DE911513C - Stromrichter mit Vorrichtung zum Ausserbetriebsetzen - Google Patents

Description

• Stromrichter mit Vorrichtung zum Außerbetriebsetzen Es ist bekannt, in Verbindung mit dem Außerbetriebsetzen eines Stromrichters einen zu demselben parallelen Ventilweg in der Form eines Vorübergangsventils zu öffnen, das eine unmittelbare Verbindung zwischen den Gleichstrompolen des Stromrichters herstellt, durch die ein Strom fließen kann, der beispielsweise durch die Induktanz im Gleichstromkreis oder durch andere Gleichstromquellen aufrechterhalten wird. Den Zweck dieses Vorübergangswegs hat man vorzugsweise darin gesehen, daß die ordentlichen Arbeitsventile des Stromrichters entlastet werden. Eine nähere Untersuchung hat jedoch gezeigt, daß eine solche Entlastung nicht immer erforderlich ist, aber daß es trotzdem oft erwünscht ist, einen Vorübergangsweg in dem Sinne zu schaffen, da in denselben keine wesentliche, von der Wechselstromseite herrührende Spannung eingeht. Gemäß der Erfindung wird der Vorübergangsweg deshalb unter Verwendung eines oder mehrerer der eigenen Arbeitsventile des Stromrichters in solcher Schaltung geschaffen, daß in den Stromweg keine wesentliche, von der Wechselstromseite herrührende Spannung eingeht. Besonders als eine vorbereitende Maßnahme zum völligen Außerbetriebsetzen des Stromrichters kann.ein derartiger Vorübergangsweg zweckmäßig sein.
• Damit die in einem solchen Vorübergangsweg entstehenden Lichtbögen die Lichtbogenwege der übrigen Arbeitsventile des Stromrichters nicht beeinflussen, kann es zweckmäßig sein, die in den Vorübergangsweg eingehenden Ventile mit getrennten Kathoden auszuführen, d. h. sie von der gewöhnlich genannten einanodigen Type zu machen, welche Benennung dann jedoch auch Ventilgefäße mit mehreren parallel geschalteten Anoden derselben Polarität umfaßt, wie sie beispielsweise für hohe Stromstärken zur Verwendung kommen.
• Die Erfindung kommt vorzugsweise bei Zweiwegstromrichtern zur Verwendung, weil in diesen Ventilwege zwischen den Gleichstrompolen liegen, in denen keine die Verbindung verwickelnde Transformatorwicklung vorkommt. Zwei in dieser Weise verbundene Ventile führen bekanntlich nicht gleichzeitig den Strom im normalen Betrieb, Falls die Einschaltung des Vorübergangsweges zum Außerbetriebsetzen eines Gleichrichters bei einer Rückzündung dient, soll das rückzündende und das diesem entgegenstehende Ventil in den Vorübergangsweg eingehen. Falls man zwei andere Ventile wählt, wird eines davon in das rückzündende hineinspeisen, und in solchem Fall besteht die Gefahr, daß die Rückzündung fortwährt, selbst wenn weitere Ventile gesperrt werden. Falls alle übrigen Ventile außer dem rückzündenden und dem diesem entgegenstehenden gesperrt werden, werden die gesperrten Ventile nach und nach erlöschen, je nachdem sie negative Spannung bekommen, und demzufolge wird der Rückstrom im rückzündenden Ventil aufhören und durch einen Strom normaler Richtung ersetzt werden, vorausgesetzt, daß ein Strom in dieser Richtung von außen erzeugt wird.
• In der Praxis wird es in der Regel am einfachsten in solchen Fällen, wo die Wahl der in den Vorübergangsweg eingehenden Ventile von einer soeben eingetretenen Störung, z. B. einer Rückzündung, abhängig wird, sämtliche Ventile zu sperren, aber gleichzeitig einen die Sperrung aufhebenden Impuls an die für den Vorübergang dienenden Ventile zu senden. Für die Auswahl selbst können beispielsweise im folgenden näher beschriebene Vorrichtungen verwendet werden.
