DE913318C

DE913318C - Arrangement for converting devices working as rectifiers or inverters

Info

Publication number: DE913318C
Application number: DEA11322D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Christian Frege
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1940-07-17
Filing date: 1940-07-17
Publication date: 1954-06-10

Description

Anordnung für als Gleichrichter oder als Wechselrichter arbeitende Umformungseinrichtungen Zusatz zum Patent 330 644 Gegenstand des Patents 73o 6,4,4 ist eine Anordnung für als Gleichrichter oder als Wechselrichter arbeitende Umformungseinrichtungen, bei denen synchronbetätigte, mechanisch wirkende Schalter die Umformung durchführen, und zwar sind die Schalter nach Art eines mechanischen Gleich- oder Wechselrichters allein auf der Gleichstromseite eines Transformators (Haupttransformators) angeordnet, liegen ferner auf der Wechselstromseite in Reihe mit den Phasenwicklungen Schaltelemente mit gesteuerter Stromdurchlaßrichtung, die synchron mit den gleichstromseitigen Schaltern betrieben werden, und stellen schließlich geeigneter Aufbau des Transformators oder geeignete Hilfsstromkreise die Gleichstrommagnetisierung des Transformators sicher.Arrangement for working as a rectifier or as an inverter Forming devices Addendum to Patent 330 644 Subject of patent 7306,4,4 is an arrangement for converting devices working as rectifiers or inverters, in which synchronously actuated, mechanically acting switches carry out the conversion, namely, the switches are like a mechanical rectifier or inverter arranged solely on the DC side of a transformer (main transformer), are also on the AC side in series with the phase windings switching elements with controlled current conduction direction, which is synchronous with the direct current side Switches are operated, and finally provide a suitable structure of the transformer or suitable auxiliary circuits the DC magnetization of the transformer secure.

Bei den Ausführungsbeispielen des Hauptpatents sind vielfach gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken als Schaltelemente mit gesteuerter Stromdurchlaßrichtung vorgesehen. Die Steuerung dieser Dampf- oder Gasentladungsstrecken kann durch bekannte Mittel sehr genau bewirkt werden. Bei den auf der Gleichstromseite angeordneten mechanischen, z. B. umlaufenden Schaltern muß jedoch mit geringen Abweichungen der tatsächlichen Ein- und Ausschaltzeitpunkte von den gewünschten Kontaktