DE700746C - tierungskondensators in Stromrichterschaltungen - Google Patents

tierungskondensators in Stromrichterschaltungen

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DE700746C
DE700746C DE1938A0087529 DEA0087529D DE700746C DE 700746 C DE700746 C DE 700746C DE 1938A0087529 DE1938A0087529 DE 1938A0087529 DE A0087529 D DEA0087529 D DE A0087529D DE 700746 C DE700746 C DE 700746C
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DE
Germany
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commutation
capacitor
voltage
direct current
phase
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Expired
Application number
DE1938A0087529
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Heinz Puppe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AEG AG
Original Assignee
AEG AG
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/006Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output using discharge tubes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

  • Verfahren zur Verbesserung der Aufladung des Kommutierungskondensatord in Stromrichterschaltungen Bei Umformungseinrichtungen, die mit dampf- oder gasgefüllten Entladungsgefäßen arbeiten, ist es häufig zweckmäßig oder erforderlich, die vorschriftsmäßige Ablösung der Stromführung zwischen den verschiedenen Entladungsstrecken durch zusätzliche Kommutierungsmittel zu erzwingen oder zu erleichtern. Hierzu sind unter anderem Kondensatoren vorgeschlagen worden, die in verschiedenartigen Schaltungen benutzt werden können.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Aufladungsverhältnisse solcher Kommutierungskondensato ren. Der Erfindungsgedanke soll zunächst an Hand der Schaltung nach Abb. z näher erläutert werden. Die Umformungseinrichtung besteht aus dem Haupttransformator z mit den Phasenwicklungen R, S, T, den gesteuerten Dampfentladungsgefäßen 2, 3 und q, und der Drossel 5. Die Kommutierungseinrichtung enthält den Kondensator 6, den Kommutierungstransformator 7 und die gesteuerten Entladungsstrecken 8 und 9.
  • Ohne die Kommutierungseinrichtung ist in bekannter Weise ein Betrieb des Stromrichters entweder als Gleichrichter möglich, dessen Zündung mehr oder weniger verzögert werden kann, oder als Wechselrichter mit voreilender Zündung. Für den voreilend gesteuerten Gleichrichter und den nacheilend gesteuerten Wechselrichter muß dagegen die Kommutierungseinrichtung in Betrieb genommen werden.
  • Zunächst soll die Arbeitsweise dieser Schaltung an Hand der Abb. 2 für einen Wechselrichterbetrieb mit Nacheilung beschrieben werden, und zwar ohne Anwendung des Erfindungsgedankens. Der sekundäre Sternpunkt des Haupttransformators soll als Bezugspotential dienen. Die Phasenspannung R ist während des stark hervorgehobenen Teiles der Periode durch das stromführende Gefäß 2 an den Gleichstromkreis geschaltet. Gleichzeitig sei der Kondensator 6 rechts positiv, wie es in Abb. i eingezeichnet ist. Der Kommutierungstransformator sei idealisiert, so daß er keinen Nlagnetisierungsstrom aufnimmt. A n den Anoden der Gefäße 8 und 9 liegen daher während der Brennzeit des Entladungsgefäßes; an Phase R die konstanten Spannungen 8 und 9 der Abb. a. Die Kommutierung von Phase R nach Phase S wird eingeleitet durch Freigabe des Kommutierungsgefäßes 9. Da die Spannung der Anode 9 über der Phasenspannung R liegt, erfolgt eine Kommutierung von R nach 9. Die Kommutierungszeit soll zunächst vernachlässigt werden. Der Gleichstrom bleibt durch das Zusammenwirken der speisenden Gleichspannung mit der Drossel 5 erhalten. Infolgedessen wird der Kondensator stetig umgeladen, und die Spannung 9 schneidet schließlich die Phasenspannung S. Da zu dieser Zeit das Entladungsgefäß 3 an Phase S freigegeben ist, übernimmt nunmehr Phase S den Strom vom Kommutierungszweig. Damit ist der Kommutierungsvorgang beendet, und die nächste Kommutierung kann durch Zündung des Gefäßes 8 eingeleitet werden. Bei jeder folgenden Kommutierung arbeiten die Gefäße 8 und 9 abwechselnd.
  • In vielen Fällen ist bei dieser Arbeitsweise die Tatsache störend, daß die Spannung des Kondensators zu Beginn jeder Kommutierung durch den Augenblickswert der die Gleichspannung bildenden Wechselspannungsphase am Ende der vorigen Kommutierung fest gegeben ist (a in Abb. a). Bei Berücksichtigung der Kommutierungszeiten kann zwar dieser Spannungsbetrag des Kondensators etwas größer werden, aber jedenfalls ist die Kondensatorspannung durch die Auf Ladung von der welligen Gleichspannung in ihrer Größe begrenzt. In verschiedenen Fällen reicht diese Spannung nicht mehr aus, um die Kommutierungen sicherzustellen, beispielsweise bei Überlastung des Wechselrichters oder bei weiterer Verzögerung der Zündeinsatzpunkte des Wechselrichters durch die Gittersteuerung, die schließlich zum Betrieb der Anordnung als voreilend ausgesteuerter Gleichrichter überleitet, wobei die Gleichspannung entsprechend der Gittersteuerung verkleinert und schließlich umgepolt werden. muß.
  • Erfindungsgemäß wird nun die zur Kommutierung mindestens erforderliche Aufladung des Kondensators dadurch sichergestellt, daß die Freigabe der Hauptentladungsstrecke während der Kommutierung gegenüber der Freigabe der Hilfsentladungsstrecke im Kommutierungszweig um ein vorgegebenes Maß verzögert wird. Als Beispiel hierfür diene die Abb. 3, die den Betrieb der Anordnung nach Abb. i als voreilend gesteuerten Gleichrichter darstellt. Wieder wird der Strom durch Freigabe der Entladungsstrecke 9 von R nach 9 kommutiert. Würde man jedoch die Aufla-. "dung des Kommutierungskondensators allein ':durch die wellige Gleichspannung vornehmen, 'indem das Gefäß 3 an Phase S bereits währen der Zeit freigegeben wird, zu der die Spannung 9 die Phasenspannung S schneidet, so wurde am Ende der Kommutierung die Kondensatorspannung nur die Größe Uk (Punkt a bis Nullinie) haben, die für die nächste Kommutierung nicht ausreicht. Mit Hilfe von Uk könnte der Kondensator höchstens den Spannungswert 8' für die nächste Kommutierung zur Verfügung stellen. Erfindungsgemäß wird nun das Gefäß 3 an Phase S so lange gesperrt gehalten, bis der Kondensator durch den in der Drossel 5 aufrechterhaltenen Gleichstrom den Spannungswert erreicht hat, der für die nächste Kommutierung notwendig ist, d. h. er entlädt sich weiter bis zum Punkt b. Es liegt dann am Gefäß 9 die negative Spannung von b bis zur Nullinie, während am Gefäß 8 die gleich große positive Spannung auftritt und für die nächste Kommutierung in ausreichender Größe zur Verfügung steht. Die Dauer dieser Verzögerung zwischen der Freigabe des Hilfs- und des Hauptgefäßes bei jeder Kommutierung kann nach verschiedenen Gesichtspunkten gewählt werden. Da bei niedrigem Belastungsstrom die Umladung des Kondensators langsamer erfolgt, wird zweckmäßig die Verzögerung mit sinkendem Laststrom vergrößert. Da die Kommutierung praktisch nicht zeitlos verläuft, müssen die Spannungen 8 und 9 stets größenmäßig über den Phasenspannungen liegen, bei steigender Belastung steigt die Dauer der Kotnmutierung, und es muß also dafür Sorge getragen werden, daß die Differenzspannung zwischen 8, 9 und den abzulösenden Phasenspannungen R, S, T vergrößert wird. Wegen der beiden genannten, einander entgegengesetzten Regelbedingungen wird sich für jeden Belastungsfall ein besonderer optimaler Verzögerungswinkel angeben lassen. Außerdem bedingt eine zwecks Spannungsregelung vorgenommene Zündpunktsverlagerung der Hauptentladungsstrecken eine Veränderung der notwendigen Kommutierungsspannung und damit der günstigsten relativen Verzögerungszeit zwischen Hilfs- und Hauptgefäßen. Der Erfindungsgedanke ist ausführlich an dem Beispiel nach Abb. i erläutert worden, er ist jedoch nicht auf diese Schaltung beschränkt, sondern kann in all den Fällen Anwendung finden, in denen die auf der Gleichstromseite angeordnete Kommtttierungseinrichtung kurzzeitig das Kathodenpotential der Hauptgefäße anhebt. Die Abb. 4 bis 8 zeigen weitere Beispiele für Schaltungen; bei denen das beschriebene Aufladeverfahren des Kommutierungskondensators Anwendung finden kann. .
  • Bei Abb. q. wird der Kommutierungskondensator ohne die Anwendung eines besonderen- Kommutierungstransformators durch abwechselndes Arbeiten der Hilfsgefäße 8 und g in wechselnder Richtung geladen, weil es sich hierbei um eine Graetzschaltung handelt. Bei Abb. 5 wird das Hilfsgefäß 8 bei jeder Kommutierung benutzt. Die Kondensatorspannung hat daher am Ende einer Kommutierung nicht das richtige Vorzeichen für die folgende. Daher ist die Induktivität im Kommutierungszweig vorgesehen, die so bemessen ist, daß während der Zeit zwischen zwei Kommutierungen gerade ein Umschwingen der Kondensatorspannung zum anderen Vorzeichen erfolgt. Abb. 6 zeigt eine Abwandlung dieser Schaltung, bei der durch anderen Anschluß der Umladeinduktivität der Endwert der Kondensatorspannung nach dem Umschwingen ein anderer ist. Schließlich zeigen die Abb. 7 und 8 Erweiterungen der Schaltungen nach Abb. 5 und 6, bei denen. durch Anwendung eines zusätzlichen gesteuerten Ladegefäßes der Zeitpunkt beliebig eingestellt werden kann, zu dem der Umschwingvorgang einsetzt. Gleichzeitig wird bei den Schaltungen 7 und 8 zweckmäßig die Umladeinduktivität etwas kleiner gewählt, so daß der Umschwingvörgang bereits während eines Teiles des Zeitintervalls zwischen zwei Kommutierungen beendet ist. Man erhält durch das gesteuerte Ladegefäß eine. weitere Möglichkeit zur Beeinflussung der Kondensatorspannung. Die Anwendung des Erfindungsgedankens gestattet jedoch auch hier eine regelbare weitere Erhöhung der Kommutierungsspannung.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Verbesserung der Rufladung des Kommutierungskondensators in Stromrichterschaltungen mit Gleichstromdrossel, bei denen die Löschung einer Hauptentladungsstrecke eingeleitet wird durch Freigabe eines zum Gleichstromkreis parallel liegenden Kommutierungszweiges, der mindestens aus einem Kommutierungskondensator und einem mit dem Kondensator in Reihe geschalteten Hilfsventil besteht, dadurch gekennzeichnet, daß während der Kommutierung das Hauptgefäß, das gezündet werden soll, so lange gesperrt bleibt, bis der durch die Gleichstromdrossel aufrechterhaltene Gleichstrom, der während der Kommutierungszeit durch den Kommutierungszweig fließt, den Kondensator über den Wert der gerade vorhandenen Gleichspannung hinaus auf den Spannungswert umgeladen hat, der für die. -nächste Kommutierung erforderlich ist. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die nach einer Kommutierung vorhandene Kondensatorspannung nicht unmittelbar zur nächsten Kommutierung benutzt wird, sondern die Kondensatorspannung, die in der Pause zwischen den Kommutierungen durch einen Umschwingvorgang nach Wechsel ihres Vorzeichens und gegebenenfalls auch ihrer Größe entsteht (z. B. Abb. 6 und 8).
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