-
Anordnung zur Kommutierung von Zweiwegstromrichtern Bei der mittelbaren
erzwungenen Kommutierung von Stromrichtern in Zweiwegschaltung kann man die bei
der Einwegschaltung gewöhnlichste Schaltung eines Übergangsventils an -den Sternpunkt
des Transformators im allgemeinen nicht ohne weiteres verwenden. Selbst wenn man
für jeden Stromrichter einen besonderen Transformator hat, macht der. Anschluß des
Sternpunktes an ein Übergangsventil eine Isolierung- des Sternpunktes für eine Spannung
derselben Größenordnung wie die Phasenspannung nötig, was umständlich ist. Bei höheren
Spannungen, für die eine Zweiwegschaltung meist verwendet wird, benutzt man auch
gern Y(Y-geschaltete Transformatoren, aber bei diesen werden die Kommutierungsreaktanzen
an dem Sternpunkt untragbar hoch.
-
Gemäß vorliegender Erfindung, die eine Anordnung zur erzwungenen Kommutierung
zweiweggeschalteter Stromrichter mit Hilfe von Übergangsventilen betrifft, wird
jedes Hauptventilpaar ohne Zwischenschaltung einer Transformatorwicklung an ein
derselben Phase zugeordnetes übergangsventilpaar angeschlossen. Da die Zweiwegschaltungen
vorzugsweise für hohe Spannungen zur Verwendung kommen, ist es bei ihnen von großem
Vorteil, in den Cbergangskreisen für die Kommutierung Transformatorwicklungen ganz
vermeiden zu können, welche bei hoher Spannung teils teuer werden, teils mit großen
Isolationsabständen ausgeführt werden müssen und deshalb, hohe Streureaktanzen einführen.
Außerdem tritt in solchen Transformatoren eine lästige Gleichstromsättigung ein.
-
Zwei Ausführungsformen der Erfindung sind in den Fig. t und 2 der
Zeichnung schematisch dargestellt.
-
In Fig. r sind 1 bis 6 ,die Hauptventile, die in der gebräuchlichen
weise in dreiphasiger sechspulsig-er Zweiwegschaltung zwischen zwei Gleichstrompolen
7
und drei Drehstrompolen B ,geschaltet sind: Paralllel zu jedem
Paar von Hauptventilen i bis 4, 2 `bis 5 und 3 bis 6 liegt zwischen den Gleichstrompolen
ein Paar von Übergangsventilen i i bis 14, 12 bis 15 und 13 bis 16. Zwischen den
Wechselstrompolen und den übergangsventilp.aären liegen ferner Kommutierungskondensatoren
17, 18, 19. übrige in Fig. i dargestellte Einzelheiten sind von untergeordneter
Bedeutung und werden unten beschrieben..
-
Wenn eine erzwungene Kommutierung Beispielsweise vom Ventil i zum
- Ventil e- stattfinden soll, so wird beispielsweise zuerst das Ventil i i freigegeben,
wobei vorausgesetzt wurde, daß der Kondensator 17 auf eine ,geeignete Spannung mit
dem linken Belag positiv aufgeladen ist. Dias Ventil i i entlädt sich dann durch
den Kondensator und übernimmt augenblicklich den Strom vom Ventil i, da keine Recktanz
im Kurzschlußkreis der beiden Ventile dieses Übernehmen verzögert: Durch den Strom
wird der Kondensator 17 zur positiven Spannung des rechten Belages umgeladen. Sobald
die . Umladung bis zu einem passenden Wert fortgeschritten ist, wird das Ventil
- freigegeben und übernimmt dann den Strom des Ventils i i. Diese Kommutlerung geht
dagegen nicht augenblicklich vor sich; da in den Kurzschlußkreis die Recktanz im
äußeren Wechselstromkreis zwischen den Ventilen i und 2 eingeht. Am Ende der Kommutierung
soll die ;Umladung des Kondensators so weit fortgeschritten sein, daß er für die
Einleitung der nächsten Kommutierung, zu der er mitwirken soll, bereit ist: Diese
Kommutierung geht vom Ventil 4 zum Ventils und beginnt also eine Halbperiode später
als die eben beschriebene.
-
Bei niedriger Strombelastung ist es vorteilhaft; die Kommutierung
über einen langen .Zeitabschnitt auszudehnen; um lediglich mit Hilfe des Belastungsstromes,
,also ohne Hilfsentladungskreis, den Kondensator ;auf die für die nächste Kommutierung
erforderliche Spannung umladen zu können. Bei der beschriebenen Schaltung, wo jeder
Kondensator nur keinmal in der Halbperiode wirksam ist, hat man die Möglichkeit,
die Kommutierung auf beinahe eine Halbperiode auszudehnen, was bei der beschriebenen
Arbeitsweise vorzugsweise bedeutet, daß die Kommutierüng früher eingeleitet wird,
als bei der in der kürzest möglichen Zeit Kommutierung erforderlich wäre, um bei
demselben Zeitpunkt abgeschlossen zu sein. Die phasenkompensierende Wirkung, die
die erzwungene Kommütierüng schaffen soll, ist bei der niedrigsten Belastung öfters
entbehrlich; weshalb man bei dieser Schaltung öfters abgestufte Kapazitäten oder
besondere, bei niedriger Belastung in Wirksamkeit tretende Hilfsentladungskreise
vermeiden kann: Der Vollständigkeit halber zeigt jedoch Fig. i zwei Beispiele derartiger
Hilfskreise, den einen .in Verbindung mit dem Kondensator 17
und den anderen
in Verbindung mit dem Kondensator i g. In der Praxis werden natürlich die Hilfskreise
für alle drei Kondensatoren gleich ausgeführt. -In dem in Verbindung mit dem Kondensator
17
dargestellten Beispiel sind zwei voneinander ganz unabhängige Hilfskreise
vorhanden, und zwar einer für jede Stromrichtung durch den Kondensator, jeder eine
Drossel 2o bzw. 21 -und ein. Ventil 22 bzw. 23 enthaltend. Der- die Drossel20
und das Ventil 22 ,enthaltende Kreis arbeitet mit dem Übergangsventil i i und der
die Drossel 21 und das Ventil23enthaltende Kreis mit dem Übergangsventl r ¢ zusammen.
Die Drossel 20 und 2 r haben jedoch vorzugsweise einen gemeinsamen Kern.
-
in dem in Verbindung mit dem Kondensator i g dargestellten Beispiel
ist eine Drossel24 für beide Hilfskreise gemeinsam, die je ein Ventil 25 bzw. 26
besitzen. Das Ventil25 arbeitet mit dem Ventil13 zusammen und steigert den Ström
durch den Kondensator i g; wenn das Übergangsventil einen allzu niedrigen Strom
für .die Umladung des Kondensators in Anspruch nimmt. Dias Ventil26 arbeitet in
der gleichen Weise mit dem Ventil 16 zusammen.
-
In Fig. z sind die Hauptventile wieder mit i bis 6, die Gleichstrompole
mit 7 und die Wechselstrompole -mit 8 bezeichnet. Die Übergangsventile .sind auch
wie in Fig, i mit i i bis 16 bezeichnet und mit denselben Wechselstrompolen
wie die Hauptventile verbunden. Auf der anderen Seite sind sie jedoch nicht unmittelbar
mit den Gleichstrompolen, sondern zunächst mit einem Sternpunkt io verbunden, der
über -einen Kondensator 27 und zwei besondere Ventile 29, 3o mit den Gleichstrompolen
verbunden ist. Hier ist für die erzwungene Kommutierung zunächst nur ein Kondensator
erforderlich, der jedoch sechsmal während jeder Periode wirksam sein muß; so daß
man die Kommutierungszeit nicht über eine Sechstelperiode ausdehnen kann und deshalb
auch nicht die Möglichkeit hat, so große Belastungsschwankungen wie in Fig. i zu
beherrschen. Es kann deshalb zweckmäßig sein, .die Schaltung entweder .durch einen
oder mehrere Hilfsentladungskreise des dargestellten Kunden-. sators oder durch,
einen parallel geschalteten kleineren Kondensator 28 mit Ventilen 3 i, 32; punktiert
angedeutet, zu ergänzen. Besonders falls dieser kleinere Kondensator mit Hilfsentladungskreisen
33, 34 und 35, 36 für beide Entladerichtungen verseben wird, erhält man die Möglichkeit,
bei demselben Steuerfaktor die Belastung innerhalb sehr weiter Grenzen zu verändern.
Mit Rücksicht auf die Aufteilung der Kommutierungskap:azität auf mehrere Kondensatoren
bietet diese Schaltung jedenfalls den Vorteil gegenüber der in Fig. i dargestellten,
daß die gesamte Anzahl der Kondensatoren bei derselben Abstufung auf ein Drittel
viermindert wird.
-
Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig.2 wird im: wesentlichen analog
derjenigen der Schaltung nach Fig: i. Beispielsweise bei der Kommutierung zwischen
den Hauptventilen i und z kann man ,am geeigneten Zeitpunkt das Übergangsventil
i i und das Hilfsventil 29 freigeben; wobei vorausgesetzt wird; daß der Kondensator
27 mit dem linken Belag positiv aufgeladen. ist. Der Strom fließt dann vom oberen
Gleichstrompol durch das
Ventil 29, den Kondensator 27 und das übergangsventil
i i zum obersten Wechselstrompol. Die Kommutierung zu diesem Stromweg erfolgt augenblicklich,
da der Kurzschlußkreis durch denselben über das Ventil i keine Reaktanz .enthält.
Nach dem teilweisen Umladen des Kondensators findet eine Kommutierung vom Übergangsventil
i i an das Ventil e über die äußere Netzreaktanz statt, wobei der Kondensator voll
umgeladen wird, um für die nächste Kommutierung bereit zu werden, die vom Ventil
6 zum Ventil ¢ geht.
-
Sowohl in Fig. i wie in Fig. 2 kann man für die Kommutierung das an
die antretende Phase angeschlossene Übergangsventil anstatt des an die abtretende
Phase ;angeschlossenen wählen, z. B. für die Kommutierung von i zu 2 das Übergangsventil
12 anstatt i i. Der wesentliche Unterschied wird, daß die :erste Kommutierungsstufe
dann längere Zeit in Anspruch nimmt, weil sie über die äußere Induktanz geht, während
die zweite Stufe augenblicklich anspricht. Welche Kommutierungsweise die günstigste
ist, hängt von der Phasenlage der Kommutierung ah, und in großen Zügen kann dies
so ausgedrückt werden, daß die zuerst beschriebene Kommutierungsart bei Wechselrichtung
und die zuletzt beschriebene bei Gleichrichtung die günstigste ist, weil diese Fälle
das beste Ausnutzen des Kondensators und die glattesten Spannungskurven zwischen
den Gleichstrompolen :ergeben. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, für die
Kommutierung zwischen zwei Phasen das an die dritte Phase angeschlossene Übergangsventil
zu verwenden,i aber dies ist in der Regel schon ;aus dem Grunde ungünstig, daß es
unnötig große Kommutierungsreaktanzen einführt.