DE712812C - Stromrichteranordnung zur Leistungsuebertragung aus einem Gleichstromnetz konstanter Stromstaerke in ein Wechselstromnetz konstanter Spannung oder umgekehrt - Google Patents

Stromrichteranordnung zur Leistungsuebertragung aus einem Gleichstromnetz konstanter Stromstaerke in ein Wechselstromnetz konstanter Spannung oder umgekehrt

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DE712812C
DE712812C DEL95641D DEL0095641D DE712812C DE 712812 C DE712812 C DE 712812C DE L95641 D DEL95641 D DE L95641D DE L0095641 D DEL0095641 D DE L0095641D DE 712812 C DE712812 C DE 712812C
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DEL95641D
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Clodius Willis
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    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Description

  • Stromrichteranordnung zur Leistungsübertragung aus einem Gleichstromnetz konstanter Stromstärke<in ein Wechselstromnetz konstanter Spannung oder umgekehrt Die Erfindung bezieht sich auf die Steuerung von Stromrichteranordnungen, die zur Leistungsübertragung aus einem Gleichstromnetz konstanter Stromstärke in ein Wechselstromnetz konstanter Spannung oder umgekehrt Verwendung finden. Bei der Steuerung von Stromrichteranordnungen, die insbesondere mit. gesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeiten, ist es wichtig, daß eine geeignete Kommutierungsspannung und ein ausreichender Kommutierungswinkel zur Verfügung stehen, damit die Entladungsstrecken die Möglichkeit haben, sich zu entionisieren und ihre Steuerfähigkeit wiederzuerlangen, da es bei Dampf-oder Gasentladungsstrecken bekanntlich nicht möglich ist, die Entladung mit Hilfe einer den Steuergittern zugeführten Steuerspannung zu löschen. Aus diesem Grunde muß den Anoden während eines Zeitabschnitts, der gleich oder größer als die Entionisierungszeit ist, eine im Vergleich zum Kathodenpotential negative Spannung zugeführt werden, um den Entladungsstrecken ihre Steuerfähigkeit zurückzugeben.
  • Unter Kommutierungsspannung versteht man die negative Anoden-Kathoden-Spannung, die einer Entladungsstrecke zugeführt wird, wenn sie von einer anderen in der Stromführung abgelöst wird. Ist die Kommutierungsspannung genügend groß und die Zeit ihrer Wirksamkeit von ausreichender Dauer, so kann das Steuergitter seine Steuerfähigkeit wiedererlangen und die betreffende Entladungsstrecke im nichtleitenden Zustand erhalten, auch nachdem die Anode wieder positiv geworden ist. Da nun beim Auftreten irgendwelcher Störungen, beispielsweise bei plötzlichen Laständerungen -oder beim Auftreten von Wanderwellen oder sonstiger Unregelmäßigkeiten die Steuerung der Entladungsstrecken einer Stromrichteranordnung nicht unbeeinflußt bleibt, erhalten die Entladungsstrecken häufig nicht die notwendigen Kommutierungsspannungen bzw. die zum Entionisieren der Entladungsstrecken erforderliche Zeit.
  • Es ist daher das Ziel der Erfindung, eine geeignete Steuereinrichtung für die Entladungsstrecken einer Stromrichteranordnung anzugeben, die die Erzeugung angemessener Kommutierungsspannungen und Kommutierungswinkel auch bei plötzlichen Laständerungen oder sonst im Netz auftretenden Störungen sicherstellt. Diese Steuereinrichtung soll außerdem eine selbsttätige Regelung des Leistungsfaktors bei einer über Boucherotkreise erfolgende Energieübertragung zwischen einem Wechselstromkreis konstanter Spannung und einem Gleichstromkreis konstanter Stromstärke gestatten.
  • Gemäß der Erfindung werden für die Steuerung der Entladungsstrecken bei aus Stromrichtern bestehenden Energieübertragungsanordnungen Steuereinrichtungen vorgesehen, die den Steuergittern der Entladungsstrecken aus zwei Komponenten bestehende Steuerwe.hselspannungen zuführen, wobei die eine Komponente eine Spannung fester Phasenlage und die andere Komponente eine dem Boucherotkreis entnommene Spannung darstellt.
  • Bisher war es bei Stromrichtern mit Boucherotschaltung üblich, die Steuerspannungen für die Entladungsstrecken entweder aus dem Wechselstromnetz konstanter Spannung oder aus dem Boucherotkreis, also aus einem Kreis konstanter Stromstärke, -abzuleiten. Derartige Steuerungen genügen in vielen Fällen, insbesondere bei schwankender Belastung, nicht. Dies gilt auch für. den Fall des Leerlaufes. Bei den Versuchen, die zu der Erfindung geführt haben, hat es sich gezeigt, daß die dem Konstantstromkreis der Boucherots--haltung entnommenen Spannungskomponenten zusammen mit einer Spannung fester Phasenlage eine resultierende Steuerspannung ergeben, die die Kommutierungsspannung, den Kommutierungswinkel und den Leistungsfaktor auch beim Auftreten von Wanderwellen oder sonstigen Spannungsstörungen im Netz innerhalb gewisser Grenzen im wesentlichen konstant zu halten imstande sind.
  • Der Erfindungsgedanke soll im folgenden an Hand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden.
  • Die Fig. i zeigt die Erfindung angewandt bei einer Energieübertragungseinrichtung zum Energieaustausch zwischen einem Wechselstromnett konstanter Spannung und einem Gleichstromnetz konstanter Stromstärke. In der Fig. 2 ist ein Spannungsdiagramm des in der Fig. i dargestellten Ausführungsbeispiels angegeben.
  • In den Fig. 3 und 7 ist der Erfindungsgedanke in etwas anderer Form ebenfalls bei einer Anordnung zum Leistungsaustausch zwischen einem Wechselstromnetz konstanter Spannung und einem Gleichstromnetz konstanter Stromstärke dargestellt, während in den Fig. d, 5, 6 und 8 verschiedene Arbeitsdiagramme dieser Anordnungen dargestellt sind.
  • In Fig. i erfolgt die Leistungsübertragung zwischen dem Gleichstromnetz konstanter Stromstärke i und dem Wechselstromnetz konstanter Spannung 2. Zur Umformung des Wechselstromes konstanter Spannung in Wechselstrom konstanter Stromstärke oder umgekehrt dient der Boucherotkreis 3, der aus mehreren Zweigen von aus hintereinandergeschalteten Induktanzen :I, 5 und 6 und Kapazitäten 7, 8 und 9 bestehenden Scheinwiderständen zusammengesetzt ist. Der Stromkreis 1o, der mit dem Boucherotkreis 3 verbunden ist,- stellt einen Wechselstromkreis konstanter Stromstärke dar, der seine Leitung dem Boucherotkreis 3 entnimmt oder sie an diesen überträgt. Die Leistungsübertragung in den Gleichstromkreis konstanter Stromstärke erfolgt über den Transformator 1i mit den Primärwicklungen 12 und den Sekundärwicklungen 13, wobei die Sekundärwicklungen 13 mit der Stromrichteranordnung 1I verbunden sind, die den Wechselstrom konstanter '--,tr<>mstärke in konstanten Gleichstrom oder umgekehrt überführt. Die Stromrichteranordnung 14 besteht aus den Entladungsstrecken 17 bis 20, von denen jede eine Anode 21, eine Kathode 22 und ein Steuergitter 23 enthält. Als Entladungsstrecken finden vorzugsweise gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken Verwendung. Die Stromrichteranordnung arbeitet dabei je nach der Richtung der Leistungsübertragung als Vollweggleichrichter oder als Wechselrichter.
  • Die Steuerung der Entladungsstrecken 15 bis 2o erfolgt über die entsprechenden Steuerkreise 2d. bis 29, die den Steuergittern z3 geeignete, in ihrer Phase veränderliche Steuerwechselspannungen liefern. Da die Steuerkreise 24. bis 29 in ihrem Aufbau alle gleich sind, genügt es, wenn wir beispielsweise den Steuerkreis 27 näher betrachten. Dieser gerört zur Entladungsstrecke 18 und besteht aus dem Transformator 3o, dem die Steuerwechselspannung, vorzugsweise von spitzer Wellenform, für das Steuergitter 23 entnommen wird. Der Transformator 3o besteht aus dem Magnetkern 31 mit einem kleinen sättigbaren Teil 32 und der Sekundärwie klung 34. Im Gitterkreis liegen in der Zuleitung zum Steuergitter 23 parallel zueinander der selbstinduktionsfreie Widerstand 36 und das Element eindeutiger Stromdurchlaßrichtung 35. Diese im Gitterkreis vorgesehene Parallelanordnung bietet dem normalen Gitterstrom einen verhältnismäßig geringen Widerstand, während dem Entionisierungsstrom der Entladungsstrecke 18 ein verhältnismäßig großer Widerstand entgegengesetzt wird. Eine weitere im Gitterkreis liegende, aus der Kapazität 37 und dem Scheinwiderstand 38 bestehende Parallelanordnung dient zur Lieferung einer gleichgerichteten Vorspannung für das Steuergitter. Der Scheinwiderstand 38 hat zweckmäßigerweise eine nicht lineare Widerstandscharakteristik.
  • Zur Regelung des Leistungsfaktors des Konstantstrom-Wechselstromkreises io sowie zur Regelung des Leistungsfaktors, mit dem die Energie in den Wechselstromkreis konstanter Spannung 2 übertragen oder aus diesem entnommen wird, ist eine Einrichtung vorgesehen, die eine entsprechende Regelung der Phasenlage der den Steuergittern 23 der Entladungsstrecken 15 bis 2o zugeführten Steuerwechselspannungen gestattet: Diese Steuerung regelt dabei auch die Kommutierungsspannungen und die Kommutierungswinkel der Entladungsstrecken 15 bis 2o. Die Steuerwechselspannungen bestehen aus zwei Komponenten, von denen die eine dem Konstantstromkreis io entnommen und den Steuerkreisen 24 bis 29 über geeignete Vorrichtungen, z. B. über die Reihentransformatoren 39, 40 und 41, zugeführt wird. Zum Verstellen der Phasenlage der dem Konstantstrom-Wechselstromkreis io entnommenen Spannung ist zwischen diesem und den Transformatoren 39, 40 und 41 eine Phasenschieberanordnung, z. B. der Drehtransformator 42, vorgesehen. Während die eine Steuerspannungskomponente fester Größe und Phasenlage aus dem- Konstantspannungs- und Wechselstromnetz (2, 2, 2) über den Phasenschieber 44 erhalten wird, wird die andere Steuers pannungskomponentedemWechselstromnetz konstanter Stromstärke (io, io, io) über den Phasenschieber 42 und die Stromtransformatoren 39, 40 und 41 mit den Primärwicklungen 45 und den Sekundärwicklungen 43 entnommen, wobei die Primärwicklungen 45 mit dem verschiebbaren Abgriff 46 versehen sind, mit dessen Hilfe sich die Größe der den Steuerkreisen aus dem Stromkreis (io, io, ro) zugeführten Spannungen ändern läßt. Beide Steuerspannungskomponenten werden dann gemeinsam den Primärwicklungen 33 der in den Steuerkreisen 24 bis 29 liegenden Steuertransformatoren 30 zugeleitet.
  • Im folgenden sei nun die Wirkungsweise der in Fig. i dargestellten Anordnung näher betrachtet. Zunächst sei darauf aufmerksam gemacht, daß die Energieübertragung bei dieser Anordnung in beiden Richtungen erfolgen kann, d. h. die Energie kann sowohl aus dem Gleichstromnetz x in das Wechselstromnetz 2 als auch in umgekehrter Richtung übergeführt werden. Im folgenden wollen wir annehmen, daB die Energieübertragung aus dem Konstantstrom-Gleichstromnetz i nach dem Wechselstromnetz 2 mit konstanter Spannung erfolgt. Die Stromrichteranordnung 14 dient zusammen mit dem Boucherotkreis 3 zur Umbildung des Gleichstroms konstanter Stromstärke in Wechselstrom konstanter Spannung. Zu diesem Zweck werden die einzelnen Entladungsstrecken 15 bis 2o abwechselnd in. vorgegebener Reihenfolge während bestimmter Zeitabschnitte, die im vorliegenden Fall i?-o' e1. betragen, leitend gemacht. Die beiden Phasenschieberanordnungen 42 und 44, die jeweils eine Komponente der Steuerwechselspannungen liefern, sind so eingestellt, daß der Leistungsfaktor und die Ausgangsspannung vorgegebene Werte annehmen.
  • Die Phasenbeziehungen der einzelnen Spannungen zueinander lassen sich dem Spannungsdiagramm der Fig.2 entnehmen. Dort ist durch den - Vektor 0A die Spannung einer Phase der mehrphasigen Steuereinrichtung dargestellt. Der Vektor- 0A soll beispielsweise der Spannungskomponente entsprechen, die dem Transformator 3o des Steuerkreises 27 aus dem Phasenschieber 44 zugeführt wird, während die andere dem Steuerkreis 27 über den entsprechenden Transformator 41 zugeleitete Spannungskomponente durch den Vektor AB dargestellt ist. Die in Fig. 2 angegebene Lage der beiden Spannungskomponenten 0A und AB entspricht dabei einer ganz bestimmten Einstellung der Phasenschieber 42 und 44, bei welcher der Leistungsfaktor und die Kommutierungsspannungen vorgegebene Werte haben. Die aus beiden Spannungskomponenten resultierende Spannung, die der Primärwicklung 33 des Steuertransformators 30 zugeführt wird, ist in der Fig. 2 durch den Vektor OB dargestellt. Es hat sich nun gezeigt, daß die Spannung des konstantstrom-Wechselstromkreises io sich in seiner Phasenlage so ändert, daß die Kommutierungsspannungen oder der Leistungsfaktor des Stromkreises io auf vorgegebenen Werten gehalten werden. In Konstantstromenergieübertragungseinrichtungen .dieser Art bewirkt eine Phasenverzögerung-,der den Steuergittern 23 zugeführten Steuerspannungen gegenüber der Spannung des Konstantspannungskreises io eine Vergrößerung des Kommutierungsspannungswinkels und damit des Leistungsfaktorwinkels. In Fig. 2 sind zwei geometrische Orte dargestellt: Einmal der geometrische Ort für den Leistungsfaktor bei konstanten kVA, der ein Kreis um A ist und zweitens der geometrische Ort für die kVA bei konstantem Leistungsfaktor, der die Gerade ABB"' ist. Unter der Annahme konstanter kVA geht beim Größerwerden des Leistungsfaktors des Stromkreises io die dem Steuerkreis aus der Konstantstromspannung des Stromkreises io zugeführte Spannung AB in die Spannung AB' über und erzeugt eine Phasenverzögerung der den Gittern zugeführten Steuerspannung bis in die Lage des Vektors OB'. Hierdurch werden die Kommutierungsspannung und der Leistungsfaktorwinkel so stark vergrößert, daß die resultierende Steuerspannung wieder in ihre ursprüngliche Lage zurückkehrt. Wenn andererseits der Leistungsfaktor unter einen bestimmten Wert heruntersinkt und der Spannungsvektor A B in den Vektor AB" übergeht, bewirkt die Phasenlage der dem Steuergitter zugeführten Steuerspannung OB" eine Verkleinerung des Kommutierungswinkels und der Kommutierungsspannung, so daß der Vektor AB" schließlich - wieder in den ursprünglichen Vektor AB übergeht.
  • Es ist ferner zu bemerken, daß die Phasenlage der den Steuergittern zugeführten Steuerspannungen sich mit den übertragenen kVA ändert. Halten wir den Leistungsfaktor konstant, so vergrößert sich mit ansteigendem Leistungsaustausch die aus dem Konstantstromkreis abgeleitete Steuerspannungskomponente AB bis zu einem dem Vektor AB"' entsprechenden Wert. Hierdurch wird die Phase der Steuerspannungen in eine dem Vektor OB"' entsprechende Lage gebracht, was eine Vergrößerung der Kommutierungsspannung oder der übertragenen Blindleistung zur Folge hat und somit eine Zurückführung der Steuerspannung in die ursprüngliche Lage OB bewirkt. Werden andererseits die von der Umformungsanordnung übertragenen kVA kleiner, so eilt die Steuerspannung in ihrer Phasenlage vor und beeinflußt die Kommutierungsspannung und die übertragene Blindleistung so, daß diese wieder ihre ursprünglichen Werte annehmen. So ist zu verstehen, daß sich die Phasenlage der den Steuergittern derEntladungsstrecken zugeführten resultierenden Steuerspannungen ebensogut in Abhängigkeit von den zu übertragenden kVA als auch in Abhängigkeit vom Leistungsfaktor und der Kommutierungsspannung ändert.
  • In der Fig. 3 ist nun ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar handelt es sich hier um eine Stromrichteranordnung zur Energieübertragung zwischen dem Konstantstrom-Gleichstromkreis i und dem Konstantspannungs-Wechselstromkreis 2, 3 und 4. Die beiden Stromkreise sind durch eine Boucherots2haltung miteinander gekoppelt. Diese besteht aus mehreren Zweigen mit den Kapazitäten 5, 6 und 7 und den entsprechenden Induktivitäten 8, 9 und io und dient zur Umformung des im Stromkreis io fließenden Wechselstromes konstanter Stromstärke in Wechselstrom konstanter Spannung oder umgekehrt. Die Blindwiderstände der Boucherotschaltung sind mit den Zuleitungen 2, 3 und .4 des Konstantspannungswechselstromkreises in der aus der Fig.3 zu entnehmenden Weise verbunden. Zwischen dem Konstantstrom-Gleichstromnetz i und dem Konstantstrom-Wechselstromkreis i z sind die Entladungsstrecken 12 bis 17 vorgesehen, die zusammen mit den Elementen des Boucherotkreises die Umformung des Gleichstromes konstanter Stromstärke in Wechselstrom konstanter Spannung bewirken. Die Entladungsstrecken 12 bis 17 sind wie bei der Anordnung gemäß Fig. i vorzugsweise gittergesteuerte Dampf-oder Gasentladungsstrecken mit jeweils einer Anode 18, einer Kathode i9 und einem Steuergitter 20. Zur Energieübertragung zwischen dem Boucherotkreis und den Entladungsstrecken 12 bis 17 dient der Transformator 21 mit den Primärwicklungen 22, den Sekundärwicklungen 23, 24 und a5 und den Tertiärwicklungen 26. Die Sekundärwicklungen 23, 24 und 25 liegen jeweils mit dem einen Ende an einem der Verbindungspunkte, die mit einem der Leitungen des Konstantstrom-Wechselstromnetzes verbunden sind, und mit dem anderen Ende an einem Verbindungspunkt von Blindwiderständen entgegengesetzten Vorzeichens die in Serie geschaltet eine Phase des Konstantspannungsnetzes überbrücken.
  • Die Art und Weise der Einführung der Konstantstromspannung in die Steüerkreise zur Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Kommutierungswinkels und einer vorgegebenen Kommutierungsspannung ist grundsätzlich dieselbe wie bei der Anordnung gemäß Fig. i.
  • Den Entladungsstrecken 12 bis 15 sind die, entsprechenden Steuerkreise 27 bis 32 zugeordnet, die in ihrem Aufbau alle gleich sind. Es genügt daher, wenn wir unsere genaueren Betrachtungen auf den Steuerkreis 27 der Entladungsstrecke 12 beschränken. Die Steuerkreise 27 bis 32 enthalten jeweils einen Transformator 33, der den Steuergittern eine Steuerspannung spitzer Wellenform liefert. Dieser besteht aus dem Kern 34 mit einem sättigbaren Teil 35 von- geringerem Querschnitt, der Primärwicklung 36 und der Steuerwicklung 37, in der eine Wechselspannung spitzer Wellenform induziert wird. Die mit dem Steuergitter 20 in Reihe geschalteten Parallelanordnungen mit der Kapazität 38 und dem Widerstand 39 einerseits und dem Element eindeutiger Stromdurchlaßrichtung 40 und dem selbstinduktionsfreien Widerstand 41 andererseits-haben dieselbe Aufgabe und die gleiche Wirkung wie die entsprechenden Anordnungen in Fig. i. Die Steuerkreise 27 bis 32 erhalten ihre Steuerspannungen aus einer geeigneten Wechselstromquelle vorgegebener Phasenlage. In der in Fig. 3 dargestellten Anordnung werden die Steuerspannungen dem Wechselstromnetz konstanter Spannung (2, 3, 4) über eine Phasenschieberanordnung, beispielsweise den Drehtransformator 42, entnommen. Der Phasenschieber 42 ist mit dem Wechselstromnetz (2, 3, 4) über die Zuleitungen 43 verbunden. Es hat sich gezeigt, daß veränderliche Spannungen des Boucherotkreises im Zusammenwirken mit einer Wechselspannung fester Phasenlage eine Steuerwechselspannung veränderlicher Phase ergeben, die die Stromführung der Entladungsstrecken 12 bis 17 derart regelt, daß ein vorgegebener Kommutierungswinkel und eine vorgegebene Kommutierungsspannung aufrechterhalten werden. Die Spannung, die mit der Wechselspannung fester Phasenlage und fester Größe zusammengefügt wird, wird den Transformatoren 47, 48 und 49 entnommen und der Wechselspannung fester Phasenlage und Größe über den Phasenschieber 51 und die Transformatoren 44, 45 und 46 aufgedrückt. In der Anordnung nach Fig. 3 werden die an den Kapazitäten 5, 6 und 7 auftretenden Spannungen zur Beeinflussung der Steuerwechselspannungen verwendet.
  • Gemäß der Lehre, die durch die Anordnung nach Fig. i gegeben wurde, kann auch die Konstantstromspannung Verwendung finden, indem die an den Enden der Tertiärwicklungen .26 des Transformators 21 auftretenden Spannungen den Steuerkreisen zugeführt werden. Die Transformatoren 47, 48 und 49 liegen parallel zu den entsprechenden Kapazitäten 5, 6 und 7, denen sie die gewünschten Spannungen entnehmen können. Für den Fall, daß als Steuerspannungskomponente zeitweise die an den Kapazitäten 5, 6 und 7 auftretenden Spannungen und zeitweise die KonstantstromT Spannung der Tertiärwicklungen 26 Verwendung finden sollen, ist ein Schalter 50 zum Umschalten vorgesehen. Zur Veränderung der Phasenlage der in die Steuerkreise 27 'bis 32 eingefügten Spannungen dient die Phasenschieberanordnung 51.
  • Die Wirkungsweise der in Fig. 3 dargestellten Anordnung sei im folgenden unter der Annahme, daß die Leistung aus dem Konstantstrom-Gleichstromnetz i nach dem Konstantspannungs-Wechselstromnetz (2, 3, 4) übertragen wird, näher beschrieben. Die Überführung der Energie erfolgt zunächst aus dem Gleichstromnetz konstanter Stromstärke (i) über die in geeigneter Weise zu steuernden Entladungsstrecken 12 bis 17 in den Konstantstromwechselstromkreis ii mit der Primärwicklung 22 des Transformators 21. Der Boucherotkreis mit den Kapazitäten 5, 6 und 7 und, den Induktivitäten 8, 9 und io erhält die Energie aus den Sekundärwicklungen 23, 24 und 25 des Transformators 21 und bildet den Wechselstrom konstanter Stromstärke in bekannter Weise in Wechselstrom konstanter Spannung um.
  • Durch geeignete Einstellung des aus dem Wechselstromnetz konstanter Spannung gespeisten Phasenschiebers 42 läßt sich den Steuerwechselspannungen der Entladungsstrecken 12 bis 17 eine solche Phasenlage geben, daß die Stromrichteranordnung in gewünschter Weise als Wechselrichter arbeitet. Die Phase kann hierbei gegenüber der Anodenspannung jede beliebige Lage zwischen einer Nacheilung von nahezu i8o ° el. und einem im dritten und vierten Quadrat liegenden Wert annehmen. Befindet sich der Schalter 5o in Rechtsstellung, dann werden die zur Beeinflussung der Steuerspannungen den Steuerkreisen 27 bis 32 zuzuführenden Wechselspannungen den Kapazitäten 5, 6 und 7 entnommen und den vom Phasenschieber 42 gelieferten Steuerspannungen aufgedrückt: Befindet sich dagegen der Schalter 50 in der Linksstellung, dann erhalten die Steuerkreise zur Beeinflussung der Steuerspannungen Wechselspannungen, die sich in Abhängigkeit von der Konstantstromspannung ändert.
  • In den Fig. 4, 5 und 6 sind einige Arbeitsdiagramme der Anördnung gemäß Fig. 3 angegeben. Die Kurve A soll hierbei den Verlauf der beispielsweise an der Entladungsstrecke 12 liegenden Spannung darstellen. In dem Zeitabschnitt a-b führt die Entladungsstrecke 12 Strom. Im Zeitpunkt b geht die Stromführung von der Entladungsstrecke 12 auf eine der anderen Entladungsstrecken über. In diesem Augenblick. wird die Anodenspannung unter das entsprechende Kathodenpotential gesenkt, damit die Entladungsstrecke genügend Zeit zum Entionisieren hat. Die gestrichelt gezeichnete Kurve B gibt den Spannungsverlauf für den Fall an, daß der Kommutierungswinkel vergrößert ist, während die gestrichelte Kurve C den Fall darstellt, in dem der Kommutierungswinkel kleiner ist. Im Fall der Kurve B steht, wie sich aus dem Diagramm ergibt, der Entladungsstrecke 12 natürlich eine größere Zeit zum Entionisieren zur Verfügung, und die Entladungsstrecke 12 erhält daher ihre Steuerfähigkeit auch mit größerer Sicherheit zurück.
  • In. Fig. 5 ist die Wirkungsweise eines Zweiges des in der Anordnung nach Fig. 3 verwendeten Boucherotkreises näher erläutert. Die Kapazität 6 und die Induktanz 9 liegen hierbei in Reihe miteinander zwischen den beiden Stromschienen 3 und 4 des Wechselstromnetzes konstanter Spannung. Der Vektor DE stellt die an der Kapazität 6 auftretende Spannung ohne Belastung und der Vektor DF die an der Kapazität 6 bei voller Belastung auftretende Spannung dar. Die Kurven G und H sind die geometrischen Orte der bei veränderlicher Belastung für einen Betriebszustand mit nacheilendem Leistungsfaktor bzw. #. für einen Betriebszustand mit dem Leistungsfaktor Z an der Kapazität auftretenden Spannungen. Unter der Annahme, daß die am Wechselstromnetz konstanter Spannung liegende Last induktiv ist, folgt die kapazitiv e Spannung als geometrischen Ort der Kurve G. In der Fig. 6 sind die Kurven und Vektoren der Fig. 5 in entsprechender Weise und gleicher Bezeichnung, aber zum besseren Verständnis in verschiedenen Lagen angegeben. Hier stellt der Vektor JD die dem Phasenschieber 4.2 entnommene Steuerwechselspannungskomponente, und der Vektor DF die den Steuerkreisen über den Schalter 5o an den Kapazitäten der Boucberotschaltung abgenommene Spannung dar. Als resultierende Steuerspannung für die Entladungsstrecke 12 ergibt sich daraus der Spannungsvektor JF. Dreht sich der Vektor DF im Sinne des Uhrzeigers um den Punkt D bis in die Lage des gestrichelt gezeichneten Vektors DF', dann erleidet die resultierende Steuerspannung eine Phasenvcrzögerung in bezug auf die Wechselspannung der entsprechenden Spannung des Konstantspannungssystems und geht in den ebenfalls gestrichelt gezeichneten Vektor JF' über. Außerdem ändert sieh die resultierende Steuerspannung in Abhängigkeit von der übertragenen Leistung und in Abhängigkeit vom Leistungsfaktor. Wächst z. B. die übertragene Leistung von einem dem Punkt F entsprechen- li den Wert bis zu einem Wert, der dem Punkt F entspricht, so geht die resultierende Steuerspannung in JF' über, wobei die Kommutierungswinkel und die Kommutierungsspannungen der Entladungsstrecken größer werden. Ändert sich der Leistungsfaktor der Umformungseinrichtung, und werden damit irgendwelche Änderungen des Kommutierungswinkels und der Kommutierungsspannung bewirkt, so wird die den Steuergittern zugeführte Steuerspannung derart beeinflußt, daß der Kommutierungswinkel und die Kommutierungsspannung innerhalb eines vorgegebenen Intervalls konstant bleiben.
  • In dem Fall jedoch, in dem der Leistungsfaktor des Konstantstrom-Wechselstromkreises unter einen dem Punkt F' entsprechenden Wert auf den beispielsweise dem Punkt F" entsprechenden Wert herabsinkt, tritt eine Verzögerung der Phasenlage der Steuerspannungen ein, wobei die Steuerspannung in den Vektor JF" übergeht, was eine Vergrößerung der Kommutierungsspannungen und der Kommutierungswinkel und damit schließlich eine Wiederherstellung der ursprünglichen Verhältnisse bewirkt. Wenn kurzzeitige Änderungen der Leistung und des Leistungsfaktors den Vektor der kapazitiven Steuerspannungskomponente zu drehen ° suchen und damit die resultierende Steuerspannung beeinflussen, wird der Kommutierungswinkel und die Kommutierungsspannung so geändert, daß ein stabile Arbeiten der Entladungsstrecke sichergestellt ist. Es sei bemerkt, daß während der Kommutierungswir_kel und die Kommutierungs-Spannung in den Konstantspannungskreisen durch Vorverlegung der Phasenlage der den Steuerkreisen - zugeführten Steuerspannungen größer werden, in den Konstantstromkreisen vom Boucherottypus eine Vergrößerung der Kommutierungsspannung und des- Kommutierungswinkels durch eine Phasenverzögerung der Steuerspannungen hervorgerufen wird.
  • Befindet sich der Schalter 5o in der Linksstellung, so werden den Steuerkreisen 27 bis 32 Steuerspannungen zugeführt, die von der Konstantstromspannung des mit den Tertiärwicklungen des Transformators 21 versehenen Boucherotkreises abhängen. Es hat sich gezeigt, daß diese Spannungen mit den vom Phasenschieber 4.2 gelieferten Spannungen zu resultierenden, den Entladungsstrecken 12 bis 17 zuzuführenden Steuerspannungen zusammengesetzt werden können, und sich dabei in ihrer Phasenlage derart ändern, daß der Kommutierungswinkel und .die Kommutierungsspannung der Entladungsstrecken bei vorübergehenden Störungen konstant gehalten werden.
