DE689315C

DE689315C - Arrangement for converting multi-phase currents into single or multi-phase currents with a lower frequency

Info

Publication number: DE689315C
Application number: DE1932E0043219
Authority: DE
Inventors: Ing Franz Geyer; Dr-Ing Hans Berte Grenadenberg
Original assignee: ELIN AKT GES fur ELEK SCHE IN
Current assignee: ELIN AKT GES fur ELEK SCHE IN
Priority date: 1932-06-13
Filing date: 1932-08-30
Publication date: 1940-03-16

Description

Anordnung zur Umrichtung von. Mehrphasenströmen in Ein- oder Mehrphasenströme kleinerer Frequenz Zur Umrichtung von Mehrphasenströmen sind verschiedene Verfahren bekannt. Majnerhält z. B. mit verhältnismäßig einfachen Anordnungen ,aus Drehstrom von 5o Hz eine Sekundärfrequenz von i62%3. Hz der in Fig. i gezeigten Kurvenform. Wählt man hierbei die in Fig. i mit 7 .angenommene Zahl der nacheinander wirkenden Phasenspannungen gleichen Vorzeichens anders, so kann sein beliebiges anderes Verhältnis zwischen der Primärfrequenz cüi und der S,ekundärsp.ani@ung cal erzielt werden, mit der Einschränkung, daß sein muß, wobei a die Phasenzahl der verwendeten Stromrichter und rt eine beliebige positive ganze Zahl ist. In Fig. i sind sechsphasige Stromrichter (a = 6) vorausgesetzt und der Wert n. = 6 angenommen.Arrangement for converting. Multi-phase currents in single or multi-phase currents of lower frequency Various methods are known for converting multi-phase currents. Majner receives z. B. with relatively simple arrangements, from three-phase current of 50 Hz a secondary frequency of i62% 3. Hz of the waveform shown in Fig. I. If the number of successively acting phase voltages of the same sign is chosen differently in FIG must be, where a is the phase number of the converters used and rt is any positive integer. In FIG. I, six-phase converters (a = 6) are assumed and the value n = 6 is assumed.

'Eine gute Artnäherung an die Sinusform an Stelle der trap-ezförmigen Kurve nach Fig. i erhält man mit der bekannten Anordnung, bei der die Windungszahlen der einzelnen Phasenwicklungen :annähernd sinusförmig abgestuft sind. Infolge dieses unsyminetrischen Aufbaues des Transformators ist bei diesem Umrichter das Frequenzverhältnis und die Phasenlage der Sekundärspannung vollkommen starr festgelegt.'A good approximation of the sine shape instead of the trapezoidal one The curve according to FIG. I is obtained with the known arrangement in which the number of turns of the individual phase windings: are approximately sinusoidal. As a result of this The asymmetrical structure of the transformer in this converter is the frequency ratio and the phase position of the secondary voltage is completely rigid.

Nach .anderen Verfahren kann man eine gute Kurvenform .auch ohne Verwendung abgestufter Phasenwicklungen erreichen, wenn man z. B. der Kurve nach Fig. i eine Spannung der Grundfrequenz überlagert. Nach einem derartigen Vorfahren ist auch eine elastische Umrichtung möglich, doch 'sind dazu komplizierte umlaufende Zusatzeinrichtungen erforderlich.Using other methods, you can get a good curve shape without using achieve stepped phase windings if you z. B. the curve of FIG Voltage superimposed on the fundamental frequency. After such an ancestor is also an elastic adjustment is possible, but complicated peripheral additional devices are necessary for this necessary.

Die Erfindmigermöglicht es, sowohl eine gute Sekundärkurvenform als auch vollkommene Elastizität der Umrichtung zu erzielen, und zwar mittels einer im Grunde sehr @einfachen Anordnung im Gegensatz zu den schon. bekannten Anordnungen.The invention enables both a good secondary waveform to be obtained also to achieve perfect elasticity of the conversion, by means of a basically very @simple arrangement in contrast to the already. known arrangements.

Dias erfindungsgemäße Verfahren bedient sich einer in Ringschaltung ausgeführten Transformatorsekundärwicklung, an welche gesteuerte elektrische Ventile angeschlossen sind, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Spannungskurve aus verschieden großen Sehnen- bzw. Durchmesserspannungen dieser Wicklung aufgebaut wird. Dadurch, daß das Verfahren die Verwendung einer Ringspaltung (ohne Nullpunkt) gestat-: tet, kommt ihm der weitere wichtige Vorteil einer guten Transformatorausnutzung zu.The method according to the invention uses a ring circuit executed transformer secondary winding, to which controlled electric valves are connected, and is characterized in that the secondary Tension curve from different sized chord or diameter tensions of these Winding is built up. By making the process the use of a ring cleavage (without zero point) allowed, the other important advantage of a good one comes to him Transformer utilization.