• Falls dagegen die für den V orübergang dienenden Ventile von vornherein ausgewählt sind, was z. B. der Fall sein kann, wenn der Eingriff ohne vorhergehende Störurig vorzunehmen ist, sperrt man nur die übrigen Ventile, z. B. durch Einstellen der Aussendung der Auslöseimpulse. Gegebenenfalls stellt man sämtliche solcher Impulse ein und sendet besondere Auslöseimpulse an die Ventile, die in den Vorübergangsweg eingehen sollen.
• In Wechselrichtern ist eine der gewöhnlichsten Störungen bekanntlich eine Fehlkommutierung, d. h. eine ausgebliebene Zündung eines antretenden oder eine ausgebliebene Löschung eines abtretenden Ventils. Falls ein solcher Fehler auf Verhältnisse außerhalb des Wechselrichters, z. B. auf Störungen im gespeisten Wechselstromnetz beruht, ist es in der Regel gleichgültig, welches Ventilpaar zum Eingehen in den Vorübergangsweg gewählt wird, obgleich es oft am bequemsten ist, das unrichtig brennende Ventil und sein entgegenstehendes Ventil dafür zu wählen. Der Eingriff kann sich dann darauf beschränken, das unrichtig brennende Ventil einen Freigabeimpuls an das entgegenstehende senden zu lassen, während alle übrigen Ventile gesperrt werden. Falls der Fehler dagegen auf einem solchen Fehler in einem Ventil oder dessen Steuergerät beruht, daß das Ventil sich nicht sperren läßt, ist es notwendig, dieses Ventil weiter brennen zu lassen, d. h. es in den Vorübergangsweg eingehen zu lassen. Auch dann kann die eben beschriebene Maßnahme zu diesem Zweck verwendet werden.
• In der Zeichnung zeigen Fig. i und 2 schematisch zwei Ausführungsformen- der Erfindung, die eine für einen rückzündenden Gleichrichter und die andere für einen in der Kommutierung fehlenden Wechselrichter bestimmt.
• Beide Figuren zeigen sechspulsige Zweiwegstromrichter, deren Ventile mit i bis 6 bezeichnet sind. jedes Ventil hat im dargestellten Beispiel ein Gitterspannungsgerät ii bis 16, welches alle von außen kommende Impulse in entsprechende Gitterspannungen umsetzen kann. Bei hochgespannten Stromrichtern kann das Gitterspännungsgerät sich im Mittel am Kathodenpotential des Ventils befinden, während die Impulse in der Regel von in der Nähe des Erdpotentials arbeitenden Impulsgeräten über Isolierorgane gesandt werden. Für jedes Ventil gibt es außerdem Wählgeräte, die bestimmen, welche Ventile in jedem Fall in den Vorübergangsweg eingehen sollen. Solche Geräte sind jedoch nur für ein Ventil i in Fig. i bzw. für die Ventile i und 4 in Fig. 2 dargestellt.
• In Fig. i ist das Wählgerät dazu bestimmt, für eine Rückzündung im Ventil i anzusprechen. Zu diesem Zweck liegt in einem Gleichstromleiter des Ventils die Primärwicklung eines Stromwandlers 7, der in bezug auf die Stromrichtung im Ventilstromkreis unsymmetrisch angeordnet ist, beispielsweise mit einer Vormagnetisierungswicklung 8 versehen, die auf den Kern in derselben Richtung wie der normale Strom magnetisierend wirkt. Die Wicklung 8 gibt eine so große Amperewindungszahl, daß die Sättigung des Kerns durch den sich in den normalen Grenzen haltenden Belastungsstrom nicht beträchtlich geändert wird. Falls der Strom in der Primärwicklung dagegen seine Richtung ändert und einen beträchtlichen Wert in der neuen Richtung erreicht, wie es bei einer Rückzündung der Fall ist, so wird die Erregung des Transformatorkernes beträchtlich geändert, und eine Spannung tritt in der Sekundärwicklung auf, die zum Auslösen eines Relais 9 verwendet werden kann. Dieses Relais kann dann einen Auslöseimpüls teils an das Gitterspannungsgerät i i des Ventils i, teils über ein Isoliergerät io an das Gitterspannungsgerät 14 des Ventils 4 senden. Die Gitterspannungsgeräte 12, 13, 15, 16 der übrigen Ventile sollen Sperrimpulse bekommen, die entweder durch das Relais 9 oder in anderer, bei Rückzündungslöschung ,gewöhnlicher Weise ausgelöst werden können, beispielsweise so, daß ordentliche Auslöseimpulse zum Aufhören gebracht werden.
