DE911514C

DE911514C - Procedure for commissioning power converters

Info

Publication number: DE911514C
Application number: DES3027D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Erich Rolf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1939-12-21
Filing date: 1939-12-21
Publication date: 1954-05-17

Description

Verfahren zum Inbetriebsetzen von Stromrichtern Stromrichteranlagen für höhere Spannungen müssen wegen der beschränkten Spannungsbelastbarkeit der Ventilstrecken häufig mehrstufig ausgebildet werden, d. h. es müssen mehrere Ventilgruppen gleichstromseitig in Reihe geschaltet sein. Da es im Interesse der Rückwirkung auf das speisende Drehstromnetz und zur Erzielung einer möglichst geringen Welligkeit des gleichgerichteten Stromes wünschenswert ist, mit höherer Phasenzahl zu arbeiten, so führt man den einzelnen in Reihe geschalteten Ventilgruppen Spannungssysteme zu, die in der Phase gegeneinander verdreht sind und sich so zu einem Gesamtsystem erhöhter Phasenzahl ergänzen. Der Fall der gleichstromseitigen Hintereinanderschaltung mehrerer Ventilgruppen liegt beispielsweise schon bei der dreiphasigen Graetz-Schaltung vor, bei der gleichstromseitig immer zwei Ventile hintereinanderliegen. Bei solchen Stromrichtern mit mehreren in der Phase gegeneinander verdrehten, gleichstromseitig in Reihe geschalteten Ventilgruppen macht die Inbetriebsetzung Schwierigkeiten, wie aus folgendem hervorgeht: Das übliche Steuerverfahren besteht bekanntlich darin, daB den einzelnen Ventilen in dem gewünschten Zündaugenblick stets nur ein kurzzeitiger Spannungsimpuls zugeführt wird. Die Anwendung dieses Steuerverfahrens bei mehrstufigen Stromrichtern würde jedoch dazu führen, daB zeitlich nacheinander erst ein Ventil der Gruppe r, dann ein Ventil der Gruppe a und so fort einen Zündimpuls erhalten, der aber immer schon wieder verschwunden ist, wenn der nächstfolgenden Ventilgruppe ebenfalls ein Zündimpuls zugeführt wird. Es sind also immer dann, wenn ein Ventil gezündet wird, die anderen Ventile der Reihenschaltung.-bereits wieder in den Zustand der Sperrung zurückgekehrt. Ein Strom durch sämtliche hintereinandergeschalteten Stromrichterstufen kann auf diese Weise nicht zustande kommen. Fließt allerdings erst einmal ein hinreichender Belastungsstrom, so ist die Steuerung mit kurzen Spannungsimpulsen durchaus möglich, da dann in jeder der hintereinandergeschalteten Ventilgruppen in jedem Augenblick mindestens ein Ventil Strom führt.Procedure for commissioning power converters Power converter systems for higher voltages, because of the limited voltage load capacity of the valve sections often be trained in several stages, d. H. there must be several valve groups on the DC side be connected in series. Since it is in the interest of the retroactive effect on the feeding three-phase network and to achieve the lowest possible ripple in the rectified current it is desirable to work with a higher number of phases, so one leads the individual Valve groups connected in series to voltage systems that are in phase with one another are twisted and thus complement each other to form an overall system with an increased number of phases. Of the Case of the DC-side series connection of several valve groups for example already with the three-phase Graetz circuit, with the direct current side two valves are always positioned one behind the other. In such converters with several Valve groups connected in series on the DC side, twisted against each other in phase makes commissioning difficult, as can be seen from the following: The usual As is well known, the control method consists in setting the individual valves in the desired position Ignition instant, only a brief voltage pulse is supplied. The application However, this control method for multi-stage converters would lead to that first one valve of group r, then one valve of group r, one after the other a and so on received an ignition pulse, but it always disappeared again is when the next valve group is also supplied with an ignition pulse. So whenever a valve is ignited, the other valves are the Series connection - has already returned to the state of the blocking. A Current through all series-connected converter stages can be applied to these Way does not come about. However, once a sufficient load current flows, so control with short voltage pulses is quite possible, since then in each of the valve groups connected in series at least one at any time Valve conducts electricity.

Es ist bereits bekannt, die Inbetriebsetzung dadurch zu erreichen, daß Hilfswiderstände vorgesehen werden; die die einzelnen Stromrichterstufen überbrücken. Abgesehen von dem zusätzlichen Aufwand, für st Stufen müssen mindestens yz-iWiderstände vorgesehen sein, bringen die Hilfswiderstände jedoch einen ständigen zusätzlichen Leistungsverlust mit sich. Es ist weiterhin schon ein Verfahren zur Inbetriebsetzung mehrstufiger Stromrichter beschrieben worden, bei dem rechteckförmige Zündimpulse für die Ventile benutzt werden, deren zeitliche Länge genau der Zeitdauer der Strombereitschaft des einzelnen Ventils entsprechen. Dadurch tritt ein Zustand auf, in dein sämtliche hintereinandergeschalteten Stromrichtergruppen mit je mindestens einem Ventil gleichzeitig leitfähig sind. Die Durchführung dieses Verfahrens ist jedoch praktisch kaum möglich, da sich die Dauer der Strombereitschaft der Ventile wegen der mit der Belastung veränderlichen Dauer des Stromübergabeabschnittes ständig verändert. Man müßte also auch die Länge der Zündimpulse entsprechend beeinflussen.It is already known that commissioning can be achieved by that auxiliary resistors are provided; which bridge the individual converter stages. Apart from the additional effort, at least yz-i resistances are required for st stages be provided, the auxiliary resistors bring a constant additional Loss of performance with itself. It is still a commissioning procedure multi-stage converter has been described in which square-wave ignition pulses are used for the valves, the length of which corresponds exactly to the duration of the current readiness of the individual valve. As a result, a state arises in which you are all series-connected converter groups with at least one valve each at the same time are conductive. However, it is practically impossible to carry out this procedure, since the duration of the current readiness of the valves due to the load variable duration of the power transfer section is constantly changing. So one would have to also influence the length of the ignition pulses accordingly.

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren, bei dem die Ventile so gesteuert werden, daß zumindest vorübergehend ein Zustand auftritt, in dem sämtliche Gruppen gleichzeitig leitfähig sind. Die erwähnten Nachteile des bekannten Verfahrens werden jedoch dadurch vermieden, daß die Dauer bzw. die zeitliche Lage der Steuerspannungen so gewählt ist, daß sich die Freigabezeiten der einzelnen Ventile ein und derselben Gruppe nicht überlappen.The invention also relates to a method in which the valves can be controlled so that a state occurs at least temporarily in which all Groups are conductive at the same time. The mentioned disadvantages of the known method are avoided, however, that the duration or the temporal position of the control voltages is chosen so that the release times of the individual valves are one and the same Do not overlap the group.

Will man die Erfindung durch- Verwendung von Zündimpulsen entsprechender Dauer durchführen, so rnuß bei einer Stufenzahl n und einer Phasenzahl p- der einzelnen Ventilgruppe die Dauer der Zündimpulse mindestens betragen. In der Zeichnung sind zwei Beispiele hierfür dargestellt. Fig i zeigt eine zweistufige Anordnung mit den Ventilgruppen i, 2, 3 und i', 2', 3'. Der rechts daneben wiedergegebene Spannungsstern gibt an, daß, wenn die Zündbereitschaftszeiten der Ventile i und z' sich überlappen sollen, die Dauer jedes Zündimpulses mindestens 6o° betragen muß. Ein anderes Beispiel mit einer Stufenzahl yz = q. und einer Ventilzahl je Gruppe von p = 3, entsprechend also einer zwölfphasigen Gleichstromwelligkeit, zeigt Fig.2. Der Spannungsstern läßt erkennen, daß die Forderung, daß in einem beliebigen Zeitpunkt in jeder Ventilgruppe je ein Ventil mit einer Zündspannung beaufschlagt wird, eine Mindestdauer der Zündimpulse von 9o° voraussetzt.If the invention is to be carried out by using ignition pulses of a corresponding duration, then with a number of stages n and a number of phases p of the individual valve group, the duration of the ignition pulses must be at least be. Two examples of this are shown in the drawing. Fig. I shows a two-stage arrangement with the valve groups i, 2, 3 and i ', 2', 3 '. The voltage star shown on the right indicates that if the ignition readiness times of valves i and z 'are to overlap, the duration of each ignition pulse must be at least 60 °. Another example with a number of stages yz = q. and a number of valves per group of p = 3, thus corresponding to a twelve-phase direct current ripple, is shown in FIG. The voltage star shows that the requirement that an ignition voltage is applied to one valve in each valve group at any given point in time presupposes a minimum duration of the ignition pulses of 90 °.