Im Anschluß an die bereits erwähnte Fig. ix die eine trapezförmige Sekundärkurve eines Umrichters darstellt, zeigt Fig.2 eine Schaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und weiter die Fig. 3 und 4. Beispiele für den Aufbau der Sekundärspannungskurve gemäß der Erfindung. Fig.5 dient zur Veranschaulichung eines Sonder-£alles der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem eine Frequenzumformung zwischen zwei Frequenzen stattfindet, welche nicht in einem festen, durch die oben angeführte Formel gegebenen Verhältnis zueinander stehen.Following the already mentioned Fig. Ix the one trapezoidal Represents the secondary curve of a converter, Figure 2 shows a circuit for implementation of the method according to the invention and further FIGS. 3 and 4. Examples of the Structure of the secondary voltage curve according to the invention. Fig. 5 is used for illustration a special £ all of the application of the method according to the invention, in which a Frequency conversion takes place between two frequencies that are not in a fixed, are related to each other given by the formula given above.

An die in Fig. 2 dargestellte Ringwicklung sind je Phase des Sekundärsystems und je Anzapfung zwei gegensinnig parallel geschaltete Ventile angeschlossen. Das Sekundärnetz ist der Einfachheit halber einphasig angenommen und eine gerade Zahl von Anzapfungen der. Ringwicklung, nämlich 8, gewählt. Gleichbezeichnete Punkte der Ringwicklung und der Ventile sind verbunden zu denken.To the ring winding shown in Fig. 2 are each phase of the secondary system and two valves connected in parallel in opposite directions are connected to each tap. That For the sake of simplicity, the secondary network is assumed to be single-phase and an even number of taps of the. Ring winding, namely 8, selected. Identical points think of the ring winding and the valves are connected.

Gemäß der Erfindung wird nun z. B. die sekundäre Kurve bei einem Frequenzverhältnis i : 3 entsprechend Fg. 3 in folgender Weise .aufgebaut: Man geht beispielsweise vom Punkte i (Fig. 2) aus und läßt durch Freigabe der entsprechenden Ventile im Sekundärsystem zunächst die Spannung 1-2 und dann vermittels natürlicher Kommutierung die Spannungdn 1-3, 1-q., 1-5 wirken. An die letztere Spannung schließen sich dann ebenfalls vermöge natürlicher Kommutierung die weiteren Durchmesserspannungen 2-6, 3-7, 4-ß, 5-1, 6-2 ,an und darin die Sehnenspannungen 6-3, 6-q., 6-5. Die negative Halbwelle kann, beginnend mit der Spannung 6-5 (bzw. 5-6) , in entsprechender Weise aufgebaut werden, wobei zunächst der Punkt 5 festzuhalten ist.According to the invention, for. B. the secondary curve at a frequency ratio i: 3 according to Fig. 3 in the following way: One goes, for example from point i (Fig. 2) and by releasing the corresponding valves in the Secondary system first the voltage 1-2 and then by means of natural commutation the tension dn 1-3, 1-q., 1-5 act. The latter tension is then followed The other diameter voltages 2-6 are also due to natural commutation, 3-7, 4-ß, 5-1, 6-2, on and in it the tendon tensions 6-3, 6-q., 6-5. The negative Half-wave can, starting with the voltage 6-5 (or 5-6), in a corresponding way be set up, whereby point 5 must first be noted.

Der ,angegebene Aufbau der Sekundärwelle stellt nur ein Beispiel dar. Die Auswahl der Sehnen- und Durchmesserspannungen, die nacheinander zur Wirkung gebracht werden, kann auch eine andere sein; wobei ;nur die Bedingung natürlicher Kommutierung erfüllt sein muß. Insbesondere ist es natürlich nicht notwendig, d.aß beim Aufbau der Sekundärkurve mehrere Spannungen gleichen Scheitelwertes hintereinander wirksam sind. An die Stelle der Durchmesserspannungen können bei ungerader Zahl der Transformatora:nzapfungen Maximalsehnenspannungen treten. Der Umstand, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im Sekundärstromkreis stets zwei Ventile in Reihe liegen, bringt den bei höheren Spannungen wichtigen Vorteil -einer nur halb so großen Spannungsbeanspruchung der Ventile in der Sperrphase.The specified structure of the secondary shaft is only an example. The selection of the tendon and diameter tensions, which one after the other take effect can also be another; where; only the condition more natural Commutation must be fulfilled. In particular, of course, it is not necessary, i.e. when building the secondary curve several voltages with the same peak value one after the other are effective. Instead of the diameter voltages, an odd number can be used the transformer taps maximum chord voltages occur. The fact that at the inventive method in the secondary circuit always two valves in series has the advantage that is important for higher voltages - one that is only half the size Stress on the valves in the blocking phase.

