DE909968C - Stromrichter mit Spannungsregelung - Google Patents

Stromrichter mit Spannungsregelung

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DE909968C
DE909968C DEST1189D DEST001189D DE909968C DE 909968 C DE909968 C DE 909968C DE ST1189 D DEST1189 D DE ST1189D DE ST001189 D DEST001189 D DE ST001189D DE 909968 C DE909968 C DE 909968C
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DE
Germany
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commutation
anode
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anodes
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DEST1189D
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English (en)
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Dr Techn Uno Lamm
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ABB Norden Holding AB
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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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Description

  • Stromrichter mit Spannungsregelung Verschiedene '.Methoden wurden vorgeschlagen, um bei der Spannungsregelung durch Gittersteuerung von Stromrichtern bessere Phasenverhältnisse im Wechselstromnetz bzw. in den Wechselstromnetzen zu schaffen, als es durch die einfache regelmäßige Verzögerung der Kommutierung jeder Anode möglich ist. Die Aufgabe ist verhältnismäßig einfach, solange man nur der kleinstmöglichen Phasenverschiebung innerhalb des ganzen Spannungsbereiches oder in anderen Worten dem kleinstmöglichen Blindleistungsbedarf seitens des Stromrichters nachstrebt. Man kann dann beispielsweise zwei Stromrichter parallel schalten, deren einer die Kommutierungszeitpunkte gerade so viel verfrüht wie der andere sie verspätet hat. Man kann ferner gewisse Anoden sperren, so daß sie bei der Kommutierung übergangen werden. In der letzteren Weise erhält man gewisse niedrigere Spannungsstufen, bei denen der Leistungsfaktor auf der Wechselstromseite i wird, und in den zwischenliegenden Spannungsbereichen kann man die gewöhnliche Kommutierungsverzögerung benutzen, ohne daß der Leistungsfaktor allzu viel von i abweicht.
  • Eine bedeutend schwierigere Aufgabe, deren Lösung in vielen Fällen erwünscht ist, ist die Regelung der Spannung und der Phasenverschiebung im Wechselstromnetz im wesentlichen unabhängig voneinander, so daß der Stromrichter bei jedem Wert des Spannungsverhältnisses eine nach Belieben innerhalb angemessener Grenzen regelbare Blindleistung abgeben oder aufnehmen kann. Diese Aufgabe kann durch keine der vorher genannten Methoden gelöst werden. Beim Übergehen gewisser Anoden in der Kommutierungsfolge ist man bei gewissen Spannungswerten an den Leistungsfaktor i gebunden, und bei parallel geschalteten Stromrichtern, von denen der eine verfrüht und der andere verspätet kommutiert wird, ist man stets an den Leistungsfaktor i gebunden, falls man die beiden Stromrichter nicht ungleich belasten will, was eine Überdimensioniierung derselben im Verhältnis zur Normallast nötig macht. Man kann zwar die beiden Stromrichter mit verschiedener Spannung arbeiten lassen, falls man sie in Reihe anstatt parallel schaltet, aber dabei treten andere Nachteile auf, beispielsweise der, daß der Spannungsabfall und damit die Verluste verdoppelt werden.
  • Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Stromrichteranordnung mit zwei durch eine Saugdrossel miteinander verbundenen Anodensystemen mit Schaltmitteln zur Herbeiführung erzwungener Kommutierung und einer Kommutierungsmöglichkeit von einer Anode des einen Systems auf eine Anode des anderen Systems zur Regelung des Aussteuerungsgrades und unabhängig davon zur Regelung der aufgenommenen bzw. abgegebenen Blindleistung mittels Verfrühung der Kommutierung des einen Systems um einen gegenüber dem Kommutierungszeitpunkt des anderen Systems beliebigen Betrag und Ausgleich der hierdurch entstehenden Mehrbelastung des einen Systems gegenüber dem anderen durch periodische zyklische Abwechslung der Zugehörigkeit der Anoden zu den Anodenfolgen der beiden Systeme. Ein derartiges abwechselndes Arbeiten der Anoden in verschiedenen über eine Saugdrossel verbundenen Folgen ist an sich bekannt, aber seine Eigenschaft, eine unabhängige Regelung der Spannung und der Phasenverschiebung zu .ermöglichen, wurde früher nicht erfaßt und ausgenutzt, und die Anordnung wurde deshalb auch nicht in der hier vorgeschlagenen Verbindung benutzt. Sie ermöglicht eine derartige unabhängige Regelung, weil beim abwechselnden Übergang der Anoden von der einen zu der anderen Folge der Saugdrossel Spannungen abwechselnd in beiden Richtungen aufgedrückt werden und die Saugdrossel deshalb den Spannungsausgleich bewirken kann. der zwischen parallel geschalteten Anodengruppen mit fester Einteilung nicht möglich ist.
  • Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung in ihrer Anwendung auf einen sechsphasig arbeitenden Stromrichter sind in,der Zeichnung schematisch dargestellt.
  • Fig. i zeigt eine derartige Ausführungsform, während Fig. 2 und 3 zwei Diagramme über ihre Wirkungsweise bei verschiedenen Regelfällen, beispielsweise bei Gleichrichtung, darstellen; Fig. d. zeigt ein Beispiel eines Hilfskreises für die Gittersteuerung eines Stromrichters nach den vorhergehenden Abbildungen; Fig. 5 zeigt ein dem mittleren Teil der Fg. i entsprechendes Schema einer anderen Ausführungsform, und Fig. 6 und 7 zeigen zwei Diagramme über verschiedene, durch die Ausführungsform ermöglichte Arbeitsweisen.
  • Fig. i zeigt ein Ventilgefäß 7, .das zwei Gruppen von Anoden enthält, die an je eine dreiphasige Wicklungsgruppe eines Transformators angeschlossen sind. Die Primärwicklung des letzteren ist nicht dargestellt. In jeder Phase liegen zwei Wicklungen, .die je an eine Anode angeschlosssen sind. Die Phasen der einen Dreiphasengruppe sind mit 1, 3, 5 und die Phasen der anderen, gegen die erstere 6o° verschobenen Dreiphasengruppe mit 2, q., 6 bezeichnet. .Die beiden der gleichen Phase angehörigen Wicklungen sind unter sich durch die Zusatzbezeichnungen a, b unterschieden. Die jeder Wicklung zugeordnete Anode hat die Nummer der Wicklung erhöht um i o, so daß die Anode i i" zur Wicklung i" gehört.
  • Die beiden durch die Bezeichnungen a und b bezeichneten Dreiphasengruppen haben Nullpunkte, die untereinander durch Saugdrosseln verbunden sind, die mit 21 für den ungeraden und mit 22 für den geraden Dreiphasenstern bezeichnet sind. Diese Saugdrosseln dienen während der Kommutierungsperioden als Sekundärwicklungen von Kommutierungstransformatoren. Die Primärwicklungen dieser Kommutierungstransformatoren sind über Absperrventile 3i", 31b, 32", 32d an einen gemeinsamen Kommutierungskondensator3o angeschlossen. Durch die sechsphasige Schaltung wird der Anschluß dieses Kondensators an,die Kommutierungstransformatoren vereinfacht, und zwar bei Ausnutzung beider Entladungsrichtungen für die Ko.mmütierung. Im übrigen ist die Wirkungsweise des geraden, mit geraden Ziffern bezeichneten Dreiphasensterns vom Gesichtspunkte der Erfindung ganz gleichartig mit der Wirkungsweise des ungeraden, mit ungeraden Ziffern bezeichneten, weshalb nur die letztere im folgenden beschrieben wird. Die Mittelpunkte,der beiden Saugdrosseln 21 und 22 sind mit den Endpunkten einer zentralen Saugdrossel 2o verbunden, deren Mittelpunkt über die Gleichstromdrossel 25 mit dem einen Gleichstrompol (negativ beim Gleichrichten) verbunden ist, während die Kathode des Gefäßes 7 den anderen Gleichstrompol bildet.
