DE736038C - Verfahren zum Parallelbetrieb von Umrichtern mit anderen Stromrichtern oder Umformern - Google Patents

Verfahren zum Parallelbetrieb von Umrichtern mit anderen Stromrichtern oder Umformern

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DE736038C
DE736038C DES118962D DES0118962D DE736038C DE 736038 C DE736038 C DE 736038C DE S118962 D DES118962 D DE S118962D DE S0118962 D DES0118962 D DE S0118962D DE 736038 C DE736038 C DE 736038C
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Germany
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Expired
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DES118962D
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Max Bosch
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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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
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/005Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases using discharge tubes

Landscapes

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

Description

  • Verfahren zum Parallelbetrieb von Umrichtern mit anderen Stromrichtern oder Umformern Es ist bekannt, daß Wechselstromnetze verschiedener Frequenz und- gegebenenfalls auch verschiedener Phasenzahl durch Freduenzumformer gekuppelt werden können, die mit steuerbaren Entladungsstrecken, insbesondere mit gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsstrecken, arbeiten. Diese Umformer, meist Umrichter genannt, sind von wichtiger Bedeutung für die Kupplung zwischen Einphasenbahnnetzen ün-d den Drehstromnetzen der Landesenergieversorgung. In diesem Falle handelt es sich dann um eine Dreiphasen-Einphasen-Umrichtung unter gleichzeitiger Verminderung der Frequenz, beispielsweise von 5o Hertz auf i62,/3 Hertz.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Parallelbetrieb des Umrichters mit anderen Stromerzeugern oder Umformern.. Gemäß der Erfindung werden die Zündzeitpunkte der Entladungsstrecken des Umrichters stromabhängig derart verschoben, daß der innere Spannungsabfall des Umrichters ganz oder zumindest annähernd ganz kompensiert wird, und außerdem wird zusätzlich noch dafür gesorgt, daß der=-Umrichter einen induktiven Spannungsabfall erhält. Dieses .kann entweder ebenfalls durch strofabhängige Steuerungsmittel für die Zündzeitpunkte der Entladungsstrecken oder durch Reihenschaltung einer Dross@lspule-geschehen. Von anderen bekannten Umrichtersteuerungen, bei denen eine stromabhängige - Beeinflussung der Steuermittel des Umrichters vorgesehen ist, unterscheidet sich die Erfindung dadurch, daß die stromabhängige Steuerung verwendet wird, um zur Lösung der Aufgabe des Parallelhetriebes den inneren Spannungsabfall des Umrichters bzw.- der Umrichter-Entladungsstrecken auszugleichen.
  • Der Erfindung liegen Erkenntnisse zugrunde, deren wichtiges Ergebnis darin zu sehen ist, daß ein Frequenzumformer, der mit steuerbaren Entladungsstrecken arbeitet, sich. betriebsmäßig in mancher Hinsicht ganz wesentlich von anderen Umformern bekannter Art, insbesondere von Umformern, die mit umlaufenden Maschinen - arbeiten, unterscheidet: Die Erkenntnisse wurden aus Erfahrungen mit dem Parallelbetrieb eines Umrichters mit anderen Stromerzeugern gewonnen. Die Versuche erstreckten sich dabei insonderheit auf die Verwendung eines Umrichters zur Kupplung zwischen einen Drehstromnetz-und einem Einphasenbahnnetz unter ,der Voraussetzung, daß der Umrichter asynchron arbeitet, daB also zwischen -der Frequenz ,der Einphasenspannung und der Frequenz des Drehstromnetzes leine festliegende Beziehung' besteht, und unter der weiteren Voraussetzung; daß es sich bei dem Einphasenbahnnetz nicht um ein unabhängiges Netz, sondern um ein Netz handelt, -welches auch noch von anderen Stromerzeugern, beispielsweise von Einphasenbahngeneratoren, gespeist wird, so daß die Betriebsgrößen des Bahnnetzes, insbesondere Wirk- und Blindleistung, sowie die Frequenz des Bahnnetzes nicht ausschließlich durch den Umrichter bestimmt sind. Es sei bemerkt, daß die Einführung des Umrichters in die allgemeine Bahnstromversorgung erst dann in größerem Umfange gelingen kann, wenn der Umrichter die Forderungen, welche bei dem vorstehend gekennzeichneten Betrieb auftreten, ebenso befriedigend erfüllt, wie dies heute bei Netzkupplungsümformern mit umlaufenden Maschinen der Fall ist. Das Verfahren nach der Erfindung, welches diesen Betrieb besonders berücksichtigt, ist daher für die Anwendung der Umrichter zur Kupplung zwischen Wechselstromnetzen von erheblicher Bedeutung.
  • Die Erfindung sei an Hand der in der Zeichnung dargestellten Diagramme näher erläutert. Abb. i zeigt die Strom- und Spaniiungskurven eines Umrichters, beispielsweise eines sog. Steuerumrichters, bei dem den einzelnen Entladungsstrecken der beiden Umrichterteilstromkreise Wechselspannungen gleicher Amplitude zugeführt werden und die Kurvenform auf der Ausgangsseite des Umrichters durch unterschiedliche Aussteuerung- der einzelnen Entladungsstrecken erzielt wird. Die Sinuslinien z und a entsprechen den von den beiden TJmrichterteilstromkreisen abgegebenen Spannungen. Bekanntlich ist zwischen beiden Spannungen ein geringer Amplitudenabstand, der sog. Steuerabstand, auch Respektabstand genannt, notwendig," um Schwierigkeiten zu begegnen, die durch Ausgleichsströme innerhalb der Umrichteranordnung - entstehen können. Unter- den Spannungskurven ist die Stromkurve 3 gezeichnet unter der Voraussetzung, daß es sich um Wirkbelastung des ZTmrichters handelt, daß also Strom und Spannung in Phase sind.
