodenseitig und kathodenseitig an einen
Einphasentransformator 6 angeschlossen sind.
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Der Steuerstromkreis für die Gitter der Hauptentladungsstrecken ist
nur für eine Anode des Entladungsgefäßes 4. dargestellt. Ein Hilfseiltladungsgefäß
7 erhält im Gitterkreis je eine Steuerspannung aus dem Drehstromnetz i über einen
Transformator 8 und aus dem Einphasennetz 2 über einen Transformator g. In den Anodenstromkreis
des Entladungsgefäßes 7 sind Übertrager io geschaltet, welche die Steuerspannungen
den Steuergittern der Hauptentladüngsstrecken zuführen.
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In die Kathodenleitung der beiden Entladiingsgefäße 3 und q. ist ein
Stromwandler i i geschaltet, der, wie bereits erwähnt wurde, finit zwei entgegengesetzt
geschalteten Primärwicklungen ausgerüstet ist. Ein Widerstand 12 im Verbindungskreis
zwischen Gitter und Kathode des Hilfsentladungsgefäßes 7 ist an eine der beiden
Sekundärwicklungen des Stromwandlers i i angeschlossen. Die gleiche, auch für die
andere Sekundärwicklung bestehende Verbindung ist in dem Schaltungsschema nicht
eingezeichnet.
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In die Verbindungsleitung zwischen der Sekundärwicklung und dem Widerstand
12 ist gemäß der Erfindung ein Trockengleichrichter 13 geschaltet, der durch einen
Widerstand 14 überbrückt wird. Die gleiche Anordnung eines Gleichrichters 15 mit
Überbrückungswiderstand 16 findet sich auch in dem entsprechenden Stromkreis der
anderen Sekundärwicklung des Wandlers i i.
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Durch die beiden Trockengleichrichter 13 und 15 wird folgendes erreicht:
Der wirksame Widerstand des Sekundärkreises des Wandlers ii ist abwechselnd in dem
einen Sekundärkreis größer als in dein anderen. Der Gesamtwiderstand bleibt dabei
jedoch der gleiche oder, anders ausgedrückt, die Summe der Amperewindungen beider
Sekundärkreise bleibt dauernd gleich den Amperewindungen des Primärstromkreises.
Infolge des unterschiedlichen Widerstandes in den beiden Sekundärstromkreisen des
Wandfers
ii werden abwechselnd den Widerständen 12 im Steuerkreis
der Hilfsentladungsgefäße 7 verschiedene Spannungen zugeführt, und zwar im Takt
des den Umrichter durchfließenden Wechselstromes. Die Schaltung der Trockengleichrichter
13 und 15 ist dabei derart gewählt, daß im Sinne der Erfindung die Steuerspannungen
der Entladungsstrecken des Umrichters derart becinflußt werden, daß die Zündpunkte
der Entladungsstrecken, welche dem jeweils nichtstromführenden Teilstromkreis des
Umrichters zugeordnet sind, in rückläufiger Richtung verschoben werden.
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Fügt man, wie in der Schaltung angegeben, noch die Übertragungswiderstände
1d. und 16 ein, so erhält man gleichzeitig eine rückläufige Verschiebung der Zündpunkte
der nichtstromführenden Entladungsstrecken und eine Vorwärtsverschiebung der Zündpunkte
der stromführenden Entladungsstrecken. Dabei ist noch dafür gesorgt, daß die Verschiebungen
verschieden groß sind.
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Die Schaltanordnung, welche in der Zeichnung angegeben ist, ist nur
als eine der verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung anzusehen. Insbesondere
kann man die Entladungsstrecken der beiden Umrichtergefäße 3 und 4 auch noch durch
andere Mittel als durch die in der Zeichnung angegebenen Hilfsentladungsgefäße steuern.
In jedem Falle kommt es darauf an, daß die vorstehend erläuterten Verschiebungen
der Zündpunkte der Entladungsgefäße in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung, so wie
dies im einzelnen geschildert wurde, von dein Wechselstrom des Umrichters abhängig
gemacht werden.
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Auch die Schaltung, welche für die Umrichtergefäße in der Zeichnung
gewählt ist, kann anders angeordnet sein. Die beiden Kathoden der Entladungsgefäße
3 und d., welche bei der dargestellten Schaltung geerdet werden können, brauchen
nicht unmittelbar elektrisch miteinander verbunden zu sein, vielmehr kann auch eine
Schaltung gewählt werden, bei der zwischen den Kathoden der Entladungsgefäße die
Primärwicklung des Einphasentransformators liegt. Auch bei dieser Schaltung wird
man jedoch zweckmäßig einen Stromwandler anordnen, dessen Primärwicklungen so geschaltet
sind wie die Wicklungen des Wandlers i i im Schaltungsschema der Zeichnung.