  • Fig. 2 zeigt ein Beispiel der Wirkungsweise einer Schaltung nach Anspruch i, bei der die Kommutierungssteuerung eine derartige ist, daß die Spannung etwa 701/9 der maximalen wird, während der Stromrichter einen kapazitiven Strom (eine gewisse Blindleistung) an das Wechselstromnetz liefert. Im Diagramm sind die Spannungen der verschiedenen Phasenwicklungen durch dünne Linien und die resultierenden Gleichspannungen zwischen der Kathode und dem Nullpunkt der Saugdrossel durch ,dickere, ausgezogene Linien dargestellt. Der durch die zentrale Saugdrossel 2o und die Glättungsdrosse125 ausgeglichene Mittelwert der genannten Gleichspannungen stellt die Spannung des Gleichstromnetzes dar. Für jede Teilperiode sind die Nummern der Wicklungen angegeben, deren Anoden Strom führen. Am Anfang des Diagramms brennen die Anoden 15" und 151 entsprechend den Wicklungen 5" und 3b. Der Unterschied zwischen den Spannungen dieser Wicklungen ist anfangs ziemlich groß, entsprechend einer hohen Spannung an der Saugdrossel 21, welche Spannung durch die strichpunktierte Kurve wiedergegeben wird. Wenn die Spannungskurven sich schneiden, wird die Mittelspannung ein Maximum und die Spannung an der Saugdrossel o.
  • Etwa 2o° nachdem genannten Schnittpunkt wird die Anode i5b freigegeben und zündet, weil sie eine höhere Spannung als die Anode 13b hat. Die beiden in der gleichen Phase liegenden Anoden 15" und 15b werden dann gleichzeitig brennen, weshalb die äußere Spannung gleich der Spannung von beiden und die Spannung an der Saugdrossel o wird. Etwa io°, nachdem die Anodenspannungen ihren Höchstwert überschritten haben, d. h. 50° vor dem nächsten natürlichen Kommutierungszeitpunkt, wird eine Kommutierung von der Anode 15b an die Anode 14 erzwungen. Dies kann in irgendeiner möglichen Weise, beispielsweise durch Löschgitter, durch eine überlagerte Spannungswelle oder durch eine Übergangsanode erfolgen. In der dargestellten Ausführungsform wird die Kommutierung dadurch bewirkt, daß die Anode 15" zunächst den Strom der Anode 15b nebst ihrem eigenen übernimmt und sodann den halben Strom an die Anode I Ib überläßt. Zu diesem Zweck wird die Sperrstrecke über die Anode 31b freigegeben, so daß der im voraus mit dem rechten Belag positiv geladene Kondensator 30 sich über die Anode 31b entlädt. Die Saugdrossel 21 wird dann am unteren Ende positiv und am oberen Ende negativ, und die Anode 15a wird stärker positiv als die Anode 15b. Die .erstere übernimmt,den ganzen Strom, aber je nachdem sich der Kondensator entlädt, sinkt,das Potential der Anode 15" und steigt das des b-Systems, so daß die inzwischen freigegebene Anode i i" einen Teil des Stromes zu übernehmen anfängt. Die Entladung geht weiter, bis die Anoden 15" und 14 den Strom zu gleichen Teilen übernehmen, wenn die Saugdrossel ohne-Primärstrom im Gleichgewicht ist. Die Spannung am Mittelpunkt der Saugdrossel ist dann auf den Wert gesunken, der am Anfang des Kurventeils 5a, Ib herrschte, und sie folgt dann diesem Kurventeil während 70°, wonach die Anode iia freigegeben wird und eine freiwillige Kommutierung auf diese Anode von der Anode 15" erfolgt.
  • Die nächste Erscheinung ist eine erzwungene Kommutierung von der Anode i i" auf I 3a, welche 1210° nach der eben beschriebenen erzwungenen Kommutierung von I5b auf 14 stattfindet. Darauf kommt eine freiwillige Kommutierung von IIb auf TU, 12o° nach der freiwilligen Kommutierung von 15" auf ii, Man findet also, daß die mit 12o° Zwischenzeit eintreffenden verfrühten Kommutierungen abwechselnd in der b-Gruppe und in der a-Gruppe stattfinden und daß dasselbe Verhältnis auch gilt für die gleichfalls mit 120' Zwischenzeit eintretenden freiwilligen, verspäteten Kommutierungen. Die einzelnen Anoden befinden sich nach und nach in der Gruppe, von bzw. zu welcher eine erzwungene Kommutierung erfolgt, und auch in der freiwillig kornmutierenden Gruppe. Die Anoden gehen also in die durch erzwungene Kommutierung abgelöste Gruppe in der Ordnung 15b, I Ia, 13b, ISa, IIb, 13a und gleichzeitig in die durch erzwungene Kommutierung sich untereinander ablösendeGruppe in der Ordnung IIb, 13a, I5b, IIa, Lab, 15, ein: Während derselben Zeit wird :der Strom von den Anoden ISa, IIb, 13a, I5b, I1a, 13b zu den Anoden i ia, 13b, 15a, I Ib, 13a, I5b freiwillig kommutiert. Jede vollendete Kommutierung findet hierbei abwechselnd in der a-Gruppe und in der b-Gruppe statt, aber bei einer erzwungenen Kommutierung in einer Gruppe dient eine Anode der anderen Gruppe als Übergangsanode. Eine verfrühte Kommutierung in der einen Gruppe wird immer zunächst von einer verspäteten Kommutierung in der anderen gefolgt, weshalb die Anodenfolgen, deren Kommutierungszeitpunkte auf verschiedenen Seiten des natürlichen Kommutierungszeitpunktes liegen und die also verschiedene Richtungen der Blindleistungsströmung vertreten, immer durch die Saugdrossel getrennt sind und die letztere also einen Spannungsausgleich bewirkt, falls die Spannungserniedrigungen in den beiden Anodenfolgen verschieden weit getrieben werden. Der hierdurch entstehende Spannungsunterschied ist für die Anodenfolge als Ganzes eine Gleichspannung, und falls die Anodenfolgen feste Gruppen darstellten, würde eine Parallelschaltung derselben infolge des Spannungsunterschiedes ausgeschlossen sein. Da aber jede Anode abwechselnd in verschiedene Anodenfolgen eingeht und die beiden Enden der Saugdrossel also abwechselnd an die verschiedenen Anodenfolgen angeschlossen sind, tritt der Spannungsunterschied zwischen den Enden der Saugdrossel als eine Wechselspannung auf und kann deshalb durch diese Drossel ausgeglichen werden.
  • Eine erzwungene Kommutierung findet in der dargestellten Ausführungsform statt, wenn das Ergebnis der Kommutierung ein gleichzeitiges Brennen zweier Anoden verschiedener Phase wird, wogegen die Kommutierung zu gleichphasig brennenden Anoden freiwillig vor sich geht. Diese Ordnung wird die normale in Gleichrichtern, wo die eine Anodenfolge verfrüht und die andere verspätet kommutiert wird. Sie ermöglicht in einfachster Weise ein gutes Ausnutzen des Kommutierungskondensators, der nach einer beendeten Kommutierung die für die nächste erforderliche Ladung hat. Wie aus Fig. 5 bis 7 und der entsprechenden Beschreibung hervorgeht, ist eine mehr verwickelte Schaltung des Kommutierungskondensators nötig, wenn beide Anodenfolgen verfrüht kommutiert werden.
  • Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer weitergetriebenen Spannungserniedrigung bei der Schaltung nach Fig. i, in dem die abgegebene Gleichspannung nur etwa die Hälfte der maximalen ist, während die Phasenverschiebung auf der Wechselstromseite o, also der Leistungsfaktor i beträgt. Überspannungen für die erzwungene Kommutierung sind nicht eingezeichnet. Die Bezeichnungen stimmen mit den in Fig. 2 verwendeten überein, und die Wirkungsweise dürfte ohne Beschreibung in Einzelheiten verständlich sein. Gleichphasige Anoden brennen nur während kurzer Zeitabschnitte in der Nähe des Scheitelwerts jeder Phase, und in den Zwischenzeiten brennen Anoden mit i2o° gegenseitiger Phasenverschiebung. .