• Die jetzt beschriebene Schaltung bietet grundsätzlich eine einfache Methode zur wahlweisen Angabe, welches Ventil rückgezündet hat, und zur Auswahl des Vorübergangsventils so, daß das rückzündende Ventil darin eingeht. Die Schaltung hat jedoch den Nachteil, daß die Ansprechgeräte bei den Ventilen angebracht werden und deshalb bei hochgespannten Gleichrichtern meistens bei hohem Potential arbeiten müssen. Ein auf der Wechselstromseite, gegebenenfalls auf der Netzseite eines den Gleichrichter speisenden Transformators 17 angebrachtes Ansprechgerät wird grundsätzlich umständlicher, da es die Augenblickswerte der Ströme oder Spannungen in wenigstens zwei Phasen unter Rücksichtnahme auf den Zeitunterschied vergleichen muß, um ein zuverlässiges Auswahlergebnis zu gewährleisten. Es wird deshalb auch etwas langsamer in seiner Wirkung. Inwieweit diese Nachteile vom Vorteil des Arbeitens der Ansprechgeräte nahe dem Erdpotential übertroffen werden, hängt in erster Linie von der Arbeitsspannung des Gleichrichters ab.
• Wenn es sich nur darum handelt. eine Rückzündung unschädlich zu machen. ist oft keine andere Maßnahme nötig als die eben beschriebene, wobei der Vorübergangsweg eine gewisse Zeit (von der Größenordnung I/4 bis '/2 Sekunde) offen gehalten werden soll, bevor der Gleichrichter in normalen Betrieb wieder eingesetzt und das rückzündende Ventil also wieder einer Sperrspannung ausgesetzt wird. Diese Wiedereinsetzung erfolgt selbsttätig, sobald die Sperrung der Arbeitsventile aufgehoben wird.
• Handelt es sich andererseits um die Vervollständigung des Vorüberganges durch andere Maßnahmen, z. B. durch eine Abschaltung des Gleichrichters auf der Wechselstromseite, so spielt es sogar bei einer Rückzündung keine Rolle, welches Ventilpaar während der Übergangszeit offen gehalten wird. Falls das rückzündende Ventil darin nicht eingeht, so führt es zwar fortwährend einen Rückstrom, aber nur solange eine Leistung von der Wechselstromseite zugeführt wird.
• Die Abschaltung auf der Wechselstromseite kann mittels eines gewöhnlichen Schalters 18 erfolgen, während die Abschaltung auf der Gleichstromseite, beispielsweise durch zwei Trennschalter i9 erfolgen kann, nachdem ein Trennschalter 2o den ganzen Gleichrichter kurzgeschlossen hat, besonders falls er in Reihe mit anderen Gleichrichtern arbeitet.
• Fig. 2 zeigt schematisch einen sechspulsigen Zweiwegwechselrichtcr, der so angeordnet ist, daß bei einem Kommutierungsfehler das vorher brennende Ventil weiter brennt und auch das entgegenstehende Ventil auslöst, so daß beide zusammen einen Vorübergangsweg bilden. Die Anordnung zum Auslösen dieser Wirkung kann von der Netzseite des Wechselrichtertransformators 27 bequem beeinflußt «-erden. Zu diesem Zweck ist in jedem Wechselstromleiter die Primärwicklung eines Stromwandlers 28 eingeschaltet, deren jedoch nur einer, entsprechend den Ventilen i und 4, vollständig dargestellt ist. Seine Sekundärwicklung speist einen Widerstand 29. Die Enden dieses Widerstandes sind mit den Kathoden bzw. den unteren Gittern zweier Doppelgitterröhren 3 i, 34 verbunden, die den Ventilen i bzw. 4 entsprechen. Die oberen Gitter der genannten Röhren empfangen positive Spannungsimpulse zu geeigneten Zeitpunkten, wenn die eben genannten Ventile im normalen Betrieb soeben erloschen sein' sollen: Die Vorrichtungen zur Erzeugung dieser Impulse sind nicht dargestellt. Falls zum genannten Zeitpunkt; beispielsweise für das Ventil i, dieses weiter brennt, gibt der über den Stromwandler 28 hergeleitete Strom eine positive Spannung dem rechten Ende des Widerstandes 29 gegenüber dem linken, d. h. dem unteren Gitter der Röhre 31 gegenüber der Kathode. Da beide Gitter also gleichzeitig positiv «-erden, was bedeutet, daß die Kommutierung vom Ventil i gefehlt hat, fließt ein Strom durch die Röhre 3i, und dieser Strom sendet durch ein Impulsgerät 37 und ein Isoliergerät 41 einen Auslöseimpuls an die beiden Gitterspannungsgeräte i i und 14 (gegebenenfalls nur an das letztere), so daß ein Ventilweg zwischen den Gleichstrompolen durch die Ventile i und 4 geöffnet wird. Falls andererseits das Ventil 4 infolge fehlender Kommutierung weiter brennt, bekommt das untere Gitter der Röhre 34 eine positive Spannung gegenüber der Kathode, und diese Röhre verhält sich dann in der gleichen Weise wie eben für die Röhre 3 i beschrieben wurde, weshalb die Ventile i und 4 auch dann gleichzeitig freigegeben «-erden. In entsprechender Weise findet die Freigabe bei Fehlkommutierung in einer anderen Phasenlage statt. Der Wechselrichter kann sodann gegebenenfalls wieder dadurch in Betrieb gesetzt werden, daß die normale Gittersteuerung mit einem Steuerwinkel wieder aufgenommen wird, der einer periodenweise auftretenden Spannung von Gleichrichterpolarität zwischen seinen Gleichstrompolen entspricht. Alternativ kann der ganze Wechselrichter später durch den Wechselstromschalter 38 und durch Trennschalter 39, 4o außer Betrieb gesetzt werden, und zwar in gleicher Weise wie früher für den Gleichrichter in Fig. i beschrieben wurde.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Stromrichter, der durch öffnen eines Vorübergangsweges zwischen seinen Gleichstrompolen außer Betrieb gesetzt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß in den genannten Vorübergangsweg eines oder mehrere der Arbeitsventile des Stromrichters in solcher Schaltung eingehen, daß im Stromweg keine wesentliche von der Wechselstromseite herrührende Spannung auftritt.
2. 2. Stromrichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die für den Vorübergangsweg benutzten Ventile getrennte Kathoden haben.
3. 3. Stromrichter nach Anspruch i, als Zweiwegstromrichter ausgeführt, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Reihe liegende, an denselben Wechselstrompol angeschlossene Ventile zusammen den Vorübergangsweg bilden.
4. 4. Stromrichter nach Anspruch i, als Gleichrichter arbeitend, dadurch gekennzeichnet, daß bei Rückzündung in einem Ventil dieses in den Vorübergangsweg eingeht.
5. 5. Stromrichter nach Anspruch i, als Wechselrichter arbeitend, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer von einem Fehler im Wechselrichter selbst verursachten Fehlkommutierung das unrichtig brennende Ventil in den Vorübergangsweg eingeht.
6. 6. Stromrichter nach Anspruch .I oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das rückzündende bzw. unrichtig brennende Ventil durch einen Wahlimpuls offen erhalten wird, während in den Vorübergangsweg nicht eingehende Ventile in gewöhnlicher Weise gesperrt werden. j. Stromrichter nach Anspruch 6 der Art, bei der das Steuergerät nur Freigabeimpulse an die Ventile sendet, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche normale Freigabeimpulse für das Offnen des Vorübergangsweges eingestellt werden, während ein besonderer Freigabeimpuls an das oder die in den Vorübergangsweg einzugehenden Ventile gegeben wird. B. Stromrichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Ventile gesperrt werden, aber die Sperrung durch einen besonderen Impuls für den oder die in den Vorübergangsweg eingehenden Ventile aufgehoben wird. 9. Stromrichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wahlimpuls aus einem in bezug auf die Stromrichtung unsymmetrisch angeordneten Stromwandler in einem Ventilkreis hergeleitet wird.