DE693096C - Anordnung zur Regelung von gittergesteuerten Stromrichtern - Google Patents

Description

Bei Regelung der Spannung, des Stromes oder anderer Betriebsgröße bei Stromrichtern mittels Gitter ist es bekannt, als Regelgröße einen Gleichstrom zu verwenden, der mittels einer Wicklung entweder eine in einer Scheinwiderstandskombination liegende Induktanz oder eine Erregerkomponente einer Synchronmaschine derart beeinflußt, daß die Phasenlage der Gitterspannung gedreht wird. Es ist auch bekannt, diesen Gleichstrom dadurch zu schaffen, daß der Unterschied zwischen einer Gleichspannung und einer der zu regelnden proportionalen Spannung den Strom durch eine geeignete Wicklung schickt. Es ist weiter bekannt, anstatt einer Regelwicklung zwei einander entgegenwirkende zu verwenden, wobei ein konstanter Strom durch die eine und ein die zu -regelnde Betriebsgröße abbildender Strom durch die andere Wick-

ao lung fließt. Im ersteren Falle hat man damit zu rechnen, daß es schwierig ist, eine Gleichspannung zu schaffen, welche nach Belieben eingestellt werden kann und sich nach erfolgter Einstellung mit befriedigender Genauig- keit konstant hält. Im zweiten Falle wird der Wicklungsraum auf der Induktanz oder der Maschine durch die beiden einander entgegenwirkenden Wicklungen sehr schlecht ausgenützt. Erfindungsgemäß verwendet man anstatt der bekannten Anordnungen zur Regelung von gittergesteuerten Stromrichtern eine Anordnung, bei der der eine Wicklung .des Gittertransformators durchfließende und die Phase der Gitterspannung regelnde Gleichstrom von dem Unterschied zweier in einem Brückenkreis fließenden Hilfsgleichströme gebildet wird, von denen der eine konstant, der andere der zu regelnden Größe proportional ist, und die Abnahme des die Regelung bewirkenden Gleichstromes aus dem Brückenkreis an Punkten erfolgt, die zwischen den . beiden Hilfsstromquellen liegen. Ein konstanter Verigleichisstrorn kann viel leichter und genauer als eine konstante Vergleichsspannung hergestellt werden, und zwar durch die Verwendung gewisser Scheinwiderstände an sich bekannter Art. Ein solches Scheinwiderstandsgebilde enthält einen Widerstand mit hohem positivem Temperaturkoeffizient, beispielsweise einen Eisendrahtwiderstand in Schutzgasatmosphäre. Eine andere Anordnung, die für Wechselstrom, der später gleichgerichtet werden kann, verwendbar ist, besteht aus zwei transformatorisch parallel gegeneinander geschalteten Induktanzen, deren eine Eisen enthält, die etwa bis zum Punkt der Veränderung der Biegungsrichtung der Sättigungskurve (für Wechselstrom)

erregt wird, während die andere konstant und derart bemessen ist, daß ihre geradlinige Stromspannungschanakteristik der Tangente im genannten Punkt parallel wird. Gegebenenfalls kann die letztere Induktanz durch eine zur erstgenannten Induktanz unmittelbar parallel geschaltete Kapazität ersetzt werden, aber diese Anordnung ist empfindlich gegen Frequenzschwankungen.

to Es ist an sich auch bekannt, einen den Gittertransformator beeinflussenden Strom als einen Zweigstrom herzustellen, aber von den beiden Hilfsströmen, deren Unterschied der erstgenannte Strom bildet, ist dann weder der eine ein konstanter Strom noch der andere von der zu regelnden Größe abhängig. Von einer genauen Regelung kann deshalb hierbei keine Rede sein.

Drei Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung in Abb. 1 bis 3 schematisch dargestellt. In Abb. i, die eine Anordnung zur Spannungsregelung zeigt, ist 1 der Stromrichter und 2 dessen Steuergitter, die mit einer Grund- und einer Zusatzspannung beaufschlagt werden, wobei die Regelung durch Verdrehung der Phase dieser Zusatzspannungen erfolgt. Jede dieser Zusatzspannungen wird von einer Scheinwiderstandskombination 3 an sich bekannter Art hergeleitet, die aus einem konstanten Widerstand in Reihe mit einer durch Gleichstromüberlagerung veränderlichen Induktanz besteht, wobei die Spannung zwischen dem Verbindungspunkt dieser Teile und dem Mittel-. punkt der sie speisenden Stromquelle abgenommen wird. Hierdurch erhält man bekanntlich eine bei gleichbleibendem Wert um beinahe um i8o° in der Phase drehbare Spannung. Die Entnahme der Spannung erfolgt in der dargestellten Ausführungsform transformatorisch mittels zweier auf der Spannungsquelle und zweier auf der Induktanz verlegten Wicklungen, wodurch man für jede Scheinwiderstandskombination zwei einander

•'S entgegengerichtete Spannungen erhält, die für entgegengesetzte Phasen einer Sechsphasengruppe oder zwei über eine Saugdrossel verbundenen Dreiphasengruppen ' verwendbar sind.

