DE910447C - Anordnung zur Erzeugung von Kommutierungsspannungen fuer Wechselrichter - Google Patents

Description

• Anordnung zur Erzeugung von Korznnnutierungsspannungen für Wechselrichter Die Erfindung bezieht sich auf Wechselrichter, bei denen als Mittel zur Begünstigung des Stromüberganges von einer Stromrichteranode auf die in der Stromführung folgende Anode ein Stromteiler bzw. eine Saugdrosselspule mit einer dem Anschluß eines Kondensators dienenden Sekundärwicklung ausgerüstet ist. Durch diesen Kondensator wird die für die Kommutierung der Anodenströme notwendige Kommutierungs-ElVIK erzeugt. Dieser Lösung des Wechselrichterkommutierungsproblems haftet der Nachteil an, daß bei Stromentlastung die Kondensatorspannung verschwindet und daß daher bei Steuerwinkeln, die gleich oder größer als 18o0 sind, Durchzündungen auftreten. Außerdem läßt sich ein solcher Wechselrichter im allgemeinen betriebsmäßig nur mit Hilfe eines Widerstandsanlassers einschalten.
• Gemäß der Erfindung wird diesem Nachteil dadurch begegnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die Kondensatoren bei Belastungen unterhalb einer vorbestimmten Grenze mit den für die Kommutierung erforderlichen Spannungen künstlich aufzuladen. Ein besonders zweckmäßiges Mittel besteht darin, daß Hilfsbelastungsstromkreise für Ströme dreifacher Netzfrequenz, vorzugsweise Stromkreise mit gesättigten Drosselspulen, vorgesehen und derart an die Anodenwechselspannungen des Wechselrichters angeschlossen werden, daß sie eine gegenüber ihrer Arbeitsweise im Gleichrichterbetrieb phasenverschobene Spannung in den Saugdrosseln oder Stromteilerspulen erzeugen. Solche gesättigten Drosselspulen werden für den Gleichrichterbetrieb vielfach als Spitzenbrecherdrosselspulen bezeichnet, weil sie den bei geringen Belastungen auftretenden Spannungsanstieg (Spannungsspitze) vermeiden. Bei Sechsphasenbetrieb sollen die Spitzenbrecherdrosselspulen mit einer um etwa 30°' voreilenden Spannung erregt werden. Bei anderen Phasenzahlen des Wechselrichters oder auch der Saugdrossel- bzw. der Stromteilerspulen ist sinngemäß zu verfahren. Für den Fall der dreiphasigen Saugdrosselspule werden bei Anwendung dieses Mittels die Kondensatoren mit der doppelten Grundfrequenz des Wechselrichters aufgeladen. Durch diese zusätzliche Spannung wird es möglich, den Wechselrichter bei Zündverzögerungswinkeln von i8ö°' und darüber zu betreiben.
• Der Schwingungskreis, welcher aus den Kommutierungskondensatoren und den Wicklungen der Saugdrosselspule oder der Stromteilerspule besteht, wird zweckmäßig im Leerlauf auf die Sollfrequenz der zu erzeugenden Kommutierungsspannung abgestimmt. Man kann zu dem Zweck einen regelbaren Kondensator verwenden oder zu dem Kondensator eine regelbare Drosselspule, vorzugsweise eine Drosselspule mit Gleichstromerregung, parallel schalten.
• Von besonderer Bedeutung sind Maßnahmen, welche dafür sorgen, daß der Wechselrichter bei einem Zündverzögerungswinkel von etwa i8o°' auch dann eingeschaltet werden kann, wenn die Kondensatoren nicht mit der richtigen Frequenz umgeladen werden. Wesentlich ist, daß die erste gezündete Anode durch die Saugdrossel oder den Stromteiler eine ausreichend.positive Zusatzspannung erhält. Die Anode muß dabei während ihrer vollen Phasenzeit brennen können. Zu dem Zweck kann man die Kommutierungskondensatoren aus einer Hilfsstromquelle aufladen. Diese Stromquelle kann eine Wechselstromquelle oder eine Gleichstromquelle sein. Die Wechselstromquelle hat zweckmäßig eine geringere Frequenz als die Frequenz des Wechselrichters. Die Gittersteuerungseinrichtung ist so auszubilden; daß die bei Inbetriebnahme des Wechselrichters zu zündendeAnode in dem Augenblick eine Zündspannung erhält, in dem diese Anode von dem Kommutierungskondensator her eine zusätzliche positive Spannung erhält. Wenn für einen solchen zwangsläufigen Zusammenhang zwischen der an der zu zündenden Anode wirksamenAnodenspannung und der Gittersteuerungseinrichtung gesorgt wird, genügt ein einziger Aufladestoß für den Kondensator, um den Wechselrichter ordnungsgemäß in Betrieb zu nehmen. Die Sperrspannung derbetreffendenAnode wird selbsttätig in dem Augenblick aufgehoben, in dem dieKommutierungsspannung eine ausreichende Größe und die richtige Polarität besitzt. Der über die gezündete Anode fließende Strom entlädt dann den Kommutierungskondensator und lädt ihn im umgekehrten Sinne auf, wenn der Strom :die hierzu notwendige Stärke erreicht. Es ist zweckmäßig; die Kondensatorspannung beim erstmaligen Zünden in proportionale Abhängigkeit zu der Differenzspannung zwischen der speisenden Gleichstrom-EMK des Wechselrichters und der Wechselrichter-EMK zu bringen. Bei großer Induktivität der Glättungsdrossel; die den Strom der zuerst gezündeten Anode nur allmählich ansteigen läßt, ist eine entsprechend geringere Anfangsaufladespannung des Kondensators zu wählen.
• In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schaltung eines Wechselrichters dargestellt, bei dem die Erfindung angewendet ist. Die Anoden des Entladungsgefäßes i sind über einen Transformator :2 an ein Drehstromnetz 3 angeschlossen. Parallel zu der Saugdrosselspule q. liegt über Zwischentransformator 5 ein Kommutierungskondensator 6. An die Wechselrichterspannungen sind Hilfsstromkreise 7 mit gesättigten Drosselspulen angeschlossen, durch die in der Saugdrosselspule Ströme dreifacher Netzfrequenz erzeugt werden. Die gesättigten Drosselspulen sind: dabei so an die Wechselspannungen des Wechselrichters angeschlossen, daß die Saugdrosselspule mit 30"' Voreilung erregt wird.
• Parallel zu dem Kommutierungskondensator 6 liegt eine gleichstromvormagnetisierte Drosselspule B. Der Erregerstrom der Drosselspule 8 kann mit Hilfe eines Widerstandes 9 so eingestellt werden, daß der aus dem Kommutierungskondensator 6 und der Saugdrosselspule q. gebildete Schwingungskreis die richtige Eigenschwingung hat.
• Der Kondensator 6 kann mit Hilfe eines Umschalters io an eine Hilfsstromquelle, im vorliegenden Fall eine Gleichstromquelle i i, angeschlossen werden. Der Kondensator wird bei Inbetriebnahme des Wechselrichters zunächst aus der Gleichstromquelle i i aufgeladen und dann über den Umschalter io auf die Saugdrosselspule q. geschaltet. Die dann in dem Schwingungskreis entstehende Eigenschwingung erzeugt in dem Kornmutierungskondensator bzw. der Saugdrosselspule die für die künstliche Kommutierung des Wechselrichters erforderliche Kommutierungsspannung. In einem Zeitpunkt, in dem diese Spannung die richtige Größe und Polarität besitzt, wird der Wechselrichter selbsttätig eingeschaltet bzw. für einen .der Kondensatoren die Gitterspannung freigegeben, so daß diese Anode gezündet wird.
• Um auch bei plötzlichen Lastschwankungen des Wechselrichters eine einseitige Aufladung des Kondensators zu vermeiden, können stabilisierende Mittel, wie Überspannungsableiter oder die Verlagerung von Zündzeitpunkten der zu einem Saugdrosselzweig gehörenden Anoden, gegenüber denen des anderen Zweiges vorteilhaft angewendet werden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Erzeugung von Kommutierungsspannungen für Wechselrichter zwecks Erweiterung des Steuerbereiches auf Zündverzögerungen von i8o° und darüber hinaus, wobei Kondensatoren parallel zu denWicklungen von Saugdrosselspulen oder Stromteilerspulen angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die Kondensatoren bei Belastungen unterhalb einer vorbestimmten Grenze mit den für die Kornmutierung erforderlichen Spannungen aufzuladen.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Hilfsbelastungsstromkreise für Ströme dreifacher Netzfrequenz, vorzugsweise mit gesättigten Drosselspulen, vorgesehen und derart an die Anodenwechselspannungen des Wechselrichters angeschlossen sind, daß sie eine gegenüber ihrer Arbeitsweise im Gleichrichterbetrieb phasenverschobene Spannung in den Saugdrosselspulen oder Stromteilerspulen erzeugen.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Kondensatoren und parallel geschalteten Wicklungen bestehende Schwingungskreis mindestens im Leerlauf auf die Sollfrequenz abgestimmt ist, wozu zweckmäßig die Kapazität der Kondensatoren oder die Induktivität der Wicklungen veränderbar sind. q..
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Wicklungen der Saugdrosselspulen oder Stromteilerspulen Drosselspulen parallel geschaltet sind, die mit einer Gleichstromerregung ausgerüstet sind.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anfachung des Schwingungskreises gesättigte Drosselspulen dienen, welche so geschaltet sind, daß sie eine gegenüber ihrer Arbeitsweise im Gleichrichterbetrieb phasenverschobene, im Sechsphasenbetrieb vorzugsweise um 30°', bezogen auf die Grundfrequenz des Wechselrichters, voreilende Spannung in der Saugdrossel- bzw. Stromteilerspule erzeugen.
6. 6. Anordnung nach Anspruch i, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Aufladung der Kondensatoren im Leerlauf und bei kleinen Belastungen eine Hilfsstromquelle vorgesehen ist.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren aus einer Wechselspannungsquelle, vorzugsweise geringer Frequenz, oder einer Gleichstromquelle aufgeladen werden und daß Mittel vorgesehen sind, um den Wechselrichter in einem solchen Zeitpunkt einzuschalten, in ,dem eine zu zündende Anode aus den Kondensatoren eine positive Zusatzspannung erhält. B. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einer Gleichstromquelle vorgeladener Kondensator bei der Inbetriebnahme des Wechselrichters auf den Stromkreis der Saugdrosselspule oder der Stromteilerspule geschaltet wird.