DE714268C

DE714268C - Anordnung zum Betrieb von Umformungseinrichtungen mit gesteuerten Entladungsstrecken

Info

Publication number: DE714268C
Application number: DEA65039D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1932-01-26
Filing date: 1932-02-10
Publication date: 1941-11-25
Also published as: FR749527A; DE685849C; GB415439A; DE716053C

Description

Anordnung zum Betrieb von Umformungseinrichtungen mit gesteuerten Entladungsstrecken Es ist bereits eine Anordnung zum Betrieb von ein- oder mehrphasigen. mit gesteuerten Entladungsstrecken, insbesondere gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken. arbeitenden Umformungseinrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen eine von den Entladungsströmen dauernd in gleichbleibender Richtung vormagnetiserte Drossel und ein die Kommutierung bewirkender EMK-Träger vorgesehen sind, wobei der EMK-Träger parallel zur 'Gleichstromdrossel bzw=. iii Reihe mit der Speisespannung angeordnet ist. Der EMK-Träger kann dabei entweder parallel zur Gleichstromdrössel angeordnet sein, oder er kann auch in Reihe mit einer besonderen Gleichspannung mit Pufferwirkung, insbesondere einer Batterie, liegen, wobei diese Reihenschaltung zweckmäßig parallel zu der Reihenschaltung von Speisegleichspannung (bei einem Wechselrichter) und Gleichstromdrossel angeordnet -wird. Derartige Anordnungen gestatten eine wesentliche - Verringerung der Typenleistung der als EMK-Träger verwendeten Zusatzspannungsquelle.
Die Erfindung bezweckt, die Wirtschaftlichkeit der Anordnungen besonders zu erhöhen und ihre Wirkungsweise weiter zu vervollkommnen. Gemäß der Erfindung wird die.für die Kommutierung erforderliche Zusatzspannung mittels transformatorischer Kupplung einer Spannungsquelle (einem EMK-Träger) entnommen. Die Kurvenform -der Zusatzspannung ist dabei zweckmäßig wenigstens angenähert gleich einer (gedachten) aus gleichgerichteten Sinushalbwellen der Wechselspannung des speisenden oder gespeisten Netzes zusammengesetzten Spannungskurve. Die Aufgabe dieser Zusatzspannung ist, beispielsweise bei einem Wechselrichter, dessen erzeugte Wechselspannung sinusförmig sein soll, die durch Umklappen beider Sinushalbwellen nach einer Seite entstandene Spannungskurve zu einer Gleichspannung, nämlich der Speisegleichspannung, zu ergänzen. Die Grundwelle der Zusatzspannung hat dabei die n-fache Frequenz (n-Phasenzahl) wie die zu erzeugende Wechselspannung.
Die Erfindung ist in der Hauptsache darauf gerichtet, der Zusatzspannung möglichst weitgehend die gewünschte Kurvenform zu geben und dabei doch eine möglichst wirtschaftliche Gestaltung der Spamiungsquelle, der die Zusatzspannung entnommen wird, zu erzielen. Zu diesem Zweck wird gemäß der Erfindung die Zusatzspannung ihrer Spannungsquelle mit Hilfe einer transformatorischen Kopplung entnommen und der Ankopplungstransformator so gewählt und ausgebildet, daß durch die Wirkung des Transforma. tors die gewünschte Kurvenform der Zusatzspannung erzielt wird. Der Transformator wird .gemäß der Erfindung zweckmäßig so gewählt, daß er durch Bevorzugung, Unterdrückung oder Verlagerung von Harmonischen die Kurvenform der von der Spannungsquelle der Zusatzspannung gelieferten Spannung derart be.cinflußt, daß die von dem Transformator der Umformungseinrichtung zugeführte Spannung (d. i. die Zusatzspannung) die gewünschte Kurvenform besitzt. Die einfachste und praktisch sehr bequeme Möglichkeit ist dabei die, die Verhältnisse so zu wählen, daß der Transformator infolge geeigneter Dimensionierung mit Übersättigung arbeitet, so daß dadurch die gewünschte Kurvenform für die Zusatzspannung zustande kommt.
Mit Rücksicht auf die Wirtschaftlichkeit wird dabei im allgemeinen als Spannungsquelle für die Zusatzspannung ein Generator (im allgemeinsten Sinne des Wortes) gewählt, dessen Grundfrequenz beispielsweise doppelt so groß ist wie die der von dem Wechselrichter zu erzeugenden Wechselspannung. Indessen kann es in manchen Fällen auch vorteilhaft sein, einen Generator von der Frequenz der z. B. vom Wechselrichter zu erzeugenden Wechselspannung zu verwenden und dabei mit Hilfe der transformatorischen Ankopplung die geeignetste Spannungskurve für die Zusatzspannung herzustellen. In solchen, aber auch in den anderen Fällen kann es zweckmäßig sein, in Verbindung mit der transformatorischen Ankopplung gemäß der Erfindung Scheinwiderstände in Reihen-oder Tarallelschaltung vorzusehen, so daß dadurch die Unterstützung, Unterdrückung oder Verlagerung von Harmonischen in der gewünschten Weise zusätzlich bewirkt wird. Beispielsweise können auf der Primär- oder Sekundärseite des Transformators für die Zusatzspamiung geeignete Induktivitäten oder Kapazitäten oder Kombinationen beider, etwa eine Reihenschaltung von Induktivität und Kapazität, die auf eine bestimmte zu unterdrückende Harmonische abgestimmt ist, zu einer oder beiden Wicklungen des Transforinators parallel geschaltet werden. Auch kann es .gelegentlich für die genannten Zwecke vorteilhaft sein, den Transformator mit einer Gleichstromvormagnetisierung zu versehen oder an geeigneter Stelle Induktivitäten mit -einer gegebenenfalls regelbaren Gleichstromvormagnetisterung einzufügen.
Naturgemäß liegt es im Rahmen der Erlindung, sowohl den Transformator als auch die Spannungsquelle für die Zusatzspannung durch geeignete Ausbildung und Schaltung zur Erzielung der günstigsten bzw. der gewünschten Kurvenform heranzuziehen. Dabei können bezüglich der Kurvenform der Zusatzspannung Uußer den sich unmittelbar aus der Schaltung der Anordnung, z. B. des Wechselrichters, und ihrer Wirkungsweise ergebenden .Gesichtspunkten noch weitere ins Auge gefaßt werden. Ein besonders wesentlicher Gesichtspunkt ist in dieser Hinsicht der, die Zusatzspannungskurve so zu wählen, daß sowohl das Wechselstromnetz als auch das Gleichstromnetz der Umformungseinrichtung die ihnen vorgeschriebenen Spannungskurven aufweisen.
Wenn oben von der Bevorzugung, Unterdrückung oder Verlagerung von Harmonischen gesprochen ist, so handelt es sich dabei naturgemäß vorzugsweise um die zweite oder dritte Harmonische oder beide. Es liegt aber gleichfalls im Rahmen der Erfindung, auch höhere Harmonische in der angegebenen Weise zu benutzen.
In jedem Falle gewährleistet die erfin dungsgemäßc Verwendung eines Transforma tors zur Entnahme der Zusatzspannung aus dem dafür vorgesehenen Generator in einfacher Weise die Innehaltung des gewünschten Größenverhältnisses (Amplituden) z%s"ischen der Zusatzspannung und dei- von dem Generator gelieferten Spannung.
Das Wesen der Erfindung ist aus den in den Abb. i und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen zu erkennen.
Der Wechselrichter gemäß der Abb. i enthält den Transformator T, die Gleichstromdrossel D" die gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäße Vi bis V.1, von denen V, und V-= die Hauptentladungsgefäße und die Entladungsgefäßc V3 und V4 für induktive Belastung zusätzlich vorgesehen sind. Vorzugsweise sind dabei auch die Gefäße 1,13 und V., init Steuergittern versehen. Die Gleichspannung Q kann einer beliebigen Spännungsquelle (Maschine, Batterie, Gleichrichter) entnommen werden. Die Zusatzspannung ist au die Endeis der Gleichstromdrossel D, :urgelegt und wird mit Hilfe des Transformators tr dem Generator für die Zusatzspannung, beispielsweise einer Synchronmaschine t11, entnommen. Die, Primärwicklung i des Transformators i;-ist an die Masclüne 41 angeschlossen, die Sekundärwicklung :! an die Enden der Gleichstromdrossel L>. Der Transformator tr ist in der oben ausführlicher beschriebenen Weise gewählt, ebenso die Maschine Al und ihre Erregung E. , An den Enden der Wicklung a des Transformators tr wird die Zusatzspannung von der gewünschten Kurvenforfn abgenommen. Die Abb. a gibt die Spsnnungsverhältnisse solcher Anordnungen wieder. Ci ist die Gleichspannung, E die Zusatzspannung, die wenigstens in großer Annäherung erfindungsgemäß mit Hilfe des Transformators tr aus der von der Maschine M gelieferten Spannung gewonnen wird. Man erkennt aus der Darstellung, daß. die Periodendauer Tmasch der Zusatzspannung halb so groß ist wie die Periodendauer TNetz des F_inphäsenwechselstromes. - ' - Der Erfindungsgedanke läßt sich sinngemäß auch auf mehrphasige 'Schaltungen übertragen, wobei sich dann entsprechende Ersparnisse ergeben.
Als Antrieb für die Synchronmaschine kann prinzipiell jede beliebige Kraftmaschine verwendet werden. Es wird im allgemeinen zweckmäßig sein, die Energie für den Antrieb aus dem speisenden Netz, also z. B. aus dem Drehstromsystem, oder mit Rücksicht auf eine einfachere Drehzahlregelung. aus dem Gleichstromnetz zu beziehen.
Die Abb.3 zeigt eine Anordnung, bei der die Zusatzspannung nicht unmittelbar in Reihe mit der speisenden Gleichstromquelle G liegt, sondern in Reihe mit einem besonderen Speicher, beispielsweise einer Batterie B. Die Spannungsquelle für die Zusatzspannung ist wiederum eine Maschine M mit der Erregung F, der die Zusatzspannung mit Hilfe des Transformators Ir entnommen wird. Die Reihenschaltung der Batterie B und der Sekundärwicklung z des Transformators fr liegt parallel zu der Reihenschaltung der Gleichstromquelle G und der Drossel D. Das Gleichstromsystem G ist vor Pulsationen, die von der Zusatzspannung herrühren, geschützt. Die Pulsanionen werden ausschließlich von der Batterie B aufgenommen. Bezüglich der Ausbildung des Transformators Ir werden zweckmäßig die je nach der Eigenart der: Schaltung an der Sekundärwicklung desselben gegebenen Belastungsverhältnisse berücksichtigt. Die übrigen Bezugszeichen entsprechen denen der Abb. i. Die Erfindung ist nicht beschränkt auf Anordnungen, auf die oben näher Bezug genommen ist, sondern sie ist allgemein auf Anordnungen zur Strom- oder Periodenumformung anzuwenden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zum Betrieb von Umformungseinrichtungen mit gesteuerten Entladungsstrecken, insbesondere gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladurgsstrecken, bei denen ein die Kommutierung bewirkender EMK-Träger parallel zur Gleichstromdrossel bzw. in Reihe mit der Speisespannung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Kommutierung erforderliche Zusatzspannung mittels transformatorischer Kopplung einer Spannungsquelle (einem EMK-Träger) entnommen wird. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Entnahme der Zusatzspannung aus einer Spannungsquelle (M) dienende Transformator (fr) derart ausgebildet und geschaltet ist, daß er die Bildung der für die Zusatzspannung vorgeschriebenen Kurvenform unterstützt. 3. Anordnung nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator derart gewählt ist, daß infolge Lbersättigung die gewünschte Kurvenform der Zusatzspannung aus der Kurvenform der Spannungsquelle für die Zusatzspannung erzielt wird.