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Regeleinrichtung für Umrichter Bekanntlich können Wechselstromnetze
verschiedener Frequenz und Phase über Umformungseinrichtungen miteinander gekuppelt
werden, die mit steuerbaren Entladungsstrecken, beispielsweise Gas- oder Dampfentladungsstrecken,
arbeiten und als Umrichter bezeichnet werden. Man hat bereits vorgeschlagen, den
Entladungsstrecken Steuerspannungen aufzudrücken, die den an den Umrichtern angeschlossenen
Netzen entnommen sind. Bei diesem Vorschlag werden den Entladungsstrecken eines
Umrichters, der ein Drehstrom- mit einem Einphasennetz kuppelt, Steuerspannungen
zugeführt, von denen die eine dem Drehstromnetz, die andere dem Einphasennetz entstammt.
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Die Regelung solcher Umrichter erfolgt durch Beeinflussung Ider ihnen
aus dem Einphasennetz zugeführten Steuerspannung. Größenänderungen dieser Spannung
bewirken eine Blindlastregelung, Phasenänderungen dagegen eine Wirklastregelung
des Umrichters im Parallelbetrieb.
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Für die bisher vorgeschlagenen Einrichtungen zur Regelung der Lastabgabe
von Umrichtern ist es kennzeichnend, daß eine Regelung der Blindlastabgabe gleichzeitig
eine Änderung der Wirklastabgabe hervorruft und umgekehrt. Die Forderung, daß die
Regelung der einen Umrichterlastabgabe so vor sich gehen soll, daß die andere Umrichterlastabgabe
ihren Wert beibehält, ist also mit diesen Einrichtungen nicht zu erfüllen. Die hierin
liegenden Nachteile werden durch die Erfindung in einfachster Weise behoben.
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Erfindungsgemäß ist bei Anordnungen zur Regelung von Umrichtern, deren
Entladungsstrecken je zwei Steuerspannungen von den Frequenzen der an die Umrichter
angeschlossenen Netze zugeführt werden und deren Blind- und Wirklastregelung beziehentlich
durch Größenänderung (z. Regelkomponente) und durch Phasenänderung (2. Regelkomponente)
der Steuerspannung von Sekundärfrequenz erfolgt, der Regelstromkreis derart ausgebildet,
daß die Änderung einer Regelkomponente ohne Änderung der anderen Regelkomponente
vor sich geht.
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In besonders zweckmäßiger Weise wird dem Regelkreis die Hintereinanderschaltung
einer Kapazität und einer Induktivität, von denen die eine oder die andere regelbar
ausgebildet ist, sowie eines mit zwei Abgriffen versehenen Ohmschen Widerstandes
vorgeschaltet. Von diesen beiden Abgriffen dient der eine der Abnahme der Regelspannung,
während der andere mit der regelbaren Reaktanz über eine mechanische Kupplung so
in
Verbindung steht, daß bei einer Änderung der Reaktanz der Strom
im Vorschaltkreis seinen Wert beibehält. An die Stelle der Hintereinanderschaltung
aus Kapazität, Induktim vität und Ohmschem Widerstand kann auch: eine allein aus
Regelinduktivität und. Regel= widerstand bestehende Reihenschaltung treten. Ferner
kann die die Konstanthaltung des Stromes im V orschaltkreis erzwingende mechanische
Kupplung vorteilhaft durch eine elektrische ersetzt werden. In diesem Falle wird
das den zweiten Abgriff des Ohmschen Widerstandes betätigende Regelglied in Abhängigkeit
vom Strom im Vorschaltkreis gesteuert.
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Die Erfindung ist in den Abb. i bis 5 veranschaulicht. Unter den dort
gezeigten Ausführungsbeispielen befinden sich weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung.
