DE680672C - Verfahren und Anordnung zur Gittersteuerung von elastisch arbeitenden Umrichtern in Wechselstromnetzen, bei denen die Phasenlage der Wechselspannung hoechstens geringen Schwankungen unterliegt - Google Patents

Description

• Verfahren und Anordnung zur Gittersteuerung von elastisch arbeitenden Umrichtern in Wechselstromnetzen, bei denen die Phasenlage der Wechselspannung höchstens geringen Schwankungen unterliegt Es ist bereits ein Verfahren zur Gittersteuerung von gittergesteuerten Entladungsstrecken, vorzugsweise mit Dampf- oder Gasfüllung, bei der unmittelbaren Frequenzumformung bekanntgeworden, bei dem die Gitter eine von den Frequenzen beider Netze abhängige Steuerspannung erhalten und einzeln gesteuert werden. Dabei wird die Gitterspannung von den Augenblickswerten sowohl der Spannung des Primärnetzes als auch der Spannung oder des Stromes oder beider des Sekundärnetzes beeinfiußt, und zwar derart, daß jeweils diejenigeEntladungsstrecke Strom führt, deren Primärphase für die Dauer der Stromführung gegenüber dem Augenblickswert der sekundären Spannungskurve die kleinste Abweichung aufweist.
• Dieses grundsätzliche Steuerverfahren ist nun bereits in verschiedenartiger Weise weitergebildet worden, insbesondere für elastische Umformungen. Dabei läßt es sich vielfach nicht vermeiden, mehrere sich gegenseitig ausschließende Steuerwege vorzusehen, beispielsweise beim elastischen Umrichter mit Erzeugung einer annähernd trapezförmigen Spannung mindestens zwei Steuerwege, von denen der eine dem Betrieb mit ausgezeichneter Phase, der andere dem Betrieb mit nichtausgezeichneter Phase entspricht. Ein Betrieb mit mehreren sich gegenseitig ausschließenden Steuerwegen kann jedoch nicht mehr als einfach bezeichnet werden und erfordert eine sorgfältige Beobachtung.
• Vorliegende Erfindung bezweckt nun eine Vereinfachung der Steuerverhältnisse bei solchen elastischen Umrichtern, die zur Kupplung zweier Wechselstromnetze mit annähernd konstanten Frequenzen dienen. Dies trifft beispielsweise zu für die Umformung von Drehstrom von 5o Hz in Einphasenstrom von 162/g Hz. Bekanntlich schwankt die Frequenz in Drehstromnetzen nur ganz unwesentlich, und auch in ausgedehnten Einphasenstromnetzen sind die Frequenzschwankungen gering. Das bedeutet aber, daß für mehr oder minder längere Zeiträume zwischen beiden Netzen praktisch synchroner Betrieb besteht. Man kann nun diese Eigentümlichkeit des Betriebes ausnutzen und die Steuerungen vereinfachen, indem erfindungsgemäß die für die einzelnen Phasen in Frage kommenden Steuerspannungen fest erzeugt und entsprechend dem Frequenzschlupf über eine Verteileranordnung den jeweils in Betracht kommenden Entladungsstrecken zugeführt werden.
• Der Erfindungsgedanke soll an Hand eine solchen Umrichters (vgl. Abb. i) erläutert werden, der eine annähernd trapezförmige Spannungskuive liefert. Der Umrichter, der mit dem höherfrequenten Drehstromnetz 9 und dem niederfrequenten Einphasenstromnetz i i verbunden ist, enthält einen Haupttransformator 7 mit einer primären Dreieck-Wicklung 8 und - den beiden den gittergesteuerten Dampf-* oder Gasentladungsgefäßen 13'. . : i8' und 13"...18"' zugeordneten, in Stern geschalteten Sekundärwicklungen 1' . . . 6' und i" . _ t 6.". Für eine bestimmte synchrone Lage ergibt sich ein, Aufbau der trapezförmigen Sekundärspannung e aus den Teilspannungen e+, e+ usw. Beispielsweise kann dabei der Index a die Phase i bedeuten. In Abb. 2 sind ferner für die Phasen a+ . . . f+ die bei synchronem Betrieb in Frage kommenden Steuerspannungen angegeben, und zwar;, wie man erkennen kann, sowohl für Gleichrichterbetrieb als, auch für Wechselrichterbetrieb. Es ist dabei angenommen, däß Entladungsstrecken verwendet werden; deren kritischeGi,tterspannungskurve praktisch mit der Nullinie zusammenfällt. Jede Steuerspannung weist einen gestrichelten Abschnitt auf. An sich ist es gleichgültig, welchen Wert die Steuerspannung in dem betreffenden Abschnitt hat, da an der betreffendenEntladungsstrecke ein niedrigeres Anodenpotential liegt. Vorzugsweise wird man jedoch zur Erhöhung der Betriebssicherheit der Gitterspannung einem solchen negativen Wert geben, wie, er während der Zeit des Wechselrichterbetriebes zur Sperrung ausreicht.
• Im Sinne vorliegender Erfindung wechseln nun die Steuerspannungen und die Phasen ihre Plätze. So kann beispielsweise in einem bestimmten Zeitabschnitt die Phase i die ausgezeichnete Phase sein, in einem anderen Zeitabschnitt die Phase z. Die Art und Weise, wie man die Steuerung durchbilden kann; ist: in Abb.3 der Zeichnung an einem Umrichter schematisch dargestellt, der die Sekundärspannung aus zwei Teilspannungen erzeugt, von denen die eine die annähernd trapezförtnige Grundwelle; die andere die dritte Harmonische zur Grundwelle ist. Die Erzeugung der Grundwelle erfolgt mittels der Transformatorwicklungen g'...6' und der Entladungsstrecken i3'... 18' die Erzeugung der dritten Harmonisetmen mittels der Transformatorwicklungen iz". . .6Z und der Entladungsstrecken 13.2'. . . i &Z". Von den Entladungsstrecken 13z '. . .182' kann stets nur eine Strom führen, die anderen fünf sind gesperrt. Die Entladungsstrecken i3'. . . r8" arbeiten nach Maßgabe der Abb. 2. Wie man der Abb. 3 entnehmen kann, herrscht gerade ein Betrieb, bei dem die Phase i' ausgezeichtuet ist und die Phase 4.Z die Zusatzspannung liefert. Die zur Phase q.Z gehörige Entladungsstrecke 16Z wird durch die positive Steuerspannung V; leitend gehalten, d. h. bezüglich dieser Entladungsstrecke ist die negative Steuerspannung Vunwirksam gemacht. Bei den Entladungsstrecken 13'. . .18' wird die gemäß. Abb. 2 erforderliche Steuerspannung unter Mitwirkung der beiden Steuergleichspannungen V;- und V, und der Schaftwalzen s, ... sf erzeugt und den Gittern zugeführt. Für die Gefäße 13, '. : .18Z - und z3'. . .18' ist je eine KontaktbankKZ bzw. K' vorgesehen. Die Einstellung der zugehörigen Bürstensätze B;Z und B' erfolgt entsprechend dem zwischen den beiden Netzen bestehenden Frequenzschlupf, d. h. bei synchronem Betrieb und bei Beibehaltung des Nennübersetzungsverhältnisses (Schlupf gleich Null) bleibt die gegenseitige Lage zwischen den Bürstensätzen und den Kontaktbänken ungeändert. Je nach dem Vorzeichen des Frequenzschlupfes werden bei Abweichen vom Synchronismus nur die Bürstensätze in dem einen oder anderen Pfeilsinne verstellt. Man kann die Verstellung der Bürstensätze u. a, stetig, beispielsweise mittels Differentialgetriebe, vornehmen, die über je einen Synchronmotor mit dem höherfrequenten Drehstromnetz und mit dem niederfrequenten Einphasenstromnetz verbunden sind. An Stelle einer stetigen Steuerung wird es sich jedoch im allgemeinen empfehlen, die Verstellung unstetig, also schrittweise vorzunehmen, beispielsweise unter Zuhilfenahme eines Schrittschaltwerkes. So ist -es möglich (vgl. Abb. q.)-, unter Zuhilfenahme des, bereits besprochenen Differentialgetriebes und einer Kontaktbank KO auf die Magnetspule M des Schrittschältwerkes einzuwirken. Sobald also das Dif£erentialgetriebe eine Verschiebung um eine Stelle vorwärts oder rückwärts bewirkt, wird das Schrittschaltwerk eine entsprechende Lagenänderung der Bfirstensätze B' und Bz (vgl. Abb. 3) vornehmen.
• Auch in anderer Weise läßt sich die Steuerung des Schrittschaltwerkes durchführen. So, ist- in Abb. 5 der Zeichnung ein Schrittschaltwerk SS dargestellt,. das durch ein Wirkleistungsrelais WER, das in die Zuleitungen vom Umrichter zum Verbrauchernetz einge schaltet ist, gesteuert wird. Je nach der Stellung des Kontaktes K,. wird die Phasentage der einzelnen Steuerspannungen in dem einen oder anderen Sinne verstellt. Die zeitliche Begrenzung der das Schrittschaltwerk betätigenden Stromstöße möge durch einen Selbstunterbrecher S" erfolgen. Stellt man das Wirkleistungsrelais auf einen vorbestimmten Sollwert ein, so spricht der Kontakt K,. an, wenn der Istwert vom Sollwert abweicht, und betätigt so lange das Schrittschaltwerk, bis der Sollwert wieder erreicht ist.

Claims (1)

1. PATRNTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Gittersteuerung von elastisch arbeitenden Umrichtern, bei denen die Gitterspannung von den Augenblickswerten beider Netzspannungen beeinflußt wird, und die zur Kupplung von Wechselstromnetzen, bei denen die Phasenlage der Wechselspannung höchstens geringen Schwankungen unterliegt, dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die für die einzelnen Phasen in Betracht kommenden Steuerspannungen für den starren Betrieb erzeugt und entsprechend der gegenseitigen Phasenlage der beiden Netzspannungen über eine Verteileranordnung den jeweils für die Stromführung in Betracht kommenden Entladungsstrecken zugeführt werden. z. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung unstetig, beispielsweise unter Mitwirkung von Schrittschaltwerken erfolgt.