Die Gleichstromwicklungen 30 für sämtliche Scheinwiderstandskombinationen 3 werden " durch die folgende Anordnung gespeist. Eine Phase der wechselstromseitigen Spannung ist über einen Eisendrahtwiderstand 4 an die Primärwicklung eines Transformators 5 angeschlossen, dessen Sekundärwicklung an ein Graetzpolygon von Kleingleichrichtern 6 angeschlossen ist. Zwischen den Gleichstromecken dieses Polygons ist teils Ro ein Kondensator 7 zum Aufnehmen der Schwankungen des Gleichstromes, teils parallel zu letzterem eine Strombahn angeschlossen, die sich in einem Kirchhoff sehen Punkt 8 in zwei Zweige teilt, deren einer die Gleichstromwicklungen 30 der Scheinwiderstandskombinationen 3 und deren anderer einen Widerstand 9 in Reihe mit der Gleichspannung des Stromrichters enthält. Die Zweige der Strombahn laufen wieder in einem Kirchhofifschen Punkt 10 zusammen, und zwischen letzterem und dem Graetzpolygon 6 ist eine Ausgleichsdrossel 11 eingeschaltet.

Der Eisendrahtwiderstand 4 soll in der dargestellten Ausführungsform derart bemessen sein, daß der vom Graetzpolygon gelieferte Strom den'Strom immer, übersteigt, welchen die Spannung des Gleichrichters durch den Widerstand 9 treiben kann. Der Stromunterschied, welcher also beim Ansteigen der Gleichspannung des Stromrichters abnimmt, fließt durch die Gleichstromwicklungen der Induktanzen der Scheinwiderstandskombinationen 3 und erhöht den Wert der Induktanzen unter ebenerwähnter Voraussetzung. Dies hat seinerseits zur Folge, daß die den Gittern aufgedrückte Spannung zeitlich nacheilt und die Gleichrichterspannung erniedrigt wird, so daß die vorher genannte Spannungssteigerung ausgeglichen wird. Eine Einstellung der konstant zu haitenden Spannung kann leicht durch den Widerstand 9 erfolgen. Der Spannungsanschluß jenseits dieses Widerstandes kann selbstverständlich anstatt an die Klemmen ■des Stromrichters selbst an beliebige Punkte eines von demselben gespeisten Belastungskreises erfolgen. Eine Kompoundierung kann auch dadurch erfolgen, daß der Transformator 5 mit einer Zusatzwicklung 50 versehen wird, der vom Hauptstrom beispielsweise durch einen Stromwandler 12 gespeist wird. Um zu verhindern, daß der Strom vom Graetzpolygon 6 auf Null sinkt und die Regelung stört, falls der Eisendrahtwiderstand 4 abschmelzen sollte, geht der Strom des Widerstandes auch durch die Spule eines Relais 13, welches bei Stromloswerden des Widerstandes abfällt und stattdessen einen Ersatzwiderstand 40 einschaltet. Dieser Widerstand war früher über ein Relais 14 eingeschaltet, so daß ejn Stromstoß vermieden wird. Das Relais 14 wird stromlos, wenn das Relais 13 herabfällt, und zeigt dann an, daß der durchgebrannte Widerstand ausgetauscht werden muß.

Die Primärwicklung des Transformators S kann über irgendeinen der Kontakte 15, 16 kurzgeschlossen werden, die sich schließen, wenn der Stromrichter aus verschiedenen

■runden erlischt. Beispielsweise können sie an der Zündvorrichtung und am Hauptschalter angebracht sein. In dieser Weise vermei-

det man einen Spannungsstoß bei erneuter Zündung, indem der Vergleichsstrom vom Anfang an Null ist und infolge der Induktanz Ii verhältnismäßig langsam ansteigt. In Abb. 2, die eine Anordnung zur Stromregelung zeigt, is*t nur ein Steuergitter 2 des . Stromrichters dargestellt. Ein dem Belastungsstrom proportionaler Strom wird wechselstromseitig durch, den Stromwandler ίο 41 entnommen, und dieser Strom wird über eine Kleingleichrichtergruppe 42 an die beiden Kirchhoffschen Punkte 10 geleitet, wo der Strom mit einem Strom verglichen wird, der hauptsächlich in der gleichen Weise wie in Abb. ι erhalten wird, nämlich von einem Spannungswandler 51 über einen-Eisendrahtwiderstand 52, einem regelbaren Zwischentransformator S3 und einem ' Graetzpolygon 54.' Zwischen den Gleichstromecken des letzao teren ist ein Kondensator 56 angeschlossen, und zwischen letzteren und die Punkte 10 ist eine Drosselspule 57 eingeschaltet. Der Unterschied zwischen dem Vergleichsstrom und dem Strom von Gleichrichtergruppe 42 wird durch eine Gleichstrom wicklung 55 geleitet, die auf eine Scheinwiderstandskombination 60 derselben Art wie in Abb. 1 wirkt, welche jedoch nur einphasig und In einfacher Weise dargestellt ist. Bei mehrphasiger Anordnung können die Gleichstromwicklungen der verschiedenen Phasen nicht nur in Reihe, sondern auch parallel geschaltet werden.