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In Abb. i bedeutet i ein Einphasennetz, 3n das der Umrichter ausgangsseitig
angeschlossen ist und dem die Regelspannung entnommen wird. Dieser Entnähme dient
die Reihen-Schaltung aus Kapazität 2, regelbarer Induktivität 3 und Ohmschem Widerstand
4.. Dabei ist der letztere über den veränderlichen Abgriff 5 an das Einphasennetz
i angeschlossen. An einem weiteren veränderlichen Abgriff io des Widerstandes ,4
wird die Regelspannung sbgenommen und einem Transformator 6 zugeführt, dessen Sekundärwicklungen
7 und 8 den Steuerkreisen der Umrichterventilgrnppen die erforderlichen sekundären
Steuerspannungen zuleiten. Die Regelung der Induktivität 3 erfolgt mit Hilfe der
Regelvorrichtung 9, die beispielsweise ein Thoma-Regler sein kann. Ein weiteres
Regelglied i i dient der Veränderung des Widerstandsabgriffes io.
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Würde man in der Anordnung der Abb. i , soweit sie bisher beschrieben
wurde, die Induktivität ändern mit dein Ziele einer Phasen-. verschiebung der dem
Einphasennetz entnommenen Steuerspannung, so würde gleichzeitig damit auch eine
Größenänderung der an io abgegriffenen Spannung eintreten. Es würde mithin die beabsichtigte
Wirklaständerung an einer gleichzeitigen Blindlaständerung begleitet sein. -Zur
Vermeidung dieses Übelstandes ist eine mechanische Kupplungsvorrichtung 12 vorgesehen,
die bei einer Änderung der Induktivität 3 durch den Regler 9 den Abgriff 5 des Widerstandes
4. so weit verschiebt, daß der in der Reihenschaltung fließende Strom wieder seinen
früheren Wert annimmt. Bleibt aber dieser Strom konstant, so gilt dies auch für
die Größe der an io abgenommenen Steuerspannung, d. h. die Blindlastabgabe ändert
sich bei der Wirklastregelung nicht. Wird andererseits mittels des Regelgliedes
i i der Abgriff io verschoben, so ändert sich nur die Größe der an io abgenoininenen
Spannung; nicht aber deren Phase, d. h. es bleibt auch die Wirklastabgabe gegen---.über
einer Blindlastregelung' konstant. Der -IZeäelstromkreis ist also so beschaffen;
daß .die Änderung der einen Regelkomponente ..ohne Änderung der anderen Regelkomponente
vor sich geht.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt -die Abb. 2, in der die der
Abb. i entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die hier
gezeigte Anordnung weist jedoch gegenüber der in Abb. i gezeigten insofern eine
wesentliche Vereinfachung auf, als zur Entnahme der sekundären Steuerspannung anstatt
einer Hintereinanderschaltung aus Kapazität, Induktiv ität und Widerstand allein
die Reihenschaltung einer veränderlichen Induktiv ität und eines mit zwei Abgriffen
versehenen Ohmschen Widerstandes vorgesehen ist.
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Bei denn in der Abb. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Verstellvorrichtung
ifür den Abgriff 5 des Widerstandes -# nicht mechanisch mit der -Regelinduktivität
3 gekuppelt, vielmehr wird hier bei einer Veränderung der Induktivität 3 die Konstanthaltung
des Stromes in der Reihenschaltung aus Induktivität 3 und Widerstand 4 bzw. in dem
Vorschaltkreis dadurch erzwungen, daß das Regelglied 12 in Abhängigkeit vom erwähnten
Strom entsprechend besteuert wird. Dio mechanische Kupplung in den Ausführungsbeispielen
der Abb. i und 2 ist hier also durch eine elektrische ersetzt. Zur Erzielung dieser
stromabhängigen Steuerung ist das Regelglied 12 über den Widerstand 13 an die Klemmen
14 und 15 eines weiteren festen Abgriffes des Widerstandes 4 gelegt. Auch hier dient
der Größenänderung der Regelspannung und damit der Regelung der Blindlastabgabe
de Umrichters die Veränderung des Abgriffes io mittels des Regelgliedes i i.
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Das in Abb. 4 wiedergegebene Ausführungsbeispiel verknüpft den Vorteil
der voneinander unabhängigen Wirk- und Blindlastregelungen mit einer besonders hohen
Regelempfindlichkeit. Bei dieser Anordnung ist die Sekundärwicklung eines primärseitig
an das Einphasennetz i angeschlossenenTransformators 2o mit der Reihenschaltung
einer Induktiv ität 22 und eines regelbaren Ohmschen Widerstandes 23 verbunden.