  • Die Spannungskurve q. gibt die bei der Belastung durch den Strom 3 entstehende T-Tmrichterspannung an. In dem Umrichter tritt ein Spannungsabfall auf, der von der Größe des Stromes abhängig ist und die Differenz zwischen den-Spannungskurven z und 2 und der Spannungskurie -4 in der in Abb. i dargestellten Form ergibt.
  • In Abb. a ist die Stromspannungscharakteristik des Umrichters unter den für Abb. i angenommenen Voraussetzungen dargestellt. Als Ordinaten sind Spannungen, als. Abszissen Ströme eingezeichnet. Das Diagramm zeigt, daß die Umrichterspannung bei 'vVirkbelastung mit zunehmendem Strom abnimmt, wobei es sich um Spannungsabfälle handelt, die j e nach der Spannung, für die der Umrichter bemessen ist, einen mehr oder weniger großen Prozentsatz darstellen können.
  • In. Abb. 3 sind die an Hand der Abb. i und z geschilderten Verhältnisse im Vektordiagramm dargestellt: U, ist die Leerlaufspannung des Umrichters, J der mit dieser Spannung gleichphasige Strom, AU ist der Spannungsabfall, =der dem Strom J proportional und der Spannung U, entgegengesetzt gerichtet ist. Die vom Umrichter abgegebene Spannung ist U als Differenz zwischen U, und A U.
  • Aus den @Abb. z bis 3, insbesondere dem Diagramm der -Abb. 3, ergibt sich, daß sich der Umrichter bei Wirkbelastung wie ein rein Ohmscher Widerstand ohne jeden induktiven Spannungsabfall verhält.
  • Die Abb. 4., 5 und 6 entsprechen in, ihrer Anordnung den Abb. i bis 3, nur daß jetzt angenommen ist, daß zwischen Strom und Spannung des Umrichters eine Phasenverschiebung von go° besteht.
  • In Abb.4 sind wieder die beiden Spannungskurven i und 2 der beiden Teilstromkreise des Umrichters als Sinuslinien eingezeichnet. Die Kurve 5 gibt bei der angegebenen Lage der :Stromkurve 6 die vom Umrichter abgegebene Spannung an. Die Kurve 5 entsteht dabei ebenso wie die Kurve .1. in Abb. i durch den inneren Spannungsabfall des Umrichters, jedoch ist das Endergebnis Nv esentlich verschieden von dem der Abb. i. Der Mittelwert bzw. der Effektivwert der @Ärechselspannung 5 ist praktisch ebenso groß Nvie bei den Kurven i und 2. . Der Spannungsabfall ergibt keine Änderung der vom Umrichter abgegebenen Spannung der Größe nach, sondern nur eine Änderung der Phasenlage der Umrichterspannung. Es folgt daraus die Charakteristik der Abb. 5, welche für Blindbelastung bzw. induktive Belastung des Umrichters gilt, und zeigt, daß die Urrichter'spannung über- den ganzen Belastungsbereich unverändert ist.
  • In Abb. 6 ist mit den gleichen Bezeichnungen wie Abb. 3 das .Vektordiagramm bei induktiver Belastung eingezeichnet. Der Strom ist gegenüber der Spannung um go° in der Phase verschoben. Der Spannungsabfall AU steht dementsprechend auf, den, Spannungsvektoren senkrecht.
  • Aus den Diagrammen der_Abb. i bis 6 ergibt sich,. daß der Umrichter in seinem Betriebsverhalten keineswegs mit anderen Stromerzeugern oder Umformern übereinstimmt; denn ihm fehlt das kennzeichnende Merkmal, das bei allen umlaufenden Maschinen infolge der für den Betrieb dieser Maschinen notwendigen magnetischen Felder stets vorhanden sein müß, nämlich der vorwiegend induktive. Spannungsabfall- der Umformer-- Ein Maschinenumformer hat somit, bezogen auf die Wechselstromnetze, an die er angeschlossen ist, im wesentlichen die Eigenschaften eines induktiven Widerstandes, während der Uririchter einen induktionslosen Widerstand darstellt. --Dieser Unterschied der beiden Umformerarten ist, abgesehen von" Fragen des Wirkungsgrades, nicht entscheidend, wenn der Umrichter allein das Sekundärnetz speist, er ist- aber von ganz wesentlicher Bedeutung, wenn der Umrichter mit anderen Stromerzeugern oder Umformern zu= sammenarbeiten soll. In diesem Falle kann der Betrieb nur' dann durchgeführt werden, -wenn das Steuerverfahren -der Erfindung an-,gewendet wird und- wenn durch .dieses Ver: fahren das Betriebsverhältnis des Umrichters dahingehend abgeändert wird, daß auch dieser Umformer einen im wesentlichen indulctiven Widerstand für. die Wechselstromnetze darstellt, an die er angeschlossen ist. Das wird gemäß der Erfindung, wie bereits erwähnt wurde, dadurch erreicht daß durch stromabhängige Steuerungsmittel der `innere Spannungsabfall des - Umrichters ganz oder zumindest annähernd ganz kompensiert wird und daß außerdem ein künstlicher induktiver Spannungsabfall erzeugt wird. Beides läßt sich bei dem Steuerumrichter dadurch erreichen, daß die - Ziindzeitpunkte der Entladungsstrecken des Umrichters stromabhängig verschoben werden. Die Verschiebung wird zum Ausgleich des inneren Sparinüngsabfalles, d. h. zur Kompoundierung des Um-'tichters; von dem in den T-Tmrichterentladungsstrecken fließenden Strom abhängig gemacht, während der induktive Spannungsabfall des Umrichters dadurch erreicht werden kann, -daß mit dem Umrichter eine Drosselspule in Reihe -geschaltet wird und ,daß die den Umrichter steuernde Spannung hinter dieser Drosselspule abgenommen wird. Bezogen auf einen Dreiphasen-Einphasen-Umrichter würde dies bedeuten, daß zwischen deri Einphasentransformator und das Einphasennetz eine Drosselspule geschaltet wird und daß die .dem Einphasennetz- entnommene Steuerspannung hinter der Drosselspule abgenommen und den Steuerkreisen des Umrichters zugeführt wird. _

