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Einrichtung zur Regelung eines Um*ehrstromrichters Mit Stromrichtern
lassen sich Regelaufgaben lösen, die mit anderen Einrichtungen nur schwer zu erfüllen
sind. So bereitet es keine Schwierigkeiten, seinen über Umkehrstromrichter gespeisten
Gleichstrommotor in der Drehzahl mit einer außerordentlichen Gienauigkeit, beispielsweise
i0/00, zu regeln. In anderen Fällen .eignen sich Stromrichter besonders für sehr
schnelle Regelaufgaben, wie z. B. die Stoßerregung von Generatoren. Man erhält besonders
einfache Verhältnisse bei extrem hohen Regelgenauigkeiten, wenn zur Regelung des
Stromrichters ein sog. Röhrenregler verwendet wird. Ein grundsätzliches Schaltbild
eines von einem Röhrenregler geregelten Stromrichters ist in Abb. i dargestellt.
Der Hauptstromrichter i wird mittels Hilfsentladungsstnecken z gesteuert, die dafür
sorgen, da;ß die den Gittern des Hauptstromrichters zugeführten Steuerimpulse die
genügende Steilheit besitzen (Stoßsteuerung). Der eigentliche Röhrenregler 3 wirkt
auf die jeder Anode bzw.- den zugehörigen Steuergittern des Hauptstromrichters zugeordnete
Hilfsentladungsstrecke. In Abb. i ist der Röhrenregler ,als einstufiger Verstärker
dargestellt. Der Hochvakuumröhre des Verstärkers wird im Gitterkreis die Differenz
zwischen dem Istwert und dem Sollwert der zu regelnden Größe zugeführt. Die erstere
Größe ist gegeben durch die Spannung am Wider. stand q., die zweite durch die Spannung
der Batterie 5. Die Differenz dieser beiden Spannungen wird im Verstärker genügend
verstärkt und tritt am Ausgangswiderstand G des Verstärkers als eine entsprechend
hohe Gleichspannung in Erscheinung. Mit dieser veränderlichen Gleichspannung werden
die Hilfsentladungsstrecken nach dem Prinzip der sog. G.-W.-Müller-Steu,erung (Patent
598 äoo) gesteuert und geben ihrerseits über die Gittertransformatoren 7 eine Steuerspannung
spitzer Form an die Hauptentladungsstrecken ab.
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Die bisherige Anordnung eignet sich für Stromrichter, bei denen nur
ein Stromrichtergefäß; s:ei es in der Gleichrichter- oder Wechselrichters.
chaltung,
verwendet wird. Verschiedene Stromrichter erfordern aber einen sog. Umkehrbetrieb,
bei dem von vornherein zwei Stromrichtergefäße vorgesehen werden müssen, von denen
das eine im Gleichrichterbetrieb, das andere im Wechselrichterbetrieb arbeitet.
Sollen mit einem derartigen Umkehrstromricht:er die erwähnten Regelbedingungen hoher
Genauigkeit oder großer Regelgeschwindigkeit erfüllt werden, so müssen im allgemeinen
jeweils beide Gefäße gleichmäßig geregelt werden können. Gemäß der Erfindung wird
daher zur Regelung der Gleichrichter- und Wechselrichtergruppe des Umkehrstromrichters
ein gemeinsamer Röhrenregler mit einem angezapften Ausgangswiderstand verwendet,
dessen Anzapfung an die Kathoden der Hilfsentladungsstrecken und dessen Enden unter
Zwischenschaltung einer Steuterwechselspannung an die Gitter der Hilfsentladungsstrecken
angeschlossen sind. Zur Erzielung einer Leistungsumkehr in jeder der beiden Gruppen
werden in die Gitterkreise der Hilfsentladungsstrecken weitere Vorspannungen geeigneter
Größe und Polarität :eingeschaltet.
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An Hand der Abb. 2 und q. und der dazugehörigen Kurvenbilder in den
Abb.3 und 5 sei die Erfindung näher erläutert. In Abb.2 erhält jedes Stromrichtergefäß
i' bzw. i" des Umkehrstromrichters eine besondere Gruppe 2' bzw. --"von Hilfsentladungsstrecken.
Zur Erzielung eines größeren Aussteuerungsbereiches kann sämtlichen Phasen der Anodenwechselspannung
der Hilfsentladungsstrecken eine gemein.sam,e Hilfsgleichspannung 8 von einer solchen
maximalen Größe überlagert werden, daß die Anodenspannung jeder Hilfsentladungsstrecke
noch einen sicheren Nulldurchgang hat. Beide Gruppen von Hauptentladungsstrecken
werden erfindungsgemäß von dem gemeinsamen Röhrenregler 3 beeinflußt, und zwar wird
der Ausgangswiderstand u, b des Verstärkers aus zwei in Reihe ge-1 schalteten
Widerständen 6', 6" gebildet, die an ihrem Verbindungspunkt angezapft werden. Die
beiden Endpunkte des Widerstandes werden mit den Hilfsentladungsstrecken in derselben
Weise verbunden, wie dies in Abb. i bereits gezeigt ist. Diese einfache Maßnahme
ist möglich, wenn die Kathoden der Hilfsentladungsstrecken auf demselben Potential
sein können. Dies ist jedoch in der Anordnung nach Abb.2 der Fall, obwohl die Kathoden
der Hauptgefäße entsprechend der Umkehrstromrichterschaltung verschiedenes Potential
besitzen, da der Stromkreis-der Hilfsentladungsstrecken durch die Gittertransformatoren
7 von dem Stromkreis der Hauptgefäße getrennt ist. Der Anzapfpunkt der Widerstände
6', 6" ist mit den Kathoden der Hilfsgefäße verbunden. Wie aus der Abb.2 zu :ersehen
ist, erhält das eine Stromrichtergefäß vom Teilwiderstand 6' :eine negative Vorspannung,
während gleichzeitig das andere Stromrichtergefäß vom Teilwiderstand 6" eine positive
Gittervorspannung erhält. Liegt die Anzapfung genau in der Mitte, dann sind die
Vorspannungen beider Gefäße der Größe nach gleich. Dadurch und durch die verschiedene
Polarität dieser Vorspannungen wird erreicht, daß die eine Gruppe von Hauptentladungss.trecken
genau so weit als Gleichrichter ausgesteuert wird, wie die andere als Wechselrichter
arbeitet. Die übrigen Bezugszeichen des Röhrenreglers entsprechen denen der Abb.
i. In Abb. 3 sind die Zündpunkte beider Hilfsentladungsstrecken für einen bestimmten
Wert der Verätärkerausgangsspannung ab eingetragen. Die Hilfsentladungsstrecke 2'
erhält vom Widerstand 6' eine negative Vorspannung U- a und gibt dementsprechend
zum Zeitpunkt 1a einen Steuerimpuls auf die zugehörig e Hauptentladungsstrecke i',
der diese im Wechselrichterbetrieb aussteuert. Umgekehrt erhält die andere Hilfsentladungsstr:e.cke
2" vom Widerstand 6" eine positive Vorspannung Ob und zündet demgemäß die
zugehörige H.auptentladungsstrecke i" zum Zeitpunkt 1b im Gleichrichterbetrieb.
Dabei wurde, wie in Abb.3 dargestellt, vorausgesetzt, daß die Gitterwechselspannung
E., symmetrisch zur Anodenspannung E" der Hilfsentladungsstre.cken liegt. Man erkennt
aus Abb. 3, daß, :eine Vergrößerung der Verstärkerausgangsspannung ein stärkeres
öffnen des Gleichrichters und ein entsprechendes Sperren des Wechselrichters zur
Folge hat. Bei einer Verringerung der Verstärkerausgangsspannung (Spannung zwischen
a und b) rücken die Zündpunkte gleichmäßig näher zusammen, d. h. der Gleichrichter
wird stärker gesperrt und der Wechselrichter entsprechend mehr freibegeben. Die
vom Gleichrichter erzeugte Gleichspannung und die entsprechende Gegenspannung des
Wechselrichters sind unter diesen Umständen, abgesehen von dem Lichtbogen.abfall
in beiden Gefäßen, einander immer gleich.
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In der Anordnung nach Abb. 2 werden zwar beide Gefäße des Umkehrstromrichters
in der richtigen Weise gesteuert und geregelt, doch ist es dabei noch nicht möglich,
das als Gleichrichter arbeitende Gefäß durch den Röhrenregler in We.chselrichterbetrieb
überzuführen und umgekehrt. Dies wird erst durch eine Anordnung erreicht, wie sie
in Abb. q. gezeigt ist. In der Anordnung nach Abb. 2 kann der Punkta gegenüber der
Kathode der Hilfsentladungsstrecke 2' nur ein negatives Poten- i tial annehmen,
während der Funktb immer positiv bleiben muß, da der Strom durch die
Verstärkerröhre
nur in ,einer Richtung zu fließen vermag. Durch die nach Abb. q. vorzusehenden zusätzlichenGleichsp,annungsquellen
g' und g" wird .aber diese Beschränkung beseitigt, und Punkt a kann in seinem Potential
von Minus, nach Plus wechseln; entsprechend wechselt dabei Punkt b um dieselben
Beträge von Plus nach Minus. Die übrigen Bezugs-, seichen der Abb. ¢ entsprechen
denen der Abb.2. In Abb.5 ist in der gleichen Art wie in Abb.3 die Wirkungsweise
der zuletzt beschriebenen Anordnung für verschiedene Betriehsverhältnisse dargestellt.
Im Fall a ist vorausgesetzt, daß an 6' eine Spannung von - Zoo Einheiten ,auftritt,
während die Batterie g' eine Spannurig von + zoo Einheiten. besitzen soll. Die resultierende
Spannung des Punktes a gegenüber der Mittelanzapfung ist somit - ioo Einheiten.
Ähnlich findet man, daß der Punkt b gleichzeitig ein Potential von -f- ioo Einheiten
führt. Im Falle ß sind die Teilspannungen an 6' und 6" - ioo Einheiten bzw. -f-
ioo Einheiten und damit die resultierende Spannung von a und b gegenüber der Mittelanzapfung
gleich Null. Im Falle y treten ähnliche Verhältnisse wie bei a ein, nur daß jetzt
die Polaritäten von a und b vertauscht sind und damit teer ursprüngliche
Gleichrichter zum Wechselrichter und der Wechselrichter zum Gleichrichter ;geworden
ist.
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Es wurde bisher immer vorausgesetzt, daß die Gitterwechselspannung
symmetrisch zur Anodenspannung der Hilfsentladungsstrecken liegt. In den Abb. 3
und 5 beträgt beispielsweise die- Phasenverschiebung lzwischen Anoden- und Gitterwechselspannung
genau 9o°. Desgleichen ist angenommen worden, daß 6'= 6" ist. Es kann unter Umständen
von Vorteil sein, von dieser Symmetrie @etwas abzuweichen, um auf diese Weise den
Umlaufstrom zwischen dem Gleichrichter und dem Wechselrichter des Umkehrstromrichters.
zu beeinflussen. Ebenso wirkungsvoll läßt sich diese Beeinflussung des Umlaufstromes
auch erreichen, wenn die Gleichspannung g' von der Gleichspannung g" etwas verschieden
gemacht wird. Auf diese Weise kann beispielsweise der Eilifluß des Lichtbogenabfalles
der beiden Stromrichterge£äße kompensiert werden. Es kann aber auch erreicht werden,
daß praktisch überhaupt kein Umlaufstrom -zustande kommt, indem die Wechselrichtergegensp,annung
immer höher gehalten wird als die Gleichrichterspannung. Letzteres wird beispielsweise
erreicht, indem die Gleichspannung 9' größer gemacht wird als die Gleichspannung
9".