  • Was für jede der Anodengruppen besonders gemeinsam ist und sie von der anderen unterscheidet, ist die Gittersteuerung. Bei der beschriebenen Art der erzwungenen Kommutierung wird die Gittersteuerung am einfachsten derart angeordnet, däß jede Anode ein Gitter besitzt, das während des größeren Teils der Periode auf negativem Potential gehalten wird und nur dann einen kurzen positiven Spannungsstoß erhält, wenn die entsprechende Anode zünden soll. Jede einzelne Anode gehört, wie aus dem Gesagten hervorgeht, abwechselnd der verfrüht und der verspätet kommutierendenAnodenfolge und genauer ausgedrückt der ersteren während aller zwei ganzen Perioden und der letzteren während der übrigen Periodenteile an. Da die Phase der der ersteren Folge angehörenden Gitterspannungsstöße unabhängig von der Phase der der späteren Folge angehörenden regelbar sein soll, sollen diese Spannungsstöße aus zwei voneinander ganz unabhängigen Apparaten hergeleitet werden. Jeder dieser Apparate hat einen besonderen Stromkreis für jedes Gitter, und dieser Stromkreis soll nur während aller zwei Perioden einen Spannungsstoß liefern. Man kann diese Aufgabe durch einen umlaufenden Periodenumformer lösen, der Gitterspannungsstöße von nur der halben Periodenzahl des Wechselstromes liefert,- aber man kann sie auch durch einen Apparat statischen Charakters lösen, wie er z. B. in Fi.g. 4 schematisch dargestellt ist. Ein Hilfsentladungsgefäß für die Gittersteuerung ist dort mit 4, darin enthaltene Anoden sind mit .4-:I6 und ihre Steuergitter mit 5i-56 bezeichnet. Auf die letzteren werden paarweise positive Spannungsstöße über einen Phasendreh- und Kurvenformzuspitzungsapparat 50 in der der einen Anodenfolge entsprechenden Phase aufgedrückt. Die Gitter 51 und 52 erhalten also gleichzeitig einen derartigen Spannungsstoß; die Gitter 53 und 54 und die Gitter 55 und 56 ebenfalls, jedes Paar mit einem gegenseitigen Phasenunterschied von i2o° bei der normalen Wechselstromfrequenz. Die entsprechenden Anoden sind an eine Gleichstromquelle 47 über eine Drosselspule 48 parallel zu einem Kondensator 40 derart angeschlossen, daßdiese Teile zwischen -den Anoden jedes Paares liegen. Falls z. B. die Anode 41 bei einem Gitterspannungsstoß stromführend ist, so lädt sie gleichzeitig den Kondensator 40 SO viel um, daß die mit geraden Nummern bezeichneten Anoden bei dem nächsten Gitterspannungsstoß wesentlich mehr positiv als die ungeraden werden und eine der ersteren, und zwar die Anode 44, deshalb gezündet wird. Auf diese Weise wird beispielsweise die Anode 4, einen Stromstoß nur während aller zwei Perioden und die Anode 42 während .der zwischenliegenden Zeit erzeugen. über Transformatoren 6i-66 werden die durch diese Stromstöße erzeugten Stoßspannungen den Gittern des Hauptstromrichters zugeführt. Ein ähnlicher, nicht dargestellter Gitteispeisungsapparat, der jedoch mit dem dargestellten eingemeinsames Ventilgefäß besitzen kann, soll der anderen Anodenfolge zugeordnet sein, und für jedes Gitter des Hauptstromrichters sind eine Sekundärwicklung eines der Transformatoren 6i-66 und eine ähnliche Sekundärwicklung im genannten, nicht dargestellten Apparat in Reihe geschaltet. Auf :diese Weise wird jedes Gitter des Hauptstromrichters während aller zwei Perioden von einem positiven Spannungsstoß in einer von dem einen Phasendreher bestimmten Phasenlage und während der übrigen Perioden von einem positiven Impuls in einer vom anderen Phasendreher bestimmten Phasenlage getroffen. Dies ist die wesentliche Voraussetzung für das Entstehen der in Verbindung mit Fig. 2 und 3 geschilderten Wirkungsweise. Für die erzwungene Kommutierung selbst sind natürlich gewisse weitere Gitterspannungsstöße für die Hilfsanoden 31" 34 (Fig. i) usw. erforderlich, aber diese werden in grundsätzlich der gleichen Weise wie die eben beschriebene erzeugt. Da jede derartige Hilfsanode drei bestimmte Hauptanoden bedient, können ihre Gitterspannungsstöße dadurch erbalten werden, daß Geräte, die der erzwungenen Kommutierung entsprechende Spannungsstöße auf die Gitter dieser Anoden geben, in Reihe geschaltet werden, gegebenenfalls über eine Vorrichtung, um die Phasenlage etwas zu verstellen. Die genannten Hilfsanoden 34 31b, usw. können übrigens in an sich bekannter Weise durch besondere Lastausgleichsanoden 33, 34 vervollständigt werden, die bei niedriger Last des Stromrichters in Wirkung treten, um die Umladung des Kondensators 30 zu regeln.
  • Die primären Geräte zum Einstellen der Phasenlage der Gitterspannungsstöße für die beiden verschiedenen Anodenfolgen können zweckmäßig nach einem gewissen Programm geregelt werden. Ein derartiges Programm kann beispielsweise sein, sowohl die Gleichspannung wie die Wechselspannung bei schwankender Belastung konstant zu halten. Falls man beispielsweise bei steigender Belastung lediglich die Kommutierungsverzögerung und dadurch die Spannungserniedrigung vermindert, kann man zwar die Gleichspannung konstant halten, aber gleichzeitig schwankt im allgemeinen die Wechselspannung in der einen oder anderen Richtung, je nachdem die erhöhte Belastung oder die erniedrigte Phasenverschiebung überwiegt. Erfindungsgemäß kann man beispielsweise die Kommutierungsphase der verspätet zu kommutierenden Anodenfolge auf konstante Gleichspannung regeln, indem ihr Phasenverdreher unmittelbar abhängig vom Unterschied zwischen einer konstanten Sollspannung und der Ist-Gleichspannung gemacht wird; und gleichzeitig kann man in entsprechender Weise die Kommutierungspbase der verfrüht zu kommutierenden Anodenfolge auf konstante Wechselspannung regeln. @N ährend in den Fig. 2 und 3 :die eine Anodenfolge verfrüht und die andere verspätet kommutiert wird, zeigen Fig. 6 und 7 zwei Beispiele einer verfrühten Kommutierung beider Anodenfolgen. In diesen Diagrammen ist also jede Kommutierung erzwungen, aber die hierzu gegebenenfalls erforderlichen Überspannungen sind wie in Fig. 3 nicht eingezeichnet. Die beiden Fig. 6 und 7 beziehen sich auf den Grenzfall, daß die Gleichspannung auf 0 heruntergesteuert ist, d. h. daß der Stromrichter als reiner Phasenkompensator arbeitet. Der Unterschied zwischen den beiden Figuren ist, daß in Fig. 6 an gleichphasige Wicklungen, z. B. 1a, Ib, angeschlossene Anoden während cgo° in jeder Drittelperiode und ungleichphasig angeschlossene Anoden während 3o° arbeiten, wogegen in Fig.7 die Verhältnisse entgegengesetzt sind. Die erstere Anordnung gibt eine kleinere Belastung der Saugdrossel als die letztere, wie aus der strichpunktierten Kurve hervorgeht, die die Spannung an der Saugdrossel wiedergibt. Fi.g.7 gibt dagegen eine kleinere Belastung der Glättungsdrossel im Gleichstromkreis als Fig. 6.
  • Wie bereits erwähnt, ist sowohl bei einer Arbeitsweisce nach Fig. 6 wie nach Fig. 7 jede Kommutierung erzwungen. Der Spannungsverlauf an dem Kommutierungskondensator ist jedoch von wesentlich anderer Art bei der Kommutierung auf gleichphasige als bei der Kommutierung auf ungleichphasige Anoden. Im letzteren Fall wird der Verlauf im wesentlichen gleich dem in Fig. 2 dargestellten, d. h. es ist keine Überspannung an der Übergangsanode erforderlich, um die eigentliche Kommutierung einzuleiten, da die Übergangsanode bereits das Potential besitzt, das für die Übernahme des Gesamtstromes nötig ist. Eine Überspannung ist jedoch nötig, teils mit Rücksicht auf die Kommutierungsarbeit, d. h. das Überwinden der Reaktanz zwischen der abtretenden Anode und der Übergangsanode, die in diesem Fall, wenn diese beiden Anoden gleichphasig sind, jedoch ziemlich gering ist, teils mit Rücksicht auf die Entionisierungszeit, d. h. darauf, daß eine hinreichende Zeit für die Entionisierung der soeben strornführenden Ventilstrecke nach beendeter Kommutierung zur Verfügung stehen soll, bevor die durch Entladung des Kondensators sinkende Spannungskurve der Übergangsanode die Spannungskurve der abtretenden Anode aufs neue schneidet. Um die zweite Stufe der Kommutierung durchzuführen, muß das Potential der Übergangsanode andererseits wesentlich unter den- vorhergehenden Wert erniedrigt werden. Dies entspricht einer Umladung des Kommutierungskondensators auf eine Spannung von im wesentlichen demselben Zahlwert, aber entgegengesetzter Polarität ohne außerordentliche Maßnahmen, weshalb die antretende Anode im voraus freigegeben werden kann, so daß sie zündet, sobald die Spannungsverhältnisse dieses erlauben.
  • Wenn dagegen von ungleichen Phasen auf gleiche erzwungen kommutiert werden soll, beispielsweise bei der in Fig.6 oder 7 vorkommenden Kommutierung von 5a, Ib zu I a, I b, wobei die Anode i ib als Übergangsanode dient, bedarf diese Anode, auch abgesehen von der Entionisierungszeit, einer Überspannung entsprechend dem Spannungsunterschied zwischen den Kurven 5, Ib und ia, Ib. Dagegen kann dieselbe Anode ihren halben Strom später an IIa überlassen, ohne daß eine größere Spannungssenkung eintritt als die durch die Reaktanz bedingte Kommutierungsspannung. Dies bedeutet keine wesentliche Umladung des Kondensators, weshalb seine Ladung für die nächste Kommutierung unzureichend werden kann, die zwar von gleichphasigen zu ungleichphasigen Anoden vor sich geht und deshalb keine zusätzliche Überspannung erfordert, aber doch einer so großen Spannung bedarf, daß die Entionisierungszeit hinreichend wird. Um die hierzu erforderliche Umladung durchzuführen, kann es notwendig werden, den ersteren Verlauf bis zur Überkommutierung zu treiben, d. h. .die antretende Anode nicht freizugeben, bevor der Kondensator sich weiter umgeladen hat, als für die Kommutierung erforderlich ist.
  • Andererseits ist es verhältnismäßig günstig, daß alle zwei Kommutierungen von ungleichphasigen zu gleichphasigen und die zwischenliegenden von gleichphasigen zu ungleichphasigen Anoden gehen, weil es bei zwei aufeinanderfol@genden Kommutierungen derselben Art noch schwieriger sein würde, den Kondensator mit der richtigen Spannung zu versehen.
  • Falls man das Diagramm in Fig. 6 oder 7 die Spannungen der einen, beispielsweise der linken Dreiphasengruppe bei einer Schaltung von Anoden und Saugdrosseln nach Fig. i vertreten läßt, werden die Kommutierungen in der rechten Gruppe bei symmetrischer Schaltung in der langen Zwischenzeit von 9o° zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kommutierungen in der linken Gruppe stattfinden. Da jede der Dreiphasengruppen also zweimal nacheinander kommutiert, im Gegensatz zur Wirkungsweise nach Fig. 2 oder 3, wo die linke und die rechte Gruppe abwechselnd kommutieren, muß man zur Erzielung einer Wirkungsweise nach Fig. 6 oder 7 die Verbindungen zwischen dem Kondensator 30 und den Saugdrosseln 21, 22 nach Fig. 5 ausbilden. Jede Saugdrossel hat hier vier Primärwicklungen, die je mit einem Ende an eine Hilfsübergangsanode und mit dein anderen an die eine Seite d es Kondensators 3o angeschlossen sind. Der Wicklungssinn der verschiedenen Wicklungen ist ein solcher, daß man bei jeder Polarität des Kondensators stets jede gewünschte Polarität der Saugdrossel erreichen kann. Mit der Schaltung nach Fig. i kann man dagegen nur die linke Saugdrossel bei der dargestellten Polarität des Kondensators und die rechte bei der entgegengesetzten ausnutzen. Die Hilfsanode 31 bzw. 32, die in Fig. 5 an dieselbe Seite des Kondensators angeschlossen sind, befinden sich in einem gemeinsamen Ventilgefäß.