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Parallelbetrieb von Frequenzumformern, welche mit steuerbaren, insbesondere gas- oder dampfgefüllten gittergesteuerten Entladungsstrecken arbeiten-(Umrichter) mit anderen Stromrichtern oder Umformern, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündzeitpunkte der Entladungsstrecken des Umrichters stromabhängig -derart verschoben werden, daß der innere Spannungsabfall .des Umrichters ganz oder zumindest annähernd ganz kompensiert wird und daß außerdem ein künstlicher induktiver Spannungsabfall erzeugt wird, vorzugsweise durch stromabhängige Verschiebung der Zündzeitpunkte der Entladungsstrecken oder durch Reihenschaltung einer Drosselspule.
DES118962D 1935-07-10 1935-07-10 Verfahren zum Parallelbetrieb von Umrichtern mit anderen Stromrichtern oder Umformern Expired DE736038C (de)

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DE (1) DE736038C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE851977C (de) * 1949-10-23 1952-10-09 Licentia Gmbh Anordnung zur Gittersteuerung bei mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Umrichtern
DE1102266B (de) * 1958-03-25 1961-03-16 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren zur Erreichung eines transformatoraehnlichen Wirkleistungsverhaltens eines frequenzelastischen Umrichters

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE851977C (de) * 1949-10-23 1952-10-09 Licentia Gmbh Anordnung zur Gittersteuerung bei mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Umrichtern
DE1102266B (de) * 1958-03-25 1961-03-16 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren zur Erreichung eines transformatoraehnlichen Wirkleistungsverhaltens eines frequenzelastischen Umrichters

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