DE910930C

DE910930C - Procedure for operating AC converters

Info

Publication number: DE910930C
Application number: DEA9852D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich Hoelters
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1944-02-25
Filing date: 1944-02-25
Publication date: 1954-05-06

Description

Verfahren zum Betrieb von Wechselstromrichtern Es ist schon vorgeschlagen worden, zur Verbesserung der Betriebssicherheit von Wechselrichtern, insbesondere bei der Energieübertragung mit hochgespanntem Gleichstrom, die den Entladungsstrecken zur Entionisierung zur Verfügung stehende Zeit, den sogenannten Löschwinkel oder auch die negative Sperrspannungsfläche während des Betriebes laufend zu überwachen. Bei diesen Verfahren bestehen jedoch gewisse Schwierigkeiten, die eine eindeutige Messung der zu überwachenden Größen vielfach stark erschweren.Method of operating AC converters It has already been proposed been used to improve the operational safety of inverters, in particular in the transmission of energy with high-voltage direct current, the discharge paths time available for deionization, the so-called extinction angle or also to continuously monitor the negative reverse voltage area during operation. However, there are certain difficulties with these methods, which one is clearly It is often very difficult to measure the variables to be monitored.

Bei Wechselrichteranordnungen für die Energieübertragung mit hochgespanntem Gleichstrom ist es für den Betrieb der Stromrichter vorteilhaft, parallel zu den Entladungsstrecken (AB in Fig. i) Kondensatoren anzuordnen. Diese Kondensatoren Ca, Cb bilden jeweils nach der Löschung der Entladungsstrecken mit den Streuinduktivitäten LSa und L, des Transformators T einen Schwingungskreis, wie dies in Fig. i gestrichelt angedeutet ist. Diese Lösch-Schwingung, deren Frequenz in der Größenordnung von einigen tausend Hertz liegt, überlagert sich nach der Löschung der Anode dem normalen Verlauf der Sperrspannung UA; es entsteht dadurch der in Fig. s ausgezogene Spannungsverlauf, während der theoretische Verlauf der Sperrspannung gestrichelt gezeichnet ist.In the case of inverter arrangements for energy transmission with high-voltage direct current, it is advantageous for the operation of the converters to arrange capacitors parallel to the discharge paths (AB in FIG. I). These capacitors Ca, Cb each form an oscillating circuit after the discharge paths with the leakage inductances LSa and L of the transformer T have been extinguished, as is indicated by dashed lines in FIG. This quenching oscillation, the frequency of which is of the order of a few thousand Hertz, is superimposed on the normal course of the reverse voltage UA after the anode has been quenched; this creates the voltage curve drawn out in FIG. s, while the theoretical curve of the reverse voltage is drawn in dashed lines.

Man erkennt, da:ß infolge dieser Löschschwingung sowohl die Messung des Löschwinkels ß als auch die Messung der negativen Sperrspannungsfläche verfälscht werden, denn für den eigentlichen Kommutierungsvorgang sind lediglich die als sinusförmig angenommenen Netzspannungen wirksam, und demnach dürfen auch nur diese von der Meß- und Überwachungseinrichtung M berücksichtigt werden. Da sich die Amplitude und Phase der Löschschwingung mit der Aussteuerung des Wechselrichters ebenfalls ändern, ist es schwierig, deren Einfluß durch eine einfache Korrektur der Messung zu berücksichtigen.It can be seen that: ß as a result of this quenching oscillation, both the measurement of the extinction angle ß and the measurement of the negative reverse voltage area are falsified because only those are considered sinusoidal for the actual commutation process assumed mains voltages are effective, and accordingly only these may be used by the measuring and monitoring device M are taken into account. There the Amplitude and phase of the extinguishing oscillation with the modulation of the inverter also change, it is difficult to reduce their influence by a simple correction to be taken into account during the measurement.

Die Erfindung vermeidet diese Schwierigkeiten. Sie betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Wechselrichtern, insbesondere für die Energieübertragung mit hochgespanntem Gleichstrom, bei denen zur Erhöhung der Betriebssicherheit die den Entladungsstrecken zur Entionisierung zur Verfügung stehende Zeit (der Löschwinkel) oder die negative Sperrspannungsfläche laufend überwacht wird, und ist gekennzeichnet durch zusätzliche Schaltmittel, die die dem Überwachungsgerät zugeführte Sperrspannung derart beeinflussen, daß die das Meßergebnis fälschende Löschschwingung kompensiert wird.The invention avoids these difficulties. It concerns a procedure for the operation of inverters, especially for the transmission of energy with high voltage Direct current, in which the discharge paths are used to increase operational safety time available for deionization (the extinction angle) or the negative Blocking voltage area is continuously monitored, and is characterized by additional Switching means that influence the reverse voltage supplied to the monitoring device in such a way that that the erasing oscillation falsifying the measurement result is compensated.