  • Die Fig. 7 zeigt schematisch eine Abwandlung= der Anordnung nach Fig.3, wobei die entsprechenden Teile mit den gleichen Bezifferungen versehen sind. In der Anordnung gemäß Fig. sind die Transformatoren ,47, .I8 und .I9 mit den entsprechenden Blindwiderständen zo, 8 und 9 verbunden. Die von den Blindwiderständen 8, 9 und io gelieferten Spannungen können ebenso zur Steuerung der Phasenlage der den Steuergittern 2o zugeführten resultierenden Steuerspannungen verwendet werden, wodurch die Konstanthaltung des Kommutierungswinkels und der Kommutierungsspannung ; der Entladungsstrecken 12 bis 17 bei vorübergehend auftretenden Störungen bewirkt wird. Die Wirkungsweise der in Fig. 7 dargestellten Anordnung ist im wesentlichen dieselbe wie bei der Fig. 3. Die Fig. 8 läßt die gegenseitigen Beziehungen der verwendeten Spannungen erkennen. Der Vektor EL stellt die vom Phasenschieber 4.2 gelieferte Wechselspannung dar, und die Vektoren L,'17 und I_1' entsprechen den an den Induktivitäten abgenommenen Spannungen ohne Last und bei Vollast, und zwar bei nacheilendem Leistungsfaktor. Der mit dem größeren Halbmesser gezeichnete Kreis ist der geometrische Ort für veränderliche Last bei dem Leistungsfaktor z. Der Vektor 71 N bildet die Vektorsumme und damit die resaltierende Steuerwechselspannung. Wird die Belastung der Umformungseinrichtung, zeitweilig kleiner, so dreht sich der Vektor ZN der von der Induktanz gelieferten Spannung entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn um den Punkt I_ und verzögert damit die Phasenlage der Steuerspannungen bis zu der dem Vektor KN' entsprechenden Stellung. "Hierdurch erfährt der Kommutierungswinkel und die Kommutierungsspannung eine Vergrößerung, und das Arbeiten der Entladungsstrecken geht wieder in der ursprünglichen Weise vor sich.
  • Ändert sich der Leistungsfaktor des Wechselstromnetzes konstanter Stromstärke und damit der Kommutierungswinkel und die Kommutierungsspannung der Entladungsstrecken, so wird auch die Phasenlage der den Steuergittern zugeführten Steuerspannungen verschoben. Verringert sich z. B. der Leistungsfaktor des Konstantstromwechselstromkreises von dem durch den Punkt N angegebenen Wert bis zu dem Punkt N", so erleidet die Steuerspannung eine Phasenverzögerung bis in die Stellung KN", wodurch die Kommutierüngswinkel und Kommutierungsspannungen größer werden und damit der Leistungsfaktor usw. wieder ihre ursprünglichen Werte annehmen. Es ist klar, daß sich die Steuerspannungen ebenso in Abhängigkeit von der übertragenen Leistung und dem Leistungsfaktor ändern, wenn die an den Induktivitäten des Boucherotkreises auftretenden Spannungen verwendet werden. Im praktischen Betrieb ist die Änderung der Phasenlage der Steuerspannungen in Abhängigkeit vom Leistungsfaktor außerordentlich wichtig. Da der Kommutierungswinkel und die Kommutierungsspannung mit dem Leistungsfaktor zusammenhängen, bei welchem die Energie in das Konstantspannungsnetz übertragen wird, ergibt sich; daß der Leistungsfaktor bei Einhaltung eines bestimmten Kommutierungswinkels und einer bestimmten Kommutierungsspannung konstant bleibt.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Stromrichteranordnung zur Leistungsübeäragung aus einem Gleichstromnetz konstanter Stromstärke in ein Wechselstromnetz konstanter Spannung oder umgekehrt unter Verwendung eines Boucherotkreises, dadurch gekennzeichnet, daß die den Entladungsstrecken der Stromrichteranordnung zugeführten' Steuerspannungen aus zwei Komponenten bestehen, von denen die eine eine Wechselspannung konstanter. Phasenlage, darstellt, die dem Wechselstromnetz konstanter Spannung entnommen wird, und von denen die andere aus dem Boucherotkreis abgeleitet wird. _
  2. 2. StromrichteranordnungnachAnspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die dem VPechselstromnetz konstanter Spannung entnommene Steuerspannungskomponente fester Phasenlage den in den Gitterkreisen der Entladungsstrecken vorgesehenen Gittertransformatoren über eine Phasenschiebereinrichtung zugeführt wird, mit deren Hilfe eine bestimmte vorgegebene Phasenlage dieser Steuerspannungskomponente eingestellt werden kann.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Boucherotkreis entnommenen Steuerspannungskomponenten den Steuerkreisen der Entladungsstrecken über einen Phasenschieber und über mehrere mit den Steuerspannungszuleitungen in Reihe liegende Transformatoren zugeführt werden. .. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Boucherotkreis entnommenen Steuerspannungskomponenten aus den an den im Boucherotkreis vorgesehenen Kapazitäten bzw. Induktivitäten auftretenden Spannungen abgeleitet werden.
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