DE908768C

DE908768C - Method for reducing the control range of the grid control in converters working with grid-controlled vapor or gas discharge paths

Info

Publication number: DE908768C
Application number: DEA11727D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Otto Kaufmann
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1940-10-17
Filing date: 1940-10-17
Publication date: 1954-04-08

Description

Verfahren zur Herabsetzung des Regelbereiches der Gittersteuerung bei mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Stromrichtern Läßt man mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitende Stromrichter, insbesondere Gleichrichter, auf Verbraucher mit veränderlichem Widerstand arbeiten und soll dabei der vom Stromrichter abgegebene Strom auf konstanten Wert geregelt werden, was beispielsweise vielfach für chemische Zwecke verlangt wird, so muß die vom Speisetransformator abgegebene Spannung derart beschaffen sein, daß auch bei dem höchst erreichbaren Wert des Belastungswiderstandes der eingestellte Sollstrom fließen kann. Umgekehrt muß die Gittersteuerung die Gleichspannung so beeinflussen, daß bei kleinem Wert des Belastungswiderstandes keine Erhöhung des eingestellten Stromes eintreten kann. Erfolgt die Regelung auf konstanten Strom allein mittels der Gittersteuerung, so muß stets, bezogen auf den Mittelwert des Belastungswiderstandes, mit nennenswerter Zündverzögerung gearbeitet werden, damit die volle gleichgerichtete Spannung für den höchst erreichbaren Wert des Belastungswiderstandes, der verhältnismäßig selten eintritt, zur Verfügung steht. Ein derartiger Betrieb bedingt aber schlechten Leistungsfaktor und starke Beanspruchung der Entladungsstrecken durch die negativen Sprungspannungen unmittelbar nach jedem Stromdurchgang.Procedure for reducing the control range of the grid control in the case of converters working with grid-controlled steam or gas discharge paths If power converters working with grid-controlled steam or gas discharge paths are allowed, especially rectifiers, work on consumers with variable resistance and the current output by the converter should be regulated to a constant value be, which is often required for chemical purposes, for example, must the voltage output by the supply transformer must be such that even with the highest achievable value of the load resistance is the set target current can flow. Conversely, the grid control must influence the DC voltage in such a way that that with a small value of the load resistance no increase in the set Current can occur. If the regulation on constant current takes place solely by means of the grid control, then, based on the mean value of the load resistance, work with an appreciable ignition delay, so that the full rectified Voltage for the highest achievable value of the load resistance, the relative rarely occurs, is available. Such an operation, however, causes bad ones Power factor and heavy load on the discharge paths due to the negative Jump voltages immediately after each passage of current.

Man kann diese Nachteile in einem gewissen Umfang dadurch herabsetzen, daß man außerdem die Wechselspannung mittels Regeltransformators ändert. Dann bewirkt der Regeltransformator die Grobregelung, die Gittersteuerung die Feinregelung. Die Regelung mittels Regeltransformators und Gittersteuerung arbeitet befriedigend, solange die Änderungen des Belastungswiderstandes im Tagesdurchschnitt nicht allzu hoch sind. Bei häufigen Änderungen ergeben sich aber entsprechend hohe Schaltzahlen am Regeltransformator.These disadvantages can be reduced to a certain extent by that one also changes the AC voltage by means of a regulating transformer. then causes the control transformer the coarse control, the grid control the fine control. the Regulation by means of regulating transformer and grid control works satisfactorily, as long as the daily average changes in load resistance are not too great are high. Frequent changes result in a correspondingly high number of operations on the regulating transformer.

Die Erfindung bezweckt eine Herabsetzung des Regelbereiches der Gittersteuerung und damit eine Verringerung der Beanspruchung der Entladungsstrecken durch die negativen Sprungspannungen unmittelbar nach jedem Stromdurchgang, außerdem auch eine Herabsetzung der Schaltzahlen des als Stufentransformator ausgebildeten Regeltransformators. Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß selbsttätig und praktisch gleichzeitig mit den stetigen bzw. beliebig kleinen Änderungen der Gittersteuerung auch die Wechselspannung der Entladungsstromkreise stetig geändert wird.The invention aims to reduce the control range of the grid control and thus a reduction in the stress on the discharge paths due to the negative ones Jump voltages immediately after each current passage, also a reduction the switching numbers of the regulating transformer designed as a step transformer. According to the invention, this is achieved in that automatically and practically at the same time with the constant or arbitrarily small changes in the grid control, so does the alternating voltage of the discharge circuits is constantly changing.

In Fig. i der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch veranschaulicht. Eine Gleichrichteranlage, bestehend aus Haupttransformator i, Saugtransformator 2 und Entladungsgefäß 3 mit mehreren, je durch ein Gitter gesteuerten Anoden, speist einen Verbraucher 4, dessen Strom konstant gehalten werden soll. Zwischen das speisende Drehstromnetz 5 und den Haupttransformator i ist zunächst der übliche, als Stufentransformator ausgebildete Regeltransformator 6 geschaltet. Ferner befindet sich zwischen Regeltransformator 6 und Haupttransformator i ein weiterer Transformator 7, dem eine stetig änderbare Wechselspannung zugeführt wird. Die Primärwicklung dieses Transformators ist über eine gleichstromvormagnetisierte Drosselspule 8 an eine passende Wechselstromquelle g, die auch das speisende Drehstromnetz 5 sein kann, angeschlossen. Die Vormagnetisierüngswicklungen der Drosselspule 8 liegen an der vom Gleichrichter abgegebenen Spannung. Ferner ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet, däß der Drehregler io der Gittersteuerung stromabhängig verstellt wird.In Fig. I of the drawing is an embodiment of the invention illustrated schematically. A rectifier system consisting of a main transformer i, suction transformer 2 and discharge vessel 3 with several, each controlled by a grid Anodes, feeds a load 4, the current of which is to be kept constant. Between the feeding three-phase network 5 and the main transformer i is initially the usual regulating transformer 6 designed as a step transformer is switched. Furthermore, there is a between control transformer 6 and main transformer i further transformer 7 to which a continuously changeable alternating voltage is fed. The primary winding of this transformer is biased via a direct current Choke coil 8 to a suitable alternating current source g, which also feeds the three-phase network 5 can be connected. The bias windings of the choke coil 8 are due to the voltage output by the rectifier. It is also indicated by a dashed line Line indicated that the rotary control io adjusts the grid control depending on the current will.

Bezüglich der Arbeitsweise ergibt sich folgendes, wenn man annimmt, daß durch den Regeltransformator 6 die Primärspannung am Haupttransformator i der Gleichrichteranlage so festgelegt ist, daß unter Berücksichtigung der höchsten Spannung am Zusatztransformator 7 die Anoden des Gefäßes 3 mit möglichst kleiner Zündverzögerung arbeiten. Dieser Betriebszustand würde bei dem höchst erreichbaren Wert des Belastungswiderstandes eintreten: Sinkt nun der Wert des Belastungswiderstandes, so wird die Gittersteuerung im Sinne einer Zündverzögerung verstellt, damit der eingestellte Strom nicht überschritten wird. Gleichzeitig nimmt die Spannung am Verbraucher 4 und damit auch an der Vormagnetisierungswicklung der Drosselspule 8 ab. Praktisch gleichzeitig vergrößert sich damit auch der wechselstromseitige Spannungsabfall der nun schwächer vormagnetisierten Drosselspule 8, und es tritt somit eine Absenkung der dem Haupttransformator x zugeführten Spannung ein. Die Absenkung der dem Haupttransformator i zugeführten Spannung unterstützt also die durch die Gittersteuerung eingeleitete Regelung. Infolgedessen kann die im ersten Augenblick auf eine zu große Zündverzögerung eingestellte Gittersteuerung nunmehr im entgegengesetzten Sinne verstellt werden, damit der Gleichstrom seinen geforderten konstanten Wert wieder erhält. Es bedarf keiner eingehenden Beschreibung, daß bei Zunahme des Belastungswiderstandes der Regelvorgang in entgegengesetzter Richtung verläuft, d. h. die Gittersteuerung wird in Richtung einer Verringerung der Zündverzögerung verändert und die Wechselspannung der Entladungsstromkreise erhöht.With regard to the mode of operation, the following results if one assumes that through the control transformer 6, the primary voltage at the main transformer i the The rectifier system is set so that taking into account the highest voltage on the additional transformer 7, the anodes of the vessel 3 with the smallest possible ignition delay work. This operating state would be at the highest achievable value of the load resistance enter: If the value of the load resistance drops, the grid control is activated Adjusted in the sense of an ignition delay so that the set current is not exceeded will. At the same time, the voltage on the consumer 4 and thus also on the bias winding increases the choke coil 8 from. Practically at the same time, the AC side is also increased Voltage drop of the now weaker premagnetized choke coil 8, and it occurs thus a reduction in the voltage supplied to the main transformer x. the Lowering the voltage supplied to the main transformer i thus supports the Regulation initiated by the grid control. As a result, the first Momentary grid control set to an ignition delay that is too great now be adjusted in the opposite sense, so that the direct current its required gets constant value again. It does not need a detailed description that at Increase in the load resistance of the control process in the opposite direction runs, d. H. the grid control is directed towards reducing the ignition delay changed and the alternating voltage of the discharge circuits increased.

In manchen Fällen ist es vorteilhaft, auf den Zusatztransformator 7 zu verzichten und die Wechselstromwicklungen der gleichstromvormagnetisierten Drosselspule 8 zwischen dem Regeltransformator 6 und dem Haupttransformator i einzufügen. Diese Möglichkeit ist in Fig. 2 der Zeichnung schematisch veranschaulicht, deren Bezugszeichen denen der Fig. i entsprechen.In some cases it is advantageous to use the additional transformer 7 and the alternating current windings of the direct current biased To insert a choke coil 8 between the regulating transformer 6 and the main transformer i. This possibility is illustrated schematically in Fig. 2 of the drawing, whose Reference numerals correspond to those of FIG.

Die vorstehend für Gleichrichter beschriebene Regelung gilt auch für Wechselrichter. Nur kann die erzeugte Wechselspannung nicht unmittelbar, sondern erst nach Gleichrichtung den Gleichstromwicklungen der gleichstromvormagnetisierten Drosselspule zugeführt werden.The regulation described above for rectifiers also applies to Inverter. Only the generated alternating voltage cannot be immediate, but only after rectification of the direct current windings of the direct current pre-magnetized Choke coil are supplied.

Zur Vermeidung der Einfügung geradzähliger Harmonischer in die Wechselstromkreise empfiehlt es sich, für jede Phase zwei Drosselkerne vorzusehen, wobei stets in dem einen Kern die Augenblickswerte von Gleich- und Wechselfluß sich addieren, in dem anderen sich subtrahieren (vgl. hierzu Patentschrift 573551). Zum Ausgleich der übrigbleibenden ungeradzahligen Harmonischen, die außerdem auch durch die Arbeitsweise des Stromrichters bedingt sind, kann man (vgl. Fig. 3 der Zeichnung) Schwingungskreise ii vorsehen, die auf diese Harmonischen abgestimmt sind und somit diesen einen nur kleinen Widerstand bieten. Gleichzeitig verbessern diese Schwingungskreise auch den Leistungsfaktor der Grundwelle. Im übrigen ist Fig. 3 ebenso bezeichnet wie die Fig. i und z.To avoid the introduction of even harmonics into the AC circuits it is advisable to provide two choke cores for each phase, always in the a nucleus, the instantaneous values of direct and alternating flux add up, in which subtract each other (cf. patent specification 573551). To compensate for the remaining odd harmonics, which are also influenced by the way it works of the converter, one can (see FIG. 3 of the drawing) oscillation circuits ii provide that are tuned to these harmonics and thus only this one offer little resistance. At the same time, these oscillation circles also improve the power factor of the fundamental wave. Otherwise, Fig. 3 is also designated as Figs. i and z.

Schließlich ist in Fig. 4 der Zeichnung angedeutet, wie man die in Fig. i getrennt dargestellten Transformatoren 6 und 7 baulich vereinigen kann. Der Regeltransformator 6 weist außer der sowohl mit dem speisenden Drehstromnetz 5 als auch mit dem Haupttransformator i verbundenen Wicklung eine Wicklung 6' auf, die über die gleichstromvormagnetisierte Drosselspule 8 in der bei Fig. i geschilderten Weise gespeist wird. Falls mehrere Stromrichter phasenverschoben zusammenarbeiten, steht nichts im Wege, an die freien Enden der dreiphasigen Sternwicklung, die als Regelwicklung dient, je einen Schwenkzipfel anzufügen, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Die übrigen Bezugszeichen der Fig.4 entsprechen denen der Fig. i bis 3.Finally, in Fig. 4 of the drawing it is indicated how the in Fig. I can structurally combine transformers 6 and 7 shown separately. Of the Control transformer 6 has in addition to both the feeding three-phase network 5 as also connected to the main transformer i winding a winding 6 ', the via the direct current biased choke coil 8 in the one shown in FIG Way is fed. If several converters work together out of phase, nothing stands in the way of the free ends of the three-phase star winding, which as Regular winding is used to add a swivel tip each, as shown in FIG is. The remaining reference symbols in FIG. 4 correspond to those in FIGS.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Procedure for reducing the control range the grid control with grid-controlled vapor or gas discharge sections working converters which are regulated to constant current, characterized in that däß automatically and practically simultaneously with the continuous resp. Any small changes in the grid control also affect the alternating voltage of the discharge circuits is constantly changing.

2. Arrangement for performing the method according to claim i, characterized in that the voltage applied to the consumer either directly (for the rectifier) or after rectification (for the inverter) the direct current windings a direct current biased inductor feeds its alternating current windings either in the leads to the primary windings of one with the main transformer additional transformer connected in series (Fig. i) or directly with the main transformer are connected in series (Fig. 2).

3. Order to exercise the procedure according to Claim i or 2, characterized in that two inductor cores are provided for each phase and that in the one core the instantaneous values of constant and interchangeable foot add, subtract in the other. q ..

Order to exercise the Method according to claim i or according to the following claims, characterized in that that to compensate for the harmonics oscillation circles, which are tuned to the harmonics are provided (Fig. 3),

5. Arrangement for exercising the method according to claim i or according to the following claims, characterized in that the step transformer constructed regulating transformer and the additional transformer according to claim 2 structurally are united (Fig. q.).

6. Arrangement according to claim 5, characterized in that that the transformer is provided with swivel lobes.