  • Ein allgemeiner Vorteil der Schaltung nach der Erfindung ist, daß nur der halbe Phasenstrom zu jeder Zeit kommutiert wird, wodurch jede Koinmutierung mit etwa der Hälfte der Reaktanzarbeit gegenüber einem Stromrichter der gewöhnlichen Art erfolgt. Ein anderer Vorteil ist, @daß man mit einem sechsphasigen Transformator etwa denselben Charakter des Gleichstromes wie sonst mit einem zwölfphasigen erzielen kann. Ein anderer allgemeiner Vorteil ist der bereits kürzlich besprochene, daß die Kommutierungsarbeit besonders gering wird, wenn die Übergangsanode den Strom von einer mit ihr gleichphasigen Anode übernimmt, wie es beispielsweise stets in Fig. z der Fall ist, oder wenn sie 4n der zweiten Stufe der Kommutierung den halben Strom an eine gleichphasige Anode überläßt, wie .es z. B. bei der zweiten .der in Fig. 6 oder 7 dargestellten Kommutierungen eintrifft, da in diesen beiden Fällen die Reaktanz zwischen den Anoden gering ist, zwischen denen die I-ommutierung stattfindet.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verwendung einer Stromrichteranordnung mit zwei durch eine Saugdrossel miteinander verbundenen Anodensystemen mit Schaltmitteln zur Herbeiführung erzwungener Kommutierung und einer Kommutierungsmöglichkeit von einer Anode des einen Systems auf eine Anode des anderen Systems zur Regelung des Aussteuerungsgrades und unabhängig davon zur Regelung der aufgenommenen bzw. abgegebenen Blindleistung mittels Verfrühung .der Kommutierung des einen Systems um einen gegenüber dem Kommutierungszeitpunkt des anderen Systems beliebigen Betrag und Ausgleich der hierdurch entstehenden Mehrbelastung des einen Systems !gegenüber dem anderen durch periodische zyklische Abwechslung der Zugehörigkeit der Anoden zu den Anodenfolgen der beiden Systeme. z. Stromrichter nach Anspruch i, als Gleichrichter arbeitend, bei dem die verfrühte Kommutierung durch die Entladung eines Kondensators erzwungen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine derartige erzwungene Kommutierung jedesmal stattfindet, wenn das Ergebnis der Kommutierung die Parallelarbeit von zwei Anoden ist, die an Wicklungen ungleichphasiger Spannungen angeschlossen sind, während eine freiwillige Kommutierung: stattfindet, wenn das Ergebnis der Kommutierung die Parallelarbeit von zwei an Wicklungen gleichphasiger Spannungen angeschlossenen Anoden ist. 3. Stromrichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Steuergeräte zur Bestimmung der Kommutierungsphasenlage der verschiedenen Folgen für die selbsttätige Regelung verschiedener elektrischer Betriebsgrößen derart angeordnet sind, daß letztere unabhängig voneinander gestellte Forderungen erfüllen können, beispielsweise konstantgehalten werden. 4. Anordnung zur Gittersteuerung eines Stromrichters nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Hilfsventilstrecken, die paarweise mit einheitlicher Gittersteuerung versehen sind, wobei aber die einheitlich gesteuerten Ventilstrecken über einen Kondensator verbunden sind, so daß sie in der Stromführung abwechseln, wodurch Spannungsstöße der halben Periodenzahl des Hauptstromrichters den Gittern dieses Stromrichters aufgedrückt werden.
DEST1189D 1939-11-08 1940-11-02 Stromrichter mit Spannungsregelung Expired DE909968C (de)

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