DE760945C - Umrichter zur Umwandlung von Drehstrom technischer Frequenz in Einphasenstrom hoeherer Frequenz - Google Patents

Description

• Umrichter zur Umwandlung von Drehstrom technischer Frequenz in Einphasenstrom höherer Frequenz Es. ist bekannt, Einphasenstrom höherer Frequenz und größerer Leistung mit einem Umrichter zu erzeugen. Ein solcher bekannter Umrichter besteht im wesentlichen aus einem dreiphasigen Niederfrequenztransfo@rmator und, einem für die höhere Frequenz bestimmtem Transformator mit vier Wicklungen, wobei drei dieser Wicklungen von je einer Phase des. Niederfrequenztransformators gespeist werden und nach Art eines Parallelwechselrichters arbeiten, während die vierte Wicklung zur Abgabe der hochfrequenten Leistung dient. Der Leistungsfähigkeit dieser bekannten Umrichter ist aber dadurch eine Grenze gesetzt, daß die vorhandenen Stromrichtgefäße im Wecheelrichterbetrieb, stets eine bestimmte Freiwerdezeit benötigen: Dadurch ist sowohl die Frequenz, als: auch die Stromstärke einer solchen: Einrichtung begrenzt.
• Gegenstand der Erfindung ist eine Verbesserung dieser bekannten Umrichter. Sie besteht darin, daß bei Umrichtern zur Um-,,vandlung von Drehstrom technischer Frequenz in Einphasenstrom höherer Frequenz, die aus mehreren von je einer Phase des N iederfrequenztransforrnators gespeisten und nacheinander arbeitenden Wechselrichtern der höheren Frequenz bestehen, durch Verwendung von Saugdrosseln mehrere parallel arbeitende Teilumrichter gebildet werden, wobei entweder für alle Teilumrichter ein gemeinsamer Hochfrequenztransformator verwendet wird, an dessen Sekundärwicklung der Verbraucher und die Kommutierungskapazität angeschlossen sind, oder für jeden Teilumrichter ein eigener Hochfrequenztransformatorvo.rgesehen ist und die Kommutierungskapazität für jeden Teilumrichter vorzugsweise der Sekundärwicklung des zugehörigen Hochfrequenztransformators parallel geschaltet ist, während weitere Kapazitäten zum Ausgleich einer induktiven Belastung vorzugsweise dem Verbraucher parallel geschaltet sind. Die durch die Saugdrossel auf mehrere Teilumrichter verteilte Leistung wird demnach auf der Hochfrequenzseite wieder zusammengefaßt und einem gemeinsamen Verbraucher zugeführt. Der besondere Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß jede einzelne Entladungsstrecke nur mit einem Teil des gesamten Kathodenstromes belastet ist und daß gegenüber der Ver-,vendung mehrerer vollständiger Umrichter der bekannten Art die einzelnen Schaltungselemente besser bzw. mehrfach ausgenutzt -,werden können.
• In der Abb. i ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. An das Drehstromnetz i ist ein Transformator mit den Primärwicklungen 2, 3, d. und den Selzundär,#v icklutigen 5, 6, 7 bzw. 5', 6', 7' angeschlossen. Die sekundären Sternpunkte sind über eine Saugdrossel 8 miteinander verbunden, deren Mittelpunkt über die Gleichstromdrossel g mit der Kathode io des mehranodigen Stromrichtgefäßes i i in Verbindung steht. Jede der sekundären Transformatorphasenwicklungen 5 ... 7 bzw. 5' . . . 7' ist nun mit der Mitte je einer Transformatorwicklung 12, 13 14 bzw. 12', 13', i,' des Hochfrequenztransfarmators verbunden, wobei die freien Enden der zuletzt genannten Wicklungen jeweils mit den Anoden 15 ... 2o bzw. 15". ...2o' in Verbindung stehen. Der Sekundärwicklung 21 des Hochfrequenztransformators ist die Kommutierungskapazität 22 parallel geschaltet. Gleichzeitig speist diese Sekundärwicklung den Verbraucher 23, dessen Induktivität durch die Kapazität 2q. kompensiert wird. Die i zu den Anoden 15 ... 20 bzw. 15'. . . 20' gehörenden Gitter «-erden von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung mit Steuerspannungen versorgt. In der beschriebenen Anordnung arbeiter also jeweils zwei Wechselrichtersvsteme dei höheren Frequenz parallel. Entsprechend de1 @_ersetzung der Phasenspannungen gegenüber den Spannungen 5', 6', ,' erfolgt der Stromübergang des an die Phase 5 an-I gj=schlossenen Wechselrichters auf den an die Phase 6 angeschlossenen Wechselrichter zu @°iner Zeit, zu der in dem zweiten Teil-, umrichter ein solcher Übergang gerade nicht erfolgt, sondern der zur Phase ;' gehörige Wechselrichter durchgehend arbeitet. Durch die ausgleichende Wirkung der Saugdrossel S sind die wirksamen Anodenspannungen der beiden parallel arbeitenden Wechselrichter annähernd gleich groß. Der Kathodenstrom des Gefäßes teilt sich demnach i:nmergleichmäßig auf mindestens zwei Anoden auf. Die Entionisierungszeit jeder Entladungsstrecke, die bei gegebener Frequenz ein gewisses -Maß nicht überschreiten darf, ist in hohem -Maße stromabhängig und wird durch die beschriebene -Maßnahme innerhalb der zulässigen Grenzen gehalten. Die Typenleistung des \ iederfrequenztransformators sowohl wie des Hochfrequenztransformators wird entsprechend der durch die Parallelarbeit gegebenen besseren Ausnutzung günstiger, ebenso v-ird die Welligkeit im Gleichstromkreis geringer, so daß die Gleichstromdrossel 9 gegenüber einem dreiphasigen Betrieb kleiner wird.
• Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, die in der Abb. 2 dargestellt ist. und bei der die gleichen Schaltungselemente mit den gleichen Bezugszeichen wie in Abb. i versehen sind, kann man jedem Teilumrichter einen eigenen Hochfrequenztransformator zuordnen. Die sekundären Wicklungen 21 bzw. 21' dieser Hochfrequenztransformatoren können dann vorteilhaft in Reihe geschaltet werden, wodurch ein gutes Zusammenarbeiten und eine gleichmäßige Belastung beider Umrichterhälften gewährleistet wird. Die für die Kommutierungen innerhalb jedes Teilumrichters erforderliche Kommutierungskapazität wird dann ebenfalls aufgeteilt und in Form der Kommutierungskondensatoren 22 und 22' den zugehörigen Sekundärwicklungen der Hochfrequenztransformatoren zugeordnet. Das hat den besonderen Vorteil, daß bei einer Kommutierung innerhalb des einen Teilumrichters die Kommutierungsströme nach außen nicht in Erscheinung treten und den anderen Teilumrichter nicht beeinflussen können. Die zum Ausgleich der Induktiv ität der Belastung 23 vorgesehene zusätzliche Kompensationskapazität 2d. wird dabei zweckmäßig zur Belastung 23 parallel geschaltet. Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, die Kapazität 24 aufzuteilen und sie parallel zu den Kapazitäten 22 bzw. 22' anzuordnen. Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen jeweils, Umrichter, die aus nur zwei Teilumrichtern zusammengesetzt sind. Selbstverständlich ist es. in entsprechender Weise auch möglich, gemäß der Erfindung den Umrichter aus mehr als. zwei Teilumrichtern, beispielsweise aus drei oder vier T'eilumrichtern, zusammenzusetzen. Es kommen dafür die gleichen Saugdrosselanordnungen in Frage, die beim Großgleichrichter Verwendung finden. Auch bei Aufteilung des Umrichters in mehr als zwei Teilumrichter ist es in gleicher Weise wie in den Abb. i und 2 gezeigt, möglich, alle Anoden zu einem mehranodigen Stromrichtgefäß zusammenzufassen. Da die Belastungs- und Frequenzgrenzen des Umrichters, wie schon erwähnt, vom, den Freiwerdezeiten der Entladungsstrecken abhängig sind, ist es bei Anordnungen nach der Erfindung besonders wichtig, die jetzt hoch belastete Kathode dieses Stromrichtgefäßes in an sich bekannter Weise durch besondere Maßnahmen zu kühlen..

