DE904068C

DE904068C - Arrangement for automatic current limitation in converters set up for rectifier and inverter operation

Info

Publication number: DE904068C
Application number: DEA6828D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Friedrich Barz; Dr-Ing Wolfgang Gebauer; Dr-Ing Gustav Reinhardt
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1943-03-02
Filing date: 1943-03-02
Publication date: 1954-02-15

Description

Anordnung zur selbsttätigen Strombegrenzung bei für Gleichrichter-und Wechselrichterbetrieb eingerichteten Stromrichtern Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur selbsttätigen Strombegrenzung bei Stromrichtern, bei denen eine Spannungsregelung durch zeitliche Verschiebung der Stromführungsdauer der Phasen erfolgt. Insbesondere hat die Erfindung Bedeutung für solche Stromrichter, die sowohl als Gleichrichter als auch als Wechselrichter arbeiten können.Arrangement for automatic current limitation for rectifier and Inverter operation set up power converters The invention relates to an arrangement for automatic current limitation in converters where one Voltage regulation by shifting the current carrying time of the phases over time he follows. In particular, the invention is important for such power converters that both can work as a rectifier as well as an inverter.

Bei der Speisung von Gleichstrommotoren für industrielle Anlagen, z. B. Walzenstraßen, über Stromrichter wird häufig Nutzbremsung angewendet. Man kann dann einen Stromrichter in Kreuzschaltung vorsehen, bei dem der eine Teilstromrichter als Gleichrichter, der andere Teilstromrichter als Wechselrichter arbeitet. Da beide Teilstromrichter nicht gleichzeitig arbeiten, kann man in den Fällen, in denen ein unverzögerter Übergang von Gleichrichterbetrieb auf Wechselrichterbetrieb oder umgekehrt nicht unbedingt erforderlich ist, nur eine Stromrichtereinheit vorsehen, die zeitweilig als Gleichrichter, zeitweilig als Wechselrichter arbeitet. Beim Übergang von Gleichrichterbetrieb auf Wechselrichterbetrieb oder umgekehrt muß dann jeweils eine Umpolung auf der Gleichstromseite vorgenommen werden. Es ist weiterhin üblich, zwei getrennte Steuerungen für die Spannungsregelung durch zeitliche Verschiebung der Stromfiihrungsdauer der Phasen vorzusehen. Diese Steuerungen, die z. B. bei mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Stromrichtern aus je einem Drehregler für die Gittersteuerung bestehen, sind für beide Betriebsmöglichkeiten (Gleichrichter- und Wechselrichterbetrieb) vorgesehen und miteinander gekoppelt, damit für beide Betriebsfälle möglichst dieselbe Gleichspannung besteht. Bei Betrieb mit nur einer Stromrichtereinheit wird dann gleichzeitig mit der Umpolung auf der Gleichstromseite eine Umschaltung von der einen auf die andere Steuerung vorgenommen, und man hat gegenüber dem Betrieb mit nur einer Steuerung den Vorteil, däß während der gleichstromseitigen Umschaltung keine Neueinstellung der Steuerung erforderlich ist. Die Erfindung bezwecke eine selbsttätige Strombegrenzung bei Stromrichtern mit zwei miteinander gekoppelten Steuerungen für Gleichrichter-und Wechelrichterbetrieb; dabei ist es unerheblich, ob nur eine Stromrichtereinheit oder je ein Teilstromrichter für beide Betriebsfälle vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist den beiden Steuerungen eine weitere nur vom Laststrom des Stromrichters betätigte Steuerung vorgeschaltet, die bei Überschreiten vorbestimmter Werte des Laststromes die Stromführungsdauer der Phasen vorübergehend ver'z'ögert.When supplying DC motors for industrial systems, z. B. Roller mills, regenerative braking is often used via power converters. Man can then provide a converter in cross connection, in which the one partial converter as a rectifier, the other partial converter works as an inverter. Since both Partial converters do not work at the same time, you can in those cases where a Immediate transition from rectifier operation to inverter operation or vice versa is not absolutely necessary, just provide a converter unit that is temporarily works as a rectifier, temporarily as an inverter. When transitioning from rectifier operation for inverter operation or vice versa, a polarity reversal must then be carried out on the DC side can be made. It is still common to have two separate controls for voltage regulation by time shifting the current carrying time of the Phases to be provided. These controls, which z. B. with grid-controlled steam or gas discharge paths Converters from one each Rotary knobs for the grid control exist are for both operating options (Rectifier and inverter operation) provided and coupled with one another, so that there is the same DC voltage as possible for both operating cases. During operation with only one converter unit, the polarity reversal on the On the DC side, a switchover from one to the other control is carried out, and one has the advantage over operation with only one control that during The DC-side switchover does not require readjustment of the control is. The invention aims to automatically limit the current in converters with two interconnected controls for rectifier and inverter operation; It is irrelevant whether only one converter unit or one partial converter each is intended for both operating cases. According to the two controls a further control operated only by the load current of the converter is connected upstream, the current-carrying duration when predetermined values of the load current are exceeded the phases are temporarily delayed.

Bevor der Erfindungsgedanke erläutert wird, sei bemerkt, daß es bei Gleichrichtern bekannt ist, bei überschreiten eines vorbestimmten Laststromwertes die Gleichspannung herabzuregeln. Ebenso ist bei Wechselrichtern bekannt, mit zunehmendem Laststrom, den Beginn der Kommutierung vorzuverlegen, um ein Kippen des Wechselrichters zu verhüten. Auch ist es bei Umkehrstromrichtern bekannt, mittels eines den beiden Drehreglern vorgeschalteten Drehreglers den Umlaufstrom zu steuern. In Fig. i der Zeichnung ist der Erfindungsgedanke beispielsweise an einer gleichstromseitig umschaltbaren Stromrichteranlage, bestehend aus mehrphasigem Haupttransformator i und mehranodigem,gittergesteuertem Entladungsgefäß 2, veranschaulicht. Die Anlage ist wechselstromseitig an das Speisenetz 3 und gleichstromseitig über den Umschalter q: an den Gleichstrommotor 5, der beispielsweise eine Walzenstraße speist, angeschlossen. Für die Gittersteuerung sind zwei miteinander gekuppelte Drehregler 6' und 6" vorgesehen, von denen der eine für Gleichrichterbetrieb, der andere für Wechselrichterbebrieb dient. Für beide Drehregler ist eine gemeinsame, z. B. von Hand betätigte Bedienungsvorrichtung 7 vorgesehen. Zwischen die beiden Drehregler und. die Gitterkreise ist ein Umschalter 8 eingefügt, der gleichzeitig mit dem Umschalter q. betätigt wird. Zwischen die beiden parallel zueinander liegenden Drehregler 6' und 6" und das Speisenetz 3 ist ein weiterer Drehregler g geschaltet, der unterhalb vorbestimmter Werte des Laststromes seine Stellung nicht verändert und derart eingestellt ist, daß für Gleichrichter- und Wselrichterbetrieb möglichst dieselbe Gleichspannung besteht. Überschreitet aber nun der Laststrom einen vorbestimmten Wert, z. B. beim Hochfahren des Motors 5 durch Verstellung der Drehregler 6' und 6" von Hand, so. bewirkt der Laststrom eine Verstellung des Drehreglers g im nacheilenden Sinn, d. h. im Sinn einer Spannungsherabregelung, und zwar so lange,, bis der Laststrom wieder unter den vorbestimmten Wert gesunken ist. Auch bei Wechselrichterbetrieb wird der Drehregler g im gleichen Sinn verstellt. Wenn beispielsweise bei der Nutzbremsung infolge eines Versehens eine zu kleine Gleichspannung am Stromrichter mittels der Drehregler 6' und 6" eingestellt wird, so überschreitet der Laststrom den vorbestimmten Wert und betätigt den Drehregler g im nacheilenden Sinn. Das hat zur Folge, daß die Anoden später leitend werden, und das ist gleichbedeutend mit einer Erhöhung der Gleichspannung des Stromrichters. Sobald der Laststrom unter den vorbestimmten Wert sinkt, kehrt der Drehregler g in seine normale Lage zurück. Durch den vom Laststrom gesteuerten Drehregler g erreicht man, daß ein vorbestimmter Wert des Laststromes nicht überschritten wird.Before the idea of the invention is explained, it should be noted that there is Rectifiers is known when a predetermined load current value is exceeded to regulate the DC voltage down. It is also known for inverters with increasing Load current to bring the start of commutation forward to prevent the inverter from tilting to prevent. It is also known in the case of reversing converters, by means of one of the two Rotary knobs upstream rotary regulator to control the circulating current. In Fig. I the Drawing is the idea of the invention, for example, on a DC side switchable Converter system, consisting of a multi-phase main transformer i and a multi-anode, grid-controlled one Discharge vessel 2, illustrated. The system is on the AC side to the supply network 3 and on the DC side via the changeover switch q: to the DC motor 5, for example a roller train feeds, connected. For grid control are two together coupled rotary controls 6 'and 6 "are provided, one of which is for rectifier operation, the other is used for inverter operation. Both rotary controls have a common z. B. manually operated operating device 7 is provided. Between the two Rotary controls and. a toggle switch 8 is inserted into the grid circles, which simultaneously with the switch q. is operated. Between the two parallel to each other Rotary control 6 'and 6 "and the supply network 3 is connected to another rotary control g, which does not change its position below predetermined values of the load current and is set in such a way that for rectifier and inverter operation as possible the same DC voltage exists. But now the load current exceeds a predetermined one Value, e.g. B. when starting the engine 5 by adjusting the rotary control 6 'and 6 "by hand, so. The load current causes an adjustment of the rotary control g in the lagging Sense, d. H. in the sense of a voltage reduction, namely until the load current has dropped below the predetermined value again. Even with inverter operation the rotary control g is adjusted in the same way. If, for example, regenerative braking as a result of an inadvertent DC voltage at the converter by means of the Rotary regulators 6 'and 6 "is set, the load current exceeds the predetermined value Value and operate the rotary control g in the trailing sense. This has the consequence that the anodes later become conductive, and that is equivalent to an increase the DC voltage of the converter. As soon as the load current falls below the predetermined If the value decreases, rotary control g returns to its normal position. By the load current controlled rotary regulator g one achieves that a predetermined value of the load current is not exceeded.

Bei Nutzbremsung bei nahezu voller Gleichspannung kann man die Wechselrichtersteuerung im nacheilenden Sinn nur noch wenig verstellen, da sonst die Gefahr des Kippens des Wechselrichters besteht. Um ein Anwachsen des Stromes über .den vorbestimmten Wert zu verhüten, wird ein Überstromschalter vorgesehen, der zweckmäßig auf der Gleichstromseite des Stromrichters angeordnet und normalerweise verklinkt ist. Erst bei Erreichen des Gräßtwertes der Gleichspannung im Wechselrichterbetrieb wird durch einen Anschlag des Drehreglers der Gittersteuerung die für den überstromschalter bestehende Sperre aufgehoben. Überschreitet dann der Laststrom den vorbestimmten Wert, so erfolgt die Abschaltung mittels des Überstromschalters.In the case of regenerative braking at almost full DC voltage, the inverter control can be used Adjust only a little in the following sense, otherwise there is a risk of tipping over of the inverter exists. To increase the current over .the predetermined To prevent value, an overcurrent switch is provided, which is useful on the DC side of the converter is arranged and normally latched. First when the maximum value of the DC voltage is reached in inverter operation, is through a stop of the rotary control of the grid control for the overcurrent switch existing lock lifted. Then the load current exceeds the predetermined one Value, the shutdown takes place by means of the overcurrent switch.

In Fig. 2 ist eine Steuerung für den Drehregler g dargestellt, bei der der beispielsweise der Gleichstromseite des Stromrichters entnommene Laststrom unterhalb des vorbestimmten Wertes völlig unwirksam ist. Die Welle des Drehreglers g möge unterhalb des vorbestimmten Wertes des Laststromes mittels an einem Balken io angreifender Feder i i' und i i" in seiner Ruhestellung gehalten werden. Sobald nun der durch den kleinen Widerstand 12 fließende Laststrom den vorbestimmten Wert überschreitet, überschreitet auch die Spannung am Widerstand 12, die konstante Vergleichsspannung 13. Es liegt dann am Ventil 1q., das auch ein Trockengleichrichter sein kann, eine positive Anodenspannung. Infolgedessen erhält die Spule des Elektromagneten 15 Strom; der mit dem Balken io verbundene Anker wird angezogen und verstellt dabei den Drehregler g. Geht der Laststrom wieder auf einen Betrag unterhalb des vorbestimmten Wertes zurück, so wird die Spule des Elektromagneten 15 stromlos, und der Drehregler g kehrt in seine Ruhelage zurück.In Fig. 2 a control for the rotary regulator g is shown in which the load current, for example, taken from the direct current side of the converter is completely ineffective below the predetermined value. The shaft of the rotary regulator g may be kept in its rest position below the predetermined value of the load current by means of springs ii 'and ii "acting on a bar io. As soon as the load current flowing through the small resistor 12 exceeds the predetermined value, the voltage am also exceeds Resistor 12, the constant reference voltage 13. A positive anode voltage is then applied to valve 1q., Which can also be a dry rectifier. As a result, the coil of electromagnet 1 receives 5 current; the armature connected to bar io is attracted and displaces the Rotary controller g. If the load current falls again to an amount below the predetermined value, the coil of the electromagnet 15 is de-energized and the rotary controller g returns to its rest position.

Wenn zwar der Erfindungsgedanke vorzugsweise für mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken Bedeutung hat, so steht dennoch nichts entgegen, ihn beispielsweise auch bei mechanischen Stromrichtern anzuwenden, bei denen eine Spannungsregelung ebenfalls durch zeitliche Verschiebung der Stromführungsdauer der Phasen erfolgt.If the idea of the invention is preferably for grid-controlled Steam or gas discharge lines are important, there is still nothing to prevent it can also be used, for example, in mechanical converters where a Voltage regulation also takes place by shifting the current carrying time of the phases over time.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for automatic current limitation at Converters set up for rectifier and inverter operation with two controls coupled to one another provided for the two operating options for voltage regulation through time shifting of the current carrying time of the phases, characterized in that the two controls only have one more from the load current of the converter operated control is connected upstream, which when exceeded predetermined values of the load current temporarily delayed. a. Arrangement according to claim i, characterized in that the inverter operation associated control is provided with a stop, when it is reached the Blocking of a preferably arranged on the DC side of the converter Overcurrent switch is canceled. 3. Arrangement according to claim i, characterized in that that to ineffective .the control of the load current below the predetermined The value of a circuit is used which, in addition to a load current-dependent control voltage a constant reference voltage and a switching element with a clear current flow direction contains.