Auch bei Verwendung von Stoßspannungssteuersätzen mit nur kurzen Spannungsstößen läßt sich eine Inbetriebsetzung erreichen, wenn man während der Inbetriebsetzung für das vorübergehende Vorhandensein gleichzeitiger Zündimpulse in allen Stufen sorgt. So kann man beispielsweise die Drehtransformatoren für die Steuersätze der einzelnen Stufen zunächst einmal auf gleiche Phase, d. h. auf gleichen Impulsaugenblick für alle Stufen einstellen. Dann erhalten die zusammengehörigen Ventile, beispielsweise die Ventile i, i', i" und i"' in Fig. -- der Zeichnung, ihre an sich kurzzeitigen Zündimpulse alle im gleichen Zeitpunkt, so daß ein Strom zwischen den Gleichstromleitern zustande kommen kann. Hierbei ist zwar die Gleichspannungsverteilung auf die einzelnen Stufen zunächst ungleichmäßig, da sie verschieden hoch ausgesteuert werden, und auch die Gleichspannungswelligkeit sowie die Oberwellenrückwirkung auf das Drehstromnetz sind zunächst höher als im Normal-' betrieb. Das ist jedoch von untergeordneter Bedeutung, da man im allgemeinen doch nicht sofort den vollen Belastungsstrom einschaltet, ja sogar im allgemeinen noch nicht einmal die volle Spannung auf die Leitung geben darf. Die Leitung muß vielmehr meistens von geringer Spannung ausgehend langsam hochgefahren werden. Im übrigen dauert die ungleichmäßige Verteilung der Gleichspannung nur einen kurzen Augenblick, nämlich nur so lange, bis die Drehtransformatoren nach Zustandekommen des Belastungsstromes wieder in ihre Normallage zurückverstellt werden. Selbstverständlich kann die erforderliche Phasenverdrehung gegenüber dem Normalbetrieb auch dann durch entsprechende Maßnahmen erfolgen, wenn an Stelle von Drehtransformatoren andere Regeleinrichtungen für die Phasenänderung der - Steuerimpulse vorgesehen sind.Even when using surge voltage control sets with only short voltage surges, commissioning can be achieved if one ensures the temporary presence of simultaneous ignition pulses in all stages during commissioning. For example, you can initially set the rotary transformers for the tax rates of the individual stages to the same phase, ie to the same momentum for all stages. Then receive the mating valves, such as the valves i, i ', i' and i "'in Fig -. The drawing, their brief se ignition pulses all, so that a current between the DC conductors can come at the same time. In this case, the DC voltage distribution to the individual stages is initially uneven, since they are controlled at different levels, and the DC voltage ripple and the harmonic feedback on the three-phase network are initially higher than in normal operation. However, this is of subordinate importance, since in general the full load current is not switched on immediately, and in general not even the full voltage can be applied to the line. Rather, the line must usually be started up slowly starting from a low voltage. In addition, the uneven distribution of the direct voltage only lasts for a short moment, namely only until the rotary transformers are returned to their normal position after the load current has been established. Of course, the necessary phase shift compared to normal operation can also take place by appropriate measures if, instead of rotary transformers, other regulating devices are provided for changing the phase of the control pulses.

Eine andere Möglichkeit zur Erreichung des gleichen Zieles besteht darin, daß besondere Einrichtungen vorgesehen werden, die nur dazu dienen, während des Anlassens die gleichphasigen Zündspannungsimpulse auf die einzelnen Ventilgruppen zu geben. Man kann hierzu beispielsweise besondere Anlaßwicklungen auf den Transformatoren der Steuersätze verwenden, die nur während des Inbetriebsetzens gebraucht werden.There is another possibility to achieve the same goal in that special facilities are provided which are only used during of starting the in-phase ignition voltage pulses to the individual valve groups admit. For this purpose, for example, special starting windings can be used on the transformers of the tax rates that are only needed during commissioning.

Besondere Anforderungen treten- in Anlagen auf, in denen ein Gleichrichter auf einen Wechselrichter arbeitet. Das ist beispielsweise bei Gleichstromhochspannungskraftübertragungen mit Stromrichtern an den Übertragungsenden der Fall. Der Wechselrichter arbeitet meist mit anderer Aussteuerung als der Gleichrichter; auch wird die Phasenlage des gespeisten Wechsel- oder Drehstromnetzes gewöhnlich nicht mit derjenigen des den Gleichrichter speisenden Netzes übereinstimmen. Um in solchen Fällen eine Inbetriebsetzung ohne die nachteiligen Parallelwiderstände mit Sicherheit zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, die Dauer der positiven Steuerimpulse nicht nur in der oben angegebenen Größe zu wählen, sondern sie zumindest beim Gleichrichter noch um soviel länger zu machen, daß innerhalb jeder einzelnen Stufe der Steuerspannungsimpuls der Folgeanode sich mit demjenigen der abzulösenden Anode noch etwas überlappt. Jede Stufe befindet sich dann in dauernder Bereitschaft, bei Freigabe des Wechselrichters in jedem beliebigen Augenblick den dabei einsetzenden Belastungsstrom zu führen.Special requirements arise in systems in which a rectifier works on an inverter. This is for example with direct current high voltage power transmissions the case with converters at the transmission ends. The inverter is working mostly with a different level than the rectifier; the phase position of the fed AC or three-phase network usually does not match that of the Rectifier supply network match. To enable commissioning in such cases without making the disadvantageous parallel resistances possible with certainty, it is expedient, the duration of the positive control pulses not only in the above Size to choose, but at least with the rectifier for so much longer to make that within each individual stage of the control voltage pulse of the following anode with the one to be relieved Anode still slightly overlaps. Each stage is then in constant readiness when the inverter is enabled to conduct the load current that occurs at any given moment.

Es sei noch erwähnt, daß sich bei Anlagen mit geerdeter Mitte oder mit Nulleiter die obigen Ausführungen stets auf jede der beiden Hälften für sich getrennt beziehen.It should also be mentioned that systems with a grounded center or with the neutral conductor the above statements always apply to each of the two halves separately refer separately.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method for starting up converters with several valve groups that are mutually rotated in phase and connected in series on the direct current side by controlling the valves in such a way that at least temporarily a state occurs in which all groups are simultaneously conductive, characterized in that the duration or the temporal The position of the control voltages is chosen so that the release times of the individual valves in one and the same group do not overlap. z. Method according to Claim i, characterized in that the length of the ignition pulses corresponds to the amount not significantly exceeded. 3. The method according to claim i using short-term control pulses, characterized in that the timing of the ignition pulses of at least n - i valve groups is shifted when starting up so that the ignition of one valve of all groups takes place simultaneously. q .. The method according to claim 3, characterized in that the temporary change in position of the ignition pulses takes place by mutual adjustment of the control devices of the individual valve groups, for example the rotary regulators used for control. 5. The method according to claim 3, characterized in that in the control circuits, for. B. by means of special starting windings on the grid transformers, additional pulses are introduced. 6. A method for commissioning systems, especially high voltage, in which a multi-stage rectifier feeds a multi-stage inverter, characterized in that only the inverter is controlled according to claims i to 5, while the valves of the rectifier control pulses of such length are supplied that the release times of the successive valves of one and the same group overlap.