Ein besonderer Vorteil der jetzt dargestellten Anordnung· ist der folgende: Bei einer schnellen Abnahme des Hauptstromes geht ■ ein zusätzlicher Ström im ersten Augenblick von den Punkten 10 über die Gleichrichtergruppe 42, welche einen ■ rein Ohmschen Widerstand hat, während die mehr induktive Wicklung 55 den Strom verhältnismäßig langsam übernimmt. Die Heraufregelung zu einem höheren Strom wert findet deshalb verhältnismäßig langsam statt. Bei einem Ansteigen des Hauptstromes wird dagegen der Strom in der Wicklung 55 unmittelbar nach unten gezwungen, weil in die Bahn des konstanten Vergleichsstromes die Drosselspule 57 "eingeht, die selbst eine zeitweise Veränderung des Stromes in dieser Bahn verhindert« Die Regelung im erniedrigenden 'Sinne erfolgt deshalb schnell, was für die Begrenzung der Wirkungen eines Uberstromes von Bedeutung ist.

In Abb. 3 wird eine Ausführungsform zur Regelung auf konstante Leistung dargestellt. Von einem Stromwandler 41 auf der Wech-• selstromseite wird ein Strom abgenommen, der durch einen Potentiometerwiderstand 70 geleitet wird. Zwischen den Enden des letztere ren wird also eine dem Strom proportionale Spannung herrgehen, und diese Spannung wird auf eine durch Gleichstrom gesättigte Induktanz7i aufgedrückt,-deren Gleichstromwicklung 72 von einem zur abgegebenen Spannung des Gleichrichters proportionalen Strom durchflossen wird. Bei geeigneter Bemessung wird die Induktanz 71 dann einen Strom durchlassen, der dem Produkt von Strom und Spannung des Gleichrichters proportional ist, und dieser Strom wird in einem Graetzpolygon 73 gleichgerichtet und in den Punkten 10 von einem vorherbestimmten und in derselben Weise wie in Abb. 2 erhaltenen Vergleichsstrom abgezogen, wobei der Unterschied durch die Gleichstromwicklung 55 einer phasendrehenden Anordnung 60 der vorher beschriebenen Art geleitet wird. Gegebenenfalls kann der Graetzpolygon 73 durch eine dreiphasige Gleichrichtergruppe ersetzt und die wechselstromseitig speisenden Organe für jede Phase wiederholt ■ werden. Im übrigen entspricht-die Anordnung der in Abb. 2 dargestellten Schaltung.

Claims (9)

1. Patentansprüche: ·

   i. Anordnung zur-Regelung von gittergesteuerten Stromrichtern, bei der die Phase der Gitterspannung mit Hilfe eines in dem einen Zweig einer verzweigten Strombahn fließenden, eine Wicklung go des Gittertransformators durchfließenden Gleichstroms geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Gleichstrom von dem Unterschied zweier in einem Brükkenkreis fließender Hilfsgleichströme gebildet wird, von denen der eine konstant, der andere der zu regelnden Größe pro-' portional ist, und die Abnahme des die Regelung bewirkenden Gleichstromes aus dem Brückenkreis an Punkten erfolgt, die zwischen den beiden Hilfsgleichst'romquellen liegen.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichsstrom durch eine Strombahn mit solchem Scheinwiderstand fließt, daß seine Schwankungen bedeutend kleiner als die Schwankungen der den Strom erzeugenden Spannung sind.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheinwiderstandskombination einen Widerstandvon hohem Tempexaturkoeffizienten enthält.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichsstrom durch Gleichrichtung eines Wechselstromes hergestellt wird.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ersatz- iao widerstand normal über ein Signalrelais parallel zum Hauptwiderstand liegt und

   in den Stromkreis selbsttätig eingeschaltet wird, wenn 'der Hauptwiderstand stromlos wird.
6. 6. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle für den Vergleichsstrom mittels Kontakte kurzschließbar ist, die geschlossen werden, wenn der Stromrichter außer Wirksamkeit tritt.
7. y. Anordnung nach Anspruch ι für die Regelung der Spannung des Stromrichters, dadurch gekennzeichnet/ daß der spannungsabhängige Stromzweig einen nach Belieben einstellbaren Widerstand enthält. "
8. 8. Anordnung nach Anspruch ι für die Regelung der Spannung des Stromrichters, dadurch gekennzeichnet, daß der spannungsabhängige Stromzweig von einem Vergleichsstrom mit einer transfor- ao matorisch eingeführten, dem Arbeitsstrom proportionalen Komponente zwecks Kompoundierens abgezweigt wird.
9. 9. Anordnung zur Herstellung eines der Leistung des Stromrichters proportionalen Stromes als Regelgröße nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Belastungsstrom proportionaler Wechselstrom durch einen Widerstand geleitet wird und daß die Spannung an diesem Widerstand einer Induktanz als primäre Erregerspannung aufgedrückt wird, die durch einen der Spannung des Stromrichters proportionalen Strom gesättigt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen