DE904796C - Stromrichter mit Spannungskommutierung - Google Patents

Stromrichter mit Spannungskommutierung

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DE904796C
DE904796C DEA14747A DEA0014747A DE904796C DE 904796 C DE904796 C DE 904796C DE A14747 A DEA14747 A DE A14747A DE A0014747 A DEA0014747 A DE A0014747A DE 904796 C DE904796 C DE 904796C
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Application number
DEA14747A
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Erich Uhlmann
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ABB Norden Holding AB
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ASEA AB
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Expired legal-status Critical Current

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    • 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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/006Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output using discharge tubes

Description

  • Stromrichter mit Spannungskommutierung Stromrichter der gewöhnlichen Art arbeiten mit Stromkommutierung, welcher Ausdruck bedeutet, daß der Strom, der auf der Gleichstromseite durch eine Drosselspule im wesentlichen geglättet gehalten wird, zwischen den verschiedenen Ventilstrecken des Stromrichters 'kommutiert wird, je nachdem die Spannungen über diesen Ventilstrecken geändert werden. Es ist jedoch auch bekannt, einen Stromrichter mit Spannungskommutierung arbeiten zu lassen, was bedeutet, daß die Spannung auf der Gleichstromseite im wesentlichen konstant gehalten wird, beispielsweise durch einen zum Stromrichter unmittelbar, ohne Zwischenschaltung reaktiver Elemente, parallel geschalteten Kondensator, während der Strom zwischen den Polen der Wechsel- und der Gleichstromseite abwechselnd durch Hauptventile und zu diesen entgegengesetzt gerichteteHilfsventilefließt, je nach der Stromrichtung in dem Augenblick, wenn die Wechselspannung einer gewissen Phase durch Null geht. (Die Wechselspannung kann in diesem Fall nicht sinusförmig sein, falls der Stromrichter nicht eine unendliche Pulszahl hat.) Die Kommutierung kann, wie bereits vorgeschlagen, eine erzwungene oder auch eine freiwillige sein, in welch letzterem Fall die Wechselstromseite jedoch mit Geräten versehen werden muß, die die für die Kommutierung erforderliche Blindleistung liefern.
  • Wenn Stromrichter für hohe Spannungen, beispielsweise für die Fernübertragung über eine Gleichstromleitung, verwendet werden sollen, schaltet man im allgemeinen mehrere Teilstromrichter in Reihe, und um hierbei eine hohe Pulszahl zu erreichen, schließt man gewöhnlich die verschiedenen Teilstromrichter auf der Wechselstromseite an Transformatorwicklungen mit gegenseitig phasenverschobenen Spannungen an. hei spannungskommutierenden Stromrichtern stößt eine derartige ,Schaltung auf gewisse Schwierigkeiten, wie aus folgendem hervorgeht.
  • Wenn man die Verhältnisse bei strom- und spannungskommutierenden Stromrichtern vergleichen will, zeigt eine nähere Untersuchung, daß das, was für die Ströme in einem Fall gilt, im anderen für -die Spannungen .gilt, und umgekehrt. So gilt z. B. für in -Reihe geschaltete stromkommutierende Stromrichter, die in verschiedener Phasenlage an dasselbe Netz angeschlossen sind, daß sie das Netz reit Strömen belasten, deren Grundwellen gleich und gleichphasig sind, während die Oberwellen nummerisch gleich, aber von verschiedener Phasenlage sind. Dasselbe Verhältnis tritt bei den Spannungen von wechselstromseitig parallel geschalteten und gleichstromseitig in Reihe geschalteten spannungskommutierenden ,Stromrichtern auf. Die also in verschiedener Phase und jeweils in direkter Gegenphase liegenden Spannungsoberwellen können, falls sie sich durch die Teilstromrichter schließen, starke Ausgleichströme erzeugen. Die Erfindung betrifft deshalb eine Anordnung bei in Reihe geschalteten spannungskommutierenden, in verschiedener Phase arbeitenden Teilstromrichtern, bei der durch besondere Maßnahmen ein Kurzschluß der Spannungsoberwellen durch die Teilstromrichter verhindert ist. Als Beispiele solcher Maßnahmen können die Einschaltung von Saugdrosseln zwischen die Außenpole der verschiedenen Transformatoren oder auch die Zusammenführung der @Glättüngs'kondensatoren der verschiedenen Stromrichter zu einem gemeinsamen Kondensator genannt werden. Zwischen den Polen dieses Kondensators können die verschiedenen Spannungsoberwellen sich frei ausbilden, aber gleichzeitig gleichen sie sich gegenseitig aus und erzeugen deshalb keine Ausgleichströme. Gegebenenfalls können diese: beiden Arten von Maßnahmen zusammen verwendet werden, indem z. B. die Teilstromrichter in Gruppen zusammengeführt werden, jede mit einem gemeinsamen Glättungskondensator, wobei Saugdrosseln zwischen den Transformatoren oder Transformatorgruppen dieser Gruppen eingeschaltet werden.
  • Es soll bemerkt werden, daß man zwar die Entstehung von Ausgleichströmen durch die Reihenschaltung der Teilstromrichter auf der Wechselstromseite verhindern könnte, daß diese Maßnahme jedoch deshalb nicht praktisch verwendbar ist, weil man bei einer solchen Schaltung keine Möglichkeit hat, die Spannung in richtiger Weise auf die einzelnen Teilstromrichter zu verteilen.
  • Zwei Ausführungsformen der Erfindung sind in Fig. i und 2 der Zeichnung schematisch dargestellt. In Fig. i bezeichnen i bis 4. vier sechspulsige, zweiweggeschaltete Teilstromrichter, die Gleich-oder Wechselrichter sein können und die an Transformatoren derart angeschlossen sind; daß sie zusammen einen 24pulsigen Stromrichter bilden. Jeder Teilstromrichter hat in bei Spannungskommutierung gebräuchlicher Weise zwei Ventilstrecken zwischen jedem Wechselstrompol und jedem Gleichstrompol, wobei die eine Ventilstrecke normal und die andere, die den Strom in entgegengesetzter Richtung dürchläßt, bei Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung während der Periodenteile arbeitet, wenn die -Stromrichtung in bezug auf die Spannung entgegengesetzt der normalen ist.
  • Der Teilstromrichter i ist an eine sterngeschaltete Sekundärwicklung 5 eines Transformators angeschlossen, dessen Primärwicklung 6 in verlängertem Dreieck geschaltet und derart bemessen ist, däß ihre Phasenlage derjenigen einer an dasselbe Netz angeschlossenen einfachen Dreieckwicklung um 7,5° voreilt. Da die Sekundärwicklung sterngeschaltet ist, wird ihre Phasenlage derjenigen der Primärwicklung um 30° .vor- oder nacheilen. Wählt man den ersteren Fall; so wird die @Sekundärspannung der Netzspannung um 37,5° voreilen.
  • Der in der Reihe dem Stromrichter i am nächsten liegende Stromrichter, der mit Rücksicht auf die Phasenlage seiner Wechselspannung mit 3 bezeichnet ist, ist an eine Dreieckwicklung desselben Transformators angeschlossen, weshalb ihre Wechselspannung derjenigen des Stromrichters i um 30° nacheilen wird.
  • Der nächste, mit 2 bezeichnete Stromrichter ist an die sterngeschaltete Sekundärwicklung 8 eines Transformators angeschlossen, dessen in verlängertem Dreieck geschaltete Primärwicklung 9 eine Spannung führt, die derjenigen des Netzes um 7,5° nacheilt, und da die Sekundärspannung hier infolge der Sternschaltung der Primärspannung um 30° voreilt, wird sie der Netzspannung um 22,5° voreilen.
  • Der vierte, mit ¢ bezeichnete Stromrichter ist an eine dreieckgeschaltete Sekundärwicklung in desselben Transformators wie die Wicklungen 8 und 9 angeschlossen, was in Übereinstimmung mit dem Vorstehenden eine Nacheilung von 7,5° in bezug auf das Netz gibt.
  • Da jeder der Stromrichter sechspulsig ist, wird er auch in Phasenlagen kommutieren, die um ganze Vielfache von 6o° im Verhältnis zu den obengenannten phasenverschoben sind, und man findet also, daß eine Kommutierung in 24 verschiedenen Phasenlagen mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung von 15° stattfindet, weshalb -der ganze Stromrichter 24pulsig arbeitet. Die verschiedenen Teilstromrichter kommutieren hierbei in der Folge 1, 2, 3, 4.
  • Die eben genannte Vielpulsigkeit hat zur Folge, daß keine Oberwellen niedrigerer Ordnungszahl als 23 auf das Netz hinausdringen können, dagegen würde aber, falls jeder Teilstromrichter ein Ganzes für sich mit eigenem Glättungskondensator bildete, beispielsweise die fünfte und siebente Oberwelle der Stromrichter i und 3, die gegeneinander um i8o° phasenverschoben sind, sich zueinander in dem Strornkreis addieren, die die Kondensatoren der beiden Stromrichter zusammen mit dem gemeinsamen Transformator bilden. Durch die Einführung des gemeinsamen Glättungskondensators i i wird es ermöglicht, daß die Spannungsoberwellen sich jede für sich ausbilden können, ohne irgendwelche derartige Ausgleichströme zu verursachen.
  • i9 bezeichnet eine Kondensatorbatterie, die die für eine freiwillige Kommutierung erforderliche Blindleistung liefern kann. In Reihe mit jedem Kondensator liegt eine Drosselspule für die Dämpfung von Oberwellen.
  • Fig. i zeigt auch einige andere Einzelheiten, die in gewissen Fällen für die Glättung der Gleichspannung von Bedeutung sind. Besonders bei plötzlichen Belastungsschwankungen bzw. Einschaltvorgängen tritt, bevor die `'Wechselstromkreise sich dem neuen Betriebszustand angepaßt haben (während der Einschwingung), eine Gleichstromkomponente in den Wechselstromkreisen auf, der eine Wechselstromkomponente von Netzfrequenz zwischen den Gleichstrompolen entspricht. Um diese Komponente zu beseitigen oder beträchtlich herabzusetzen, ist zwischen den Gleichstrompolen ein Reihenresonanz'kreis eingeschaltet, der einen Kondensator 15 und eine Drosselspule 16 enthält, die für die Frequenz des Wechselstromnetzes gegenseitig abgestimmt sind.
  • Falls das Wechselstromnetz eine Schrägbelastung erlitt, entsteht zwischen den Gleichstrompolen eine Wechselspannungskomponente von der doppelten Netzfrequenz. Um auch diese Komponente im wesentlichen zu beseitigen, ist in Fig. i zwischen den Gleichstrompolen ein weiterer Reihenresonanzkreis eingeschaltet, bestehend aus Kondensator 17 und Drosselspule 18 und abgestimmt für die doppelte Netzfrequenz.
  • Fig. 2 hat gleich wie Fig. i vier Teilstromrichter 1, 2, 3, q., die an zwei auf der Primärseite parallel geschaltete Transformatoren mit den gleichen Bezeichnungen wie in Fig. i angeschlossen sind. Für den Spannungsausgleich auf der Gleichstromseite sind hier jedoch zwei Kondensatoren 12, 13 vorgesehen, einer für jeden Transformator. Indem jeder dieser Kondensatoren für zwei Teilstromrichter gemeinsam ist, können die in letzterem erzeugten, phasengleichen Spannungsoberwellen !, keine Ströme in einem Kurzschlußkreis durch den Transformator ausbilden; dagegen würde, falls keine besonderen Maßnahmen dagegen vorgesehen wären, ein Kurzschlußstrom sich über beide Transformatoren durch das eine Stromrichterpaar und den Kondensator des anderen Paares ausbilden können. Um diesem vorzubeugen, ist gemäß Fig. 2 eine dreiphasige Saugdrossel 14 zwischen den Primärwicklungen der beiden Transformatoren eingeschaltet, und die drei Pole des Netzes sind an. die Mittelpunkte der Wicklungen dieser Saugdrossel angeschlossen. In diesen Wicklungen werden Spannungen ausgebildet, die den in der gleichen Phase vorhandenen Spannungsoberwellen gleich groß und entgegengesetzt sind, weshalb diese Oberwellen sich auch hier ausbilden können, ohne irgendwelche Kurzschlußströme zu erzeugen.
  • Falls man bei einer Ausführung nach Fig. 2 Resonanzkreise derselben Art, wie die die Geräte 15 bis 18 enthaltenden Kreise in Fig. i, einführen will, sollen getrennte Kreise dieser Art parallel zu jedem Glättungskondensator 12 bzw. 13 geschaltet werden.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i.,Stromrichter, zusammengesetzt aus mehreren auf der Gleichstromseite in Reihe geschalteten, mehrphasigen und gegenseitig phasenverschobenen Teilstromrichtern, deren jeder so ausgeführt ist, daß Ventilwege stets gleichzeitig zwischen den Gleichstrompolen und zwei Wechselstrompolen (für beide Stromrichtungen) offen gehalten werden, und bei dem zwischen den Gleichstrompolen des Gleichrichters, ohne Zwischenschaltung eines reaktiven Elements, ein oder mehrere die Spannung konstant haltende Elemente liegen, dadurch gekennzeichnet, daß Maßnahmen vorgesehen sind, um einen Kurzschluß von Spannungsoberwellen durch die Teilstromrichter zu verhindern.
  2. 2. Stromrichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstromrichter auf der Wechselstromseite über Saugdrosseln parallel geschaltet sind. 3. :Stromrichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Gleichstromseite ein Kondensator zu einer Kette von in Reihe geschalteten Teilstromrichtern parallel geschaltet ist. q.. Stromrichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß kleinere Ketten von Teilstromrichtern mit gemeinsamen Kondensatoren parallel geschaltet sind, während zwischen den genannten Ketten Saugdrosseln liegen. 5. Stromrichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Gleichstromseite, parallel zu jedem die Spannung konstant haltenden Element, ein für die Frequenz des Wechselstromnetzes abgestimmter Reihenresonanzkreis liegt. 6. Stromrichter nach Anspruch i; dadurch gekennzeichnet, daß auf der Gleichstromseite, parallel zu jedem die Spannung konstant haltenden' Element, ein für die doppelte Frequenz des Wechselstromnetzes abgestimmter Reihenresonanzkreis liegt.
DEA14747A 1949-04-19 1950-04-19 Stromrichter mit Spannungskommutierung Expired DE904796C (de)

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DEA14747A Expired DE904796C (de) 1949-04-19 1950-04-19 Stromrichter mit Spannungskommutierung

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DE (1) DE904796C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1029492B (de) * 1955-08-16 1958-05-08 Siemens Reiniger Werke Ag Schaltungsanordnung fuer einen Drehstrom-Roentgenapparat mit Dreiphasen-Vollweggleichrichtung
DE1058642B (de) * 1955-03-03 1959-06-04 Philips Nv Roentgeneinrichtung mit einer Gleichrichterschaltung zur Umformung einer Wechselspannung in eine gleichgerichtete Hochspannung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1058642B (de) * 1955-03-03 1959-06-04 Philips Nv Roentgeneinrichtung mit einer Gleichrichterschaltung zur Umformung einer Wechselspannung in eine gleichgerichtete Hochspannung
DE1029492B (de) * 1955-08-16 1958-05-08 Siemens Reiniger Werke Ag Schaltungsanordnung fuer einen Drehstrom-Roentgenapparat mit Dreiphasen-Vollweggleichrichtung

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