Der rechte Teil der Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Da die Sperrspannung der Gefäße bei den für die Gleichstromübertragung zur Anwendung kommenden hohen Spannungen von einigen hunderttausend Volt ebenfalls sehr hohe Werte annimmt, wird die der Meßeinrichtung zugeführte Sperrspannung nicht an dem Kondensator Cb abgegriffen, sondern an einem mit diesem in Reihe liegenden Kondensator Cb', dessen Kapazität entsprechend der gewünschten Sperrspannungserniedrigiing etwa ioo- bis zooomal größer gewählt wird als diejenige von Cb.The right part of Fig. I shows an embodiment of the invention. As the reverse voltage of the vessels is used for direct current transmission coming high voltages of a few hundred thousand volts are also very high values assumes, the reverse voltage applied to the measuring device is not applied to the capacitor Cb tapped, but at a capacitor Cb 'in series with it, its capacity according to the desired reverse voltage lowering about ioo- until it is chosen zooom times larger than that of Cb.

An Cb' tritt nun auch die der Löschschwingung entsprechende Spannung auf, die ebenfalls gemäß dem Übersetzungsverhältnis der Spannungsteilung reduziert ist. Um diese Spannung von der Meß- und Überwachungseinrichtung M fernzuhalten, müßte eine Spannung gleicher Größe mit entgegengesetzter Phase eingefügt werden. Eine solche Spannung kann an einer im Kreis der Löschschwingung liegenden Induktivität L,' abgegriffen werden. Da die Gesamtspannung der Löschschwingung sich einerseits auf Cb und Cb' nach Maßgabe der Kapazitäten aufteilt andererseits auf Lsd und L5 entsprechend der Größe der Induktivitäten so lautet die Bedingung dafür, daß sich die Spannungen der Löschschwingung an Cb' und Lb' kompensieren üa = üL Bei dieser Bemessung der zusätzlichen Induktivität Lb' in Reihe mit Cfi wird dem Meßgerät M die normale Sperrspannung ohne überlagerte Löschschwingung zugeführt und damit eine einwandfreie Messung des Löschwinkels bzw. der positiven Sperrspannungsflache ermöglicht.The voltage corresponding to the extinction oscillation now also occurs at Cb ', which is also in accordance with the transmission ratio the voltage division is reduced. In order to keep this voltage away from the measuring and monitoring device M, a voltage of the same magnitude with opposite phase would have to be inserted. Such a voltage can be tapped off at an inductance L, 'lying in the circle of the quenching oscillation. Since the total voltage of the quenching oscillation is divided on the one hand between Cb and Cb 'according to the capacities on the other hand on Lsd and L5 according to the size of the inductances so the condition is that the voltages of the quenching oscillation at Cb 'and Lb' compensate one another üa = üL With this dimensioning of the additional inductance Lb 'in series with Cfi, the measuring device M is supplied with the normal blocking voltage without superimposed extinguishing oscillation and thus enables a perfect measurement of the extinction angle or the positive blocking voltage area.

Bisher wurde bei der Betrachtung der Löschschwingung der Einfluß des Ohmschen Widerstandes vernachlässigt. Bei den Kapazitäten sind die Verluste so gering; daß sie praktisch unberücksichtigt bleiben können. Bei den Induktivitäten hingegen macht sich der Einfluß des Wirkwiderstandes bemerkbar. Damit nun die gewünschte Kompensation der an Cb' auftretenden Spannung der Löschschwingung genau erfolgt, müssen sowohl Ohmscher als auch induktiver Anteil der mit Cb' in Reihe geschalteten Drosselspule zu dem Ohmschen und Streuwiderstand der Wicklung in einem festen, durch vorgeschriebenen Verhältnis stehen. Bezeichnet man den Wirkwiderstand der Drosselspule mit Rb' und den Wirkwiderstand der Umspannerwicklungen a und b mit Rd und Rb, so ergibt sich für das Übersetzungsverhältnis üL der Induktivitäten und iiR der Wirkwiderstände im Löschschwingkreis In den Fig.3 und q. sind die Verhältnisse ohne (Fig. 3) und mit (Fig. q.) Berücksichtigung des Ohmsghen Widerstandes in Vektordiagrammen dargestellt. Der Strom J der Löschschwingung ergibt an den Kapazitäten Cb und Cb' die Spannung UCb, UCb' und an den Induktivitäten Lsa, Lsb und L5 die Spannung ULI, ULb'. Die Ohmschen Widerstände Rd, Rb und Rb' bewirken den Spannungsabfall J - Ra, Rb, Rb'.So far, the influence of the ohmic resistance has been neglected when considering the quenching oscillation. In terms of capacities, the losses are so small; that they can practically be disregarded. In the case of inductances, however, the influence of the effective resistance becomes noticeable. So that the desired compensation of the voltage of the quenching oscillation occurring at Cb 'occurs precisely, both the ohmic and inductive component of the inductor connected in series with Cb' must be fixed to the ohmic and leakage resistance of the winding prescribed ratio. If the effective resistance of the choke coil is denoted by Rb 'and the effective resistance of the transformer windings a and b as Rd and Rb, the result is the transmission ratio üL of the inductances and iiR of the effective resistances in the quenching circuit In Fig.3 and q. the relationships without (Fig. 3) and with (Fig. q.) consideration of the ohmic resistance are shown in vector diagrams. The current J of the erase vibration results at the capacitors Cb and Cb ', the voltage UCB, UCB' and the inductors Lsa, Lsb and the voltage L5 ULI, ULB '. The ohmic resistances Rd, Rb and Rb 'cause the voltage drop J - Ra, Rb, Rb'.

An dem Kondensator Cb wird nun die Teilspannung UCb' abgegriffen. Zu dieser Spannung addiert sich vektoriell ULb und bei Berücksichtigung des Ohmschen Widerstandes zusätzlich der Ohmsche Abfall J - Rb. Wie zu ersehen ist, ergibt die Vektorsumme der Teilspannungen, d. h. die Spannung der Löschschwingung, den Wert Null, wenn die Gesamtspannungen alle im gleichen Verhältnis verringert werden.The partial voltage UCb 'is now tapped at the capacitor Cb. ULb is added vectorially to this voltage and, if the ohmic resistance is taken into account, the ohmic drop J - Rb is added. As can be seen, the vector sum of the partial voltages, ie the voltage of the quenching oscillation, gives the value zero if the total voltages are all in the same ratio be reduced.

Die Kompensation der Löschschwingung ist also auch unter Berücksichtigung des Ohmschen Widerstandes bei entsprechender Bemessung der Drosselspule ohne weiteres möglich.The compensation of the quenching oscillation is also taken into account of the ohmic resistance with a corresponding dimensioning of the choke coil without further ado possible.

Während für die Frequenz der Löschschwingung die Blindwiderstände Lb und Cb' gleich groß sind, weichen diese bei Netzfrequenz um mehrere Größenordnungen voneinander ab, so daß praktisch für die Höhe der dem Meßgerät zugeführten Teil der Sperrspannung lediglich das Verhältnis maßgebend ist und an Lb nur die Spannung der Löschschwingung auftritt.While the reactances Lb and Cb 'are the same for the frequency of the quenching oscillation, they differ by several orders of magnitude at mains frequency, so that practically only the ratio for the level of the part of the reverse voltage supplied to the measuring device is decisive and only the voltage of the quenching oscillation occurs at Lb.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method for operating inverters, in particular for power transmission with high voltage direct current, in which to increase the Operational safety that is available to the discharge paths for deionization Time (the extinction angle) or the negative blocking voltage area continuously monitored is characterized by additional switching means that the monitoring device affect the applied reverse voltage in such a way that the falsify the measurement result Extinguishing oscillation is compensated.

2. Arrangement for performing the method according to claim i, characterized in that an inductance (Lb ') is connected in series with a tapping capacitor (CO for the part of the reverse voltage to be supplied to the monitoring device).

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the size of the additional inductance (Lb) is chosen so that it is related to the effective additional inductance (Zea + Leb) of the transformer like the capacitance of the capacitor (Cb) lying parallel to the discharge path to the capacitance of the tapping capacitor (CO. q. arrangement according to claims 2 and 3, characterized in that the effective resistance (Rb ') of the additional inductance to the effective resistance (Ra + Rb) of the transformer winding also behaves like the capacitance of the parallel to the discharge path lying capacitor to the capacitance of the tapping capacitor.