An die Stelle der Induktivität 22 kann auch eine Kapazität treten. Air Mittelpunkt
der Sekundärwicklung 21 des Transformators 2o und am Verl,indungspunkt der Induktivität
22 mit dem regelbaren Widerstand 23 liegt die Primärwicklung des Iiilfstransforrnators
2-., Dieser speist sekundärseitig den Ohmschen Widerstand 2;, an dessen veränderlichem
Abgriff
lo die Regelspannung abgenommen und dem Steuerkreistransformator
6 zugeführt wird. Die Sekundärwicklungen 7 und 8 dieses Transformators stehen mit
den Steuerelektroden der Umrichterventilgruppen in Verbindung. Zur Veränderung,
des Abgriffes io wie auch zur Änderung des Widerstandes 23 ist je ein Regelglied
i i und g vorgesehen. Der Abgriff io dient der Blindlastregelung, der Widerstand
23 der Wirklastregelung.
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Die an dein Mittelpunkt der Wicklung 2i und dem Verbindungspunkt der
Induktiv ität :.,2 mit dem Widerstand 23 abgegriffene Spannung wird der Größe nach
konstant bleiben, auch wenn durch Verstellung des Regelgliedes 9 ihre Phasenlage
geändert wird. Eine geringe Winkeländerung der Spannung am Widerstand 23 oder der
Drossel 22 hat hier aber eine doppelt so große Winkelverdrehung der dem Transformator
24. zugeführten Spannung zur Folge. Geringe Verstellungen von werden hier also beträchtliche
Regelwirkungen auslösen. Wählt man im vorliegenden Fall als veränderbares Schaltglied
die Drosselspule, so läßt sich eine Drehspule (Variometer) verwenden oder eine Veränderung
ihrer Induktivität durch entsprechende Wahl von Anzapfungen, Luftspaltänderungen
oder Regelungen der Vormagnetisierung erreichen.
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Bei dem letzten Ausführungsbeispiel der Abb. 5 ist an das Einphasennetz
i wiederum ein Transformator 3o angeschlossen, dessen sekundäre Wicklungsenden über
die Reihenschaltung aus dem regelbaren Widerstand 31, dein Widerstand 32 und der
Induktivität 33 miteinander verbunden sind. Der Verbindungspunkt 34 der beiden Widerstände
31 und 32 ist an die Mittenanzapfung der Sekundärwicklung 35 angeschlossen. Die
rechte Hälfte dieser Sekundärwicklung besitzt ebenfalls eine Mittenanzapfung, die
über den regelbaren Widerstand .4 mit dem Verbindungspunkt von Widerstand 32 und
Induktivität 33 in Verbindung steht. An den regelbaren Abgriffen 37 und
39 der beiden Widerstände 31 und 4. werden zwei aufeinander senkrecht stehende
Spannungen abgenommen und den Primärwicklungen der Steuertransformatoren 36 und
38 zugeführt. Die an deren Sekundärwicklungen erzielten Spannungen bestimmen unabhängig
voneinander Größe und Phasenlage der Regelspannung. Es ist also auch hier mittels
Verstellung der Abgriffe 37 und 39 eine Änderung der einen Regelkomponente ohne
gleichzeitige Änderung der anderen Regelkomponente erreichbar, d. h. Wirk- und Blindlastabgabe
können unabhängig voneinander geregelt werden. Ein Vorteil dieser Schaltung liegt
darin, daß die an 37 und 39 abgenommenen Spannungen genau aufeinander senkrecht
stehen. An die Sekundärwicklungen 7 und 8 des Transformators 6 sind wiederum die
Steuerkreise der Umrichterventilgruppen angeschlossen.
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Wie die Ausführungsbeispiele erkennen lassen, ermöglicht die Erfindung
nicht nur die einwandfreie Regelung einer Umrichtersteuerschaltung, sondern auch
zugleich einen sehr einfachen Aufbau der Regelstromkreise.