DE714478C

DE714478C - Arrangement for forced commutation in converters

Info

Publication number: DE714478C
Application number: DEST57170D
Authority: DE
Inventors: Ake Karsberg; Uno Lamm
Original assignee: STALTURBINE GmbH
Current assignee: STALTURBINE GmbH
Priority date: 1937-02-27
Filing date: 1938-02-26
Publication date: 1941-11-29

Description

Anordnung zur erzwungenen Kommutierung bei Stromrichtern Es ist bekannt, für die erzwungene Kommutierung bei Stromrichtern einen Kondensator zu verwenden, der während der Kom-1nutier ungszeiten eine Spannung zwischen die brennende Anode und die in der Stromführung folgende Anode einführt, zwischen den Kommutierungszeiten dagegen vom Wechselstromnetz entkoppelt ist. Es ist auch bekannt, einen solchen Kondensator auf einen induktiven Belastungskreis parallel zum ArbeitsstrGmkreis arbeiten zu lassen, damit sein Spannungsverlauf während der Entladungszeit im wesentlichen unabhängig von der Belastung des Stromrichters wird. Gemäß vorliegender Erfindung wird eine derartige Unabhängigkeit von der Belastung in einer anderen, schärfer steuerbaren Weise dadurch erreicht, daß mehrere ventilgesteuerte, Kapazitäten oder Induktanzen enthaltende Strombahnen vorhanden sind, von denen mindestens eine den Kommutierungsstrom führt, während die übrigen derart gesteuert werden, daß die gewünschte Lastunabhängigkeit der Kommutierungskon.densatorspannung erreicht wird.Arrangement for forced commutation in converters It is known to use a capacitor for the forced commutation of converters, voltage between the burning anode during the communication times and introduces the following anode in the current conduction, between the commutation times on the other hand, is decoupled from the alternating current network. It is also known to be such Capacitor on an inductive load circuit parallel to the work circuit to let work, so that its voltage curve during the discharge time essentially becomes independent of the load on the converter. According to the present invention such independence from the burden in another becomes sharper controllable manner achieved in that several valve-controlled, capacities or Current paths containing inductances are present, at least one of which denotes the Commutation current leads, while the rest are controlled in such a way that the desired Load independence of the commutation capacitor voltage is achieved.

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sind in Abb. z bis .I der Zeichnung schematisch dargestellt.Various embodiments of the invention are shown in Figs. Z to .I the drawing shown schematically.

In sämtlichen Ausführungsformen bezeichnet r das Ventilgefäß des Stromrichters und 1o dessen Kathode. Mit 21, 22 b.zw. 21 bis 2< sind die ventilseitigen Wicklungen des Haupttransformators bezeichnet. In Abb. r hat das Ventilgefäß zwei Hauptanoden 1i, 12, die den Strom während je einer Halbperiode führen sollen und die an je eine Hälfte 2t, 22 einer Transformatorav icklung angeschlossen sind, der eine nicht dargestellte einphasige, an das Netz angeschlossene Wicklung (Primäres icklung bei Gleichrichtung, Sekundärwicklung lyei Wechselrichtung) entspricht. Die bei erzwungener Kommutierung im allgemeinen erforderlichen Anordnungen zur Sperrun-` der Anoden wahrend gewisser Zeiträume, ,vie Gitter o. dgl., sind in der Zeichnung nicht dargestellt, da ihre Bauart und Betätigungsweise von der Erfindung nicht berührt den. Es ist bekannt, atz den Nullpunkt ziviscben den beiden Wicklungshälften 2i, 22 eine sogenannte Cbergangsanode anzuschlieLJen, über die ein Kondensator entladen wird, uzn die Kommutierung zwischen den b;2i<len Hauptailoden zu erzwingen, und die bei meliranodigen Ventilgefä;;lezz in demselben Gefäß wie die Hauptanoden oder auch in einem besonderen Ventzlgefaß angeordnet sein kann. Uni hierbei die Ladespannung des Kondensatct's iln wesentlichen unabhängig von der Belastung zu machen, werden in dieser Ausführungsforrn der Erfindung mehrere derartige Kondensatoren 31, 32, 33, 3-1 parallel geschaltet, und jeder arbeitet auf eine t'bcrgangsazlode 4f, ..12, 43, .l4, wobei eine grmF Jere oder kleinere Anzahl von flbergangsanoden je nach der Höhe der Belastung freigegeben werden. Die Kapazitäten der Kondensatoren können in einem gewissen Verhältnis abgemessen sein, beispielsweise wie die Gewichte eines Gewichtsatzes oder im Verhältnis 1 :-2 : .1 : 8 usw., wodurch plan mit einer verhältnismäßig geringen Anzahl eine Feinregelung innerhalb eines weiten Bereiches erhalten kann.In all embodiments, r designates the valve vessel of the converter and 1o its cathode. At 21, 22 or 21 to 2 <are the valve-side windings of the main transformer. In Fig. R, the valve vessel has two main anodes 1i, 12, which are supposed to carry the current for a half period each and which are each to one Half 2t, 22 of a transformer winding are connected, the one not shown single-phase winding connected to the mains (primary winding with rectification, Secondary winding corresponds to lyei reversing direction). The one with forced commutation generally required Arrangements for locking the anodes during certain periods of time, like grids or the like, are not shown in the drawing, since their design and mode of operation of the invention does not affect the. It is known, atz the zero point ziviscben the two winding halves 2i, 22 a so-called Connect the transition anode, via which a capacitor is discharged, for commutation between the b; 2i <len main alezzles, and those in meliranodic valve vessels ;; lezz in the same vessel as the main anodes or in a special ventilator can be arranged. Uni in this case the charging voltage of the capacitor is essential To make them independent of the load, are in this embodiment of the invention a plurality of such capacitors 31, 32, 33, 3-1 are connected in parallel and each works on a t'bcrgangsazlode 4f, ..12, 43, .l4, with a grmF Jere or smaller Number of transition anodes to be released depending on the level of load. the Capacities of the capacitors can be measured in a certain ratio, for example like the weights of a weight set or in the ratio 1: -2: .1 : 8 etc., which means that fine control is possible with a relatively small number of them can be obtained within a wide range.

Abb. 2 zeigt einen Stromrichter mit zwei ldauptarloden i 1, 1-2, einer Cbergangsanode 4o und einem einphasigen Transformator mit den Wicklungsteilen 21, 22. Der Kondensator 30 für die Speisung der Übergangsanode hat einen zweiten Entladungskreis, der eine Induktanz 53 und eine besondere Ventilstrecke 70 enthält, so daß er nach der Entladung gesperrt werden kann. Dieser Ezltladungskreis tritt in Wirkung, sobald der Strom durch die Cbergangsanode nicht den Höchstwert erreicht. Die Ladung erfolgt dann über eine Induktanz 54. und eine andere Ventilstreclze 71, deren Anode an die Kathode des Hauptventilgefäßes angeschlossen ist. Mit genau der dargestellten Schaltung eignet sich dieser Strcinriclzter besonders zum Arbeiten mit voller Herabsteuerung der Spannung, beispielsweise als I'hasenkonzpensator eines \@'eclzselstrczzzizetzes znit kurzgeschlossener GIEichstrcmse.ite, aller durch den Anschluf der Anode der @-entilstreclze 7 1 an einen Punkt anderen Potentials, der beispielsweise durch einen Hilfsgleichrichter geschaffen wird, kann die Schaltung bei Leder beliebigen @_rleichspannung befrierligcn.l arbeiten.Fig. 2 shows a converter with two ldauptarloden i 1, 1-2, a transition anode 4o and a single-phase transformer with the winding parts 21, 22. The capacitor 30 for supplying the transition anode has a second discharge circuit, which has an inductance 53 and a special Contains valve path 70 so that it can be blocked after discharge. This discharge circuit takes effect as soon as the current through the transition anode does not reach its maximum value. The charging then takes place via an inductance 54 and another valve block 71, the anode of which is connected to the cathode of the main valve vessel. With exactly the circuit shown, this circuit is particularly suitable for working with a full downward control of the voltage, for example as a phase concen- trator of a circuit with a short-circuited DC line, all by connecting the anode of the valve line 71 to another point Potential, which is created for example by an auxiliary rectifier, the circuit can work with leather any @_rleichspannung befrierligcn.l.

Abb. 3 zeigt eine zur Abb. -2 izzz wesent Eichen analoge Schaltung, allerdings mit der Alz;inclerung, daF1 der Kondensator Sb traps , fcrzlzatoriscli sowohl an zwei LTbergangsancen .11, .12 als auch an zwei 1dilisventilstreeken für die Entladung angeschlossen ist. welch letztere deshalb in dem Hauptgefäß angecrdzzet sein können. Sie bestehet. Tals der, _@lzodtzl 7 2 und 73) und der Hauptkathode i(-). inz übrigen ist der Hauptstrotnriclzter sechsancdig, Anoden ii bis i6, und dreiphasig und L-sitzt eine Saugdrossel27. Die Hilfsv@zztilstrccl;ezl 72, 73 für die Entladung sind all je ein Ende einer Wicklung des Transformators 28 angeschlossen, deren Xullpunla über eine Gleichspanntzngsquelie 74 und eine Induktanz 55 an die Kathode angeschlossen ist. Die Gleichspannungsquelle ist eigentlich mir bei niedriger Belastung notwendig. Bei t-crlz.iltzziszzzähig hoher Belastung kann znan irnnzer, nachdem die lz@treftende Hilfsanode '72 oder 73 nach wesentlicher Umladung des hcndensators So erloschen ist, die L'bergangsazzcdegenüg@nd lange weiter brennen lassen. um die Überladung zu bewirken, die zum Decken vier Verluste der betreffenden Stromkreise' erforderlich ist. Bei sehr niedriger Belastung kann Gier Strom in der Übergangsanc(le hierzu ungenügend werden, und es kann deshalb notwendig «erden, die Brezzzzzeit der Anoden 72, 73 durch die Einführung der Gleichspaimungsquelle 7.;. zu verlängern. Die Anoden ;2, 73 arbeiten zusammen mit letzterer als ein Wechselrichter, aber dieser l:.ann. auch durch einen Umrichter ersetzt werden, der voll einer Wechselspanniuzgsquelle primär gespeist wird. Eine derartige Ausführungsform zeigt Abb. -1, die gegenüber Abb.3 auch die hiervon unabhängige Abihzderung zeit, daß die mittelbare Komznutitrung über eine Übergangsstrecke durch eine unmittelbare erzwungene Kolnznutierun,-ersetzt worden ist. ` Der Stromrichter nach Abb. 4 ist sechsanoclig, .-inoden i i bis 16, und seine T ransforzzzatcnvicklungen sind in zwei Dreiphasengruppen 21 bis 23 und 24 bis 26 unterteilt. deren Sternpunkte durch eine spannungsteilende Transforznatorwicklung 29 znitCinander verbunden sind, aber wie sonst bei unmittelbar erzwungener Kommutierung durch Zusatzspannungen im Nullpunkt dient die Wicklung 29 nicht als Stromsauger, sondern statt dessezz zur Einführung der Zusatzspannungen, die eine Kammutiertuig des @-tremts von dem einen Dreipliasenstern zum znderen bewirken, so daß der Stroinricbter jechspha sig arbeitet. Diese Spannungen werlen mittels des Kondensators 30 erzeugt, der transfurmatorisch durch die Wicklungen 35. ?,6 über die Hilfsanoden 75 bis 78 aufgeladen .ind entladen wird. Die primäre Quelle dieser i Ladung und Entladung besteht aus einem @@'eclzselstrczn von den Kleznnlen 8n. der über die Anoden 75 bis 78 und den Transformator 81 auf die Eigenfrequenz. des Kondensatorkreises umgerichtet wird. Hierdurch werden die Verluste im Schwingungskreis sowie der Energiebedarf der Wicklung 29 gedeckt. Man kann die Sache vielleicht am einfachsten d( rart sehen, daß die Spannung des vom Transformator 81 und von den Anoden 75 bis 78 zusammen gebildeten Gleichrichters sich zur Spannung auf den Außenpolen der mit der Induktanz 55 verbundenen Transformatorwicklung 36 addiert und dadurch dasselbe Ergebnis wie die Gleichstromquelle 7.4 in Abb.3 herb--iführt, welche die Spannung an der Mitte der entsprechenden Wicklung erhöht, nämlich daß die Brennzeit der gelegentlich brennenden Anode so viel verlängert wird, wie für die Ladung des Kondensators 3o auf die volle Spannung erforderlich ist.Fig. 3 shows a circuit that is essentially analogous to Fig. -2 izzz, but with the indication that the capacitor Sb traps, fcrzlzatoriscli is connected to two transition channels 11, 12 as well as to two dilis valve branches for the discharge. which latter can therefore be attached to the main vessel. She persists. Tals der, _ @ lzodtzl 7 2 and 73) and the main cathode i (-). Incidentally, the main flow controller is six-sided, anodes II to I6, and three-phase and L-seated a suction throttle27. The auxiliary voltages 72, 73 for the discharge are each connected to one end of a winding of the transformer 28, the terminal of which is connected to the cathode via a DC voltage source 74 and an inductance 55. The DC voltage source is actually necessary for me when the load is low. In the case of a high load, which is very high, the transitional anode can continue to burn for a long time after the auxiliary anode that hits it in '72 or 73 has gone out after a substantial reloading of the auxiliary capacitor. to cause the overcharge required to cover four losses in the relevant circuits. At a very low load, the greed current in the transition range can be insufficient for this purpose, and it may therefore be necessary to extend the brezzz time of the anodes 72, 73 by introducing the constant-voltage source 7.;.. The anodes; 2, 73 work together with the latter as an inverter, but this one can also be replaced by a converter that is primarily fed by an alternating voltage source. that the indirect commercialization has been replaced by a direct, forced distribution through a transition section. The converter according to Fig. 4 is six-in the star points of which are connected to a voltage-dividing transformer winding 29 with Sinander, but as is otherwise the case with directly forced commutation tion by additional voltages in the zero point, the winding 29 does not serve as a current sucker, but instead dessezz for the introduction of the additional voltages, which cause a combative of the @ -tremts from one triangular star to the igniter, so that the Stroinricbter works jechspha sig. These voltages are generated by means of the capacitor 30 , which is charged and discharged through the windings 35, 6 via the auxiliary anodes 75 to 78 in terms of transmission. The primary source of this charge and discharge consists of an eclzselstrczn from the Kleznnlen 8n. via the anodes 75 to 78 and the transformer 81 to the natural frequency. of the condenser circuit is converted. This covers the losses in the resonant circuit and the energy requirements of the winding 29. Perhaps the easiest way to see it is that the voltage of the rectifier formed by the transformer 81 and by the anodes 75 to 78 is added to the voltage on the outer poles of the transformer winding 36 connected to the inductance 55, and thus the same result as the Direct current source 7.4 in Fig. 3 brings about, which increases the voltage at the center of the corresponding winding, namely that the burning time of the occasionally burning anode is extended as much as is necessary to charge the capacitor 3o to full voltage.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for forced commutation in converters with the help of a capacitor that generates a voltage during the commutation times between the burning anode and the anode following in the current conduction and its voltage is essentially independent of the load on the converter changes, but decoupled from the AC network between the commutation times is, characterized in that several valve-controlled, capacitances or inductances Containing current paths are available, of which at least one is the commutation current leads, while the rest are controlled in such a way that the desired load independence the commutation capacitor voltage is reached.

2. Arrangement according to claim i for converters with transition anode, characterized in that the commutation capacitor is composed of several capacitors connected in parallel, which extend over Discharge separate transition anodes.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that that the capacitors connected in parallel have different sizes, -n and such are graded against each other so that they continue to change the capacity within Allow limits with a small number of units. . .I. Approval according to Claim i, in which a common capacitor is one or more to the commutation circuit has parallel, valve gcstcu - rt @ e, inductance-containing load circuits, characterized in that these load circuits also contain additional voltage sources, their mean potential in relation to the cathode potential of the valve sections influence.