Zwecks weiterer Verbesserung der Sekundärkurvenform können erfindungsgemäß innerhalb jeder Sekundärperiode Pausen .eingeschaltet werden, in denen keine Transformatorspannung wirksam ist. Fig. 4. zeigt an einem Beispiel, daß dadurch eine besonders gute Annäherung an die Sinusform möglich ist.In order to further improve the secondary curve shape, according to the invention breaks are switched on within each secondary period in which there is no transformer voltage is effective. Fig. 4. shows an example that this is a particularly good approximation to the sinus shape is possible.

Die Frequenz der Sekundärspannung wird durch die Wahl der zur Wirkung gebrachten Teilspannungen bzw: deren Zahl und durch die Länge der gegebenenfalls eingeschalteten Pausen bestimmt.The frequency of the secondary voltage is determined by the choice of the effect brought partial voltages or: their number and by the length of the, if applicable activated breaks.

Mit Rücksicht ,auf den symmetrischen Aufbau der Anordnung ergibt .das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich vollkommene Freizügigkeit hinsichtlich Phasenlage und Frequenz der Sekundärspannung. Diese Größen können auch während des Betriebes durch Einwirkung auf die Steuereinrichtung sprunghaft oderallmählich verändert werden.With regard to the symmetrical structure of the arrangement Method according to the invention in principle complete freedom of movement with regard to Phase position and frequency of the secondary voltage. These sizes can also be used during the Operation changes abruptly or gradually by acting on the control device will.

Bei praktischen Ausführungen sind jedoch, unter der Voraussetzung symmetrischer Kurvenformen und .natürlicher Kommuti@erung, die möglichen Sekundärfrequenzen infolge der endlichen Zahl der Anzäpfungen durch die anfangs angegebene Formel gegeben. Um trotzdem Netze mit beliebigem Frequenzverhältnis kuppeln zu können, kann. erfindungsgemäß in der Weise vorgegangen werden, daß abwechselnd die der gewünschten Frequenz benachbarten, der Formelentsprechenden Frequenzen erzeugt werden. Je näher dabei eine der möglichen Frequenzen der gewünschten kommt, um so seltener muß der allmählich entstehende Phasenfehler durch eine oder mehrere Perioden anderer Frequenz. ausgeglichen werden. Fig.5 veranschaulicht schematisch den Fall, daß aus einem 5o-Hz-Netz ein Netz von 16 Hz (nicht 1622%3 Hz) gespeist werden soll. An Stelle der nicht erzeugbaren 16-Hz-Kurve von der. Periodendauer T, (voll ausgezogen) wird beispielsweise abwechselnd je eine Periode der beiden benachbarten Frequenzen mit den Periodendauern T, und T. erzeugt (gestrichelt).In practical designs, however, assuming symmetrical curve shapes and natural commutation, the possible secondary frequencies due to the finite number of taps are given by the formula given at the beginning. In order to still be able to couple networks with any frequency ratio,. According to the invention, the procedure is such that the frequencies which are adjacent to the desired frequency and which correspond to the formula are generated alternately. The closer one of the possible frequencies comes to the desired one, the less often the phase error that occurs gradually has to be caused by one or more periods of another frequency. be balanced. FIG. 5 schematically illustrates the case in which a network of 16 Hz (not 1622% 3 Hz) is to be fed from a 50 Hz network. Instead of the 16 Hz curve that cannot be generated from the. Period T 1 (fully drawn), for example , one period each of the two adjacent frequencies with the period T 1 and T is generated alternately (dashed line).

Bezüglich der praktischen Ausführung der Transformatorschaltung (Fig.2) besteht die Möglichkeit, eine geschlossene Ring- oder Trommelwicklung, ähnlich der Wicklung einer umlaufenden Maschine, unter Vermeidung eines Luftspaltes, durch ,ein Drehfeld zu beeinflussen, oder aber einen gewöhnlichen Transformator mit sekundärseitiger Vieleckschaltung zu verwenden.Regarding the practical implementation of the transformer circuit (Fig. 2) there is the possibility of a closed ring or drum winding, similar to the Winding a rotating machine, avoiding an air gap To influence the rotating field, or an ordinary transformer with secondary side To use polygon circuit.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for reversing multiphase currents in single or multi-phase currents of lower frequency with the help of Leines transformer and controlled electric valves, with the winding of the transformer on which the valves are connected, is carried out in a ring circuit, thereby marked; .that the secondary - tension curve made up of tendons of different sizes - or diameter voltages of this winding is built up.

2. arrangement; according to claim i, characterized in that in order to improve the secondary voltage curve. pauses are switched on within each period in which there is no Transformatoxspaamung is effective. '

3. The method according to claim i or 2, characterized in that to generate any medium frequency ratio in the secondary circuit successive waves of alternately the next lower and higher frequency be pushed on.