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Umrichter zur Umwandlung von Drehstrom technischer Firequenz in Einphasenstrom höherer Frequenz, der aus mehreren von je einer Phase des Niederfrequenztransformators gespeisten, nacheinander arbeitenden Wechselrichtern der höheren Frequenz besteht, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verwendung von Saugdrosseln mehrere parallel arbeitende Tedlumrichter gebildet werden, wobei für alle Teilumrichter ein gemeinsamer Hochfrequenztransformator verwendet wird, an dessen Sekundärwicklung der Verbraucher und die Kommutierungskapazität angeschlossen sind oder für jeden Teilumrichter ein eigener Hochfrequenztransformator vorgesehen ist und die Kommutierungskapazität für jeden Teilumrichter vorzugsweise der Sekundärwicklung des zugehörigen Hochfrequenztransformators parallel geschaltet ist, während weitere Kapazitäten zum Ausgleich einer induktiven Belastung vorzugsweise dem Verbraucher parallel geschaltet sind.
2. 2. Umrichter nach Anspruch i bei Verwendung eines eigenen Hochfrequenztransformators für jeden Teilumrichter, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen der Hochfrequenztran.sformatoren zur Unterstützung der gleichmäßigen Lastverteilung in Reihe geschaltet sind.
3. 3. Umrichter nach Anspruch i oder 2, bei dem die Anoden sämtlicher Teilumrichter zu einem gemeinsamen mehranodigen Stromrichtgefäß zusammengefaßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem gemeinsamen Stromrichtgefäß zur Einhaltung der erforderlichen geringen. Freiwerdezeiten eine besondere Kühlvorrichtung für die Kathode vorgesehen ist. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 643 691, 652Z09.