DE687689C - Anordnung zum Betrieb von mehrphasigen Wechselrichtern - Google Patents

Description

Gegenstand des Patentes 669818 ist eine Anordnung zum Betrieb von mehrphasigen, insbesondere mit gittergesteuerten Dampfoder Gasentladungsstrecken arbeitenden Wechselrichtern, die eine als Vieleck ausgebildete Transformatorwicklung enthält, an die die Entladungsstrecken, vorzugsweise in Graetzschaltung, angeschlossen sind und die sich auf eine Verbesserung der Kommutierungsverhältnisse und der Spannungsbeziehungen bezieht. Erreicht wird dies dadurch, daß zur Regelung der Wechselspannung unabhängig von der Phasenverschiebung im Lastkreis und zur Verbesserung der Kurvenform zwei Wechselrichteranordnungen mit je einem eigenen Gleichstromkreis vorgesehen sind und so gesteuert werden, daß zwei Stromachsen erzeugt werden, welche gegenseitig räumlich um einen vom Leistungsfaktor abhängigen Betrag verschoben sind und mit der Netzfrequenz in der Wicklung umlaufen.

Die Erfindung stellt eine Weiterbildung des im obigen Patent angegebenen Erfindungsgedankens dar, und zwar werden die beiden Stromführungsachsen von einer und derselben Gruppe von Entladungsstrecken gebildet, wobei der Winkel zwischen den beiden Leitfähigkeitsachsen ein ganzzahliges Vielfaches des Phasenwinkels zwischen zwei benachbarten Phasen ist. Die gesamten Entladungsstrecken sind in mehrere Gruppen unterteilt, wobei jede Gruppe an Anzapfungen der Transformatorwicklung angeschlossen ist, die mit einer Phasendifferenz auseinanderliegen, die ein Vielfaches des zwischen zwei benachbarten Anzapfungen bestehenden Phasenwinkels ist. Außerdem können periodisch wirkende Kommutierungsspannungen zusätzlich vorgesehen sein. Zwei benachbarte Gefäße jeder Gruppe, d.h. Gefäße, die um das Mehrfache des Winkels zwischen zwei N.achbarphasen voneinander entfernt sind, werden gleichzeitig leitend, so daß für den Belastungsstrom zwei vorbestimmte Eintrittspunkte in die Transformatorwicklung bestehen. Geht die Umformung bei einem Leistungsfaktor vor sich, der von eins verschieden ist, so wird der Belastungsstrom zwischen diesen beiden Eintrittspunkten ungleichmäßig auf-

geteilt werden, und das hat einen zirkulierenden Strom zur Folge, dessen Größtwert gleich dem halben in der Transformatorwicklung fließenden Belastungsstrom ist. Hierdurch erreicht man eine Verbesserung der Kommutierungsverhältnisse und der Wechselspannung.

In der Zeichnung ist ein mehrphasiger Wechselrichter in Graetzschaltung dargestellt, ίο der an ein Gleichstromnetz io und an ein Drehstromnetz 11 angeschlossen ist und einen Transformator mit den Wicklungen 12 und 13 enthält. Die Transformatorwicklung 12 ist als regelmäßiges Vieleck mit mehreren Knotenpunkten ausgebildet, und jede Phase der Vieleckwicklung weist zwei Anzapfungen auf, an die die einzelnen Entladungsstrecken angeschlossen sind. Im vorliegenden Falle ist angenommen, daß die zwei Stromeintrittspunkte eine Phasenverschiebung aufweisen, die doppelt so groß ist wie der Phasenwinkel zwischen benachbarten Phasen. Die Stromzuführung von dem positiven Gleichstromleiter erfolgt über die beiden Gruppen 14 bis 19 und 20 bis 25 unter Mitwirkung eines Stromtransformators 38 mit parallel geschaltetem Kondensator 39. In ähnlicher Weise erfolgt die Rückleitung mittels der beiden Gruppen 26 bis 31 und 32 bis 37 und des Stromtransformators 41 mit parallel geschaltetem Kondensator 42. Zweckmäßigerweise schaltet man noch eine Drosselspule 40 in den Gleichstromkreis. Gegebenenfalls können in die Zuleitungen zu den einzelnen gesteuerten Entladungsstrecken, für die vorzugsweise gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsgefäße in Frage kommen, Drosselspulen 43 vorgesehen sein, die die Aufgabe haben, die schädlichen Wirkungen von S ehalt vorgängen von den Entladungsstrecken fernzuhalten.

Für die Steuerung der Gitter der Dampfoder Gasentladungsgefäße ist ein zwölfphasiger Gittertransformator vorgesehen, von dem nur der Einfachheit halber die Sekundärwicklung 44 dargestellt ist. Dieser Gitter-'transformator wird von einer Steuerspannungsquelle erregt, die gleiche Frequenz hat wie die Wechselspannung 11. Zweckmäßigerweise wird man den Gitterkreisen eine Steuerwechselspannung spitzer Wellenform zuführen, die man gegebenenfalls durch den Gittertransformator selbst erzeugen kann, indem man ihn sättigt. Wie man der Zeichnung entnehmen kann, sind jeder Phase A-A' bis F-F' mehrere voneinander elektrisch isolierte Sekundärwicklungen zugeordnet, die ihrerseits die Gitterkreise mehrerer gleichsinnig gesteuerter Entladungsgefäße speisen. Die Gitterkreise jedes Entladungsgefäßes enthalten je eine Wicklung für zwei verschiedene Wechselspannungen. So wird beispielsweise das Gitter des Gefäßes 21 von einer Wicklung der Phase B und von einer Wicklung der Phase D erregt. Entsprechend ergibt sich für das Gefäß 15 eine Steuerung durch die Phase A und durch die Phase C usw. Das Gitter jedes Gefäßes empfängt mithin während jeder Periode zweimal einen positiven Spannungsimpuls; diese Spannungsimpulse haben einen Abstand von 6o°. Parallel zu den einzelnen τ> Wicklungen von 44 wird man zweckmäßigerweise Widerstände 45 schalten, um die Beeinflussung der Gitterkreise untereinander möglichst zu vermeiden. Ferner empfiehlt sich die Anwendung von Strombegrenzungswiderständen 46 in den einzelnen Gitterkreisen.

Für die Erläuterung der Wirkungsweise des dargestellten Wechselrichters wollen wir annehmen, daß in einem bestimmten Zeitteilchen die Spannungsverhältnisse in-der Wicklung 44 derart sind, daß gerade ein positiver Spannungsimpuls in den Wicklungen der Phase A induziert wird und infolgedessen die Entladungsgefäße 14, 15, 26 und 27 leitend werden. Bei den Gefäßen 17, 18, 29 und 30 «s tritt der Spannungsimpuls mit umgekehrtem Vorzeichen auf und ist infolgedessen unwirksam. Wenn der Strom mittels der Gefäße 14 und 15 in die Transformatorwicklung 12 eintritt und durch die Gefäße 26 und 27 wieder herausgeführt wird, so kann bei Annahme gleicher Stromverteilung zwischen je zwei Entladungsgefäßen die äquivalente Stromführungsachse durch den Vektor α dargestellt werden. Bei einem Wechselrichterbetrieb mit einem Leistungsfaktor gleich 1 ist die Gegenspannung des Wechselstromkreises in Phase mit dem Strom, und infolgedessen stellt dieser Vektor zugleich auch die Achse des Scheitel wertes der Wechselspannung dar. Bei von ι abweichendem Leistungsfaktor wird die Achse der Spannung eine andere Lage einnehmen, beispielsweise die des Vektors b. Unter solchen Umständen ist die Gegen-EMK der Transformatorwicklung 12 zwischen den Gefäßen 14 und 26 größer als die zwischen den Gefäßen 15 und 27, und es wird infolgedessen ein größerer Teil des Belastungsstromes durch die Gefäße 15 und 27 fließen als durch die Gefäße 14 und 26. Diese ungleiche Stromverteilung in der Transformatorwicklung ist äquivalent einem zirkulierenden Strom, der groß genug ist, die Achse der EMK der Transformatorwicklung 12 zur Deckung zu bringen mit der resultierenden Stromführungsachse. Dadurch wird erreicht, daß die Spannungsverteilung im Transformator 12 vergleichmäßigt wird und infolgedessen die Wechselspannung 11 im wesentlichen sinusförmig ist.

30⁰ nach dem Einsetzen der Entladung in den Gefäßen 14 und 15 werden die Ent-

ladungsgefäße 20 und 21 sowie 32 und 33 leitend. Gleichzeitig mit dem Übergang von 14 und 15 auf 20 und 21 erfolgt auch eine Änderung der Stromrichtung in den Stromtransformatoren 38 und 41 und damit auch eine Umkehrung der Polarität der Spannung an den Kondensatoren 39 und 42, die die stromabhängige Kommutierungsspannung zur Verfugung stellen. Mit Hilfe dieser Kommutierungsspannungen kann man einen Wechselrichterbetrieb mit beliebigem Leistungsfaktor durchführen. Nach Verlauf von weiteren 30⁰ wird das Entladungsgefäß 15 in Gemeinschaft mit dem Entladungsgefäß 16 und den entsprechenden Entladungsgefäßen auf der anderen Gleichstromseite leitend, d. h. das Entladungsgefäß 15 führt zweimal während je 30⁰ innerhalb einer Periode Strom. Wie nicht weiter erläutert zu werden braucht, ergeben sich für die anderen Entladungsgefäße gleiche Bedingungen.

Obwohl der Erfindungsgedanke vorzugsweise Bedeutung hat für Graetzschaltungen, so steht doch nichts im Wege, den Erfindungsgedanken auch bei solchen Schaltungen anzuwenden, bei denen jede Transformator wicklung nur in einer Halbwelle der Wechselspannung Strom führt.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ι. Anordnung zum Betrieb von mehrphasigere Wechselrichtern unter Verwen- , dung mindestens zweier phasenverschobener Stromachsen mit entsprechenden gleichsinnig gesteuerten, insbesondere in Graetzschaltung angeordneten Entladungsstrecken nach Patent 669 818, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromachsen von einer und derselben Gruppe von Entladungsstrecken gebildet werden..
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen zwei Stromachsen ein ganzzahliges Vielfaches des Phasenwinkels zwischen benachbarten Phasen bzw. benachbarten Entladungsstrecken ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2 für Wechselrichter mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsgefäßen, dadurch gekennzeichnet, daß den Gitterkreisen mindestens zwei Steuerwechselspannungen annähernd spitzer Wellenform derartiger Phasenlage zugeführt werden, daß jede Entladungsstrecke mindestens während zweier Teilabschnitte innerhalb jeder Periode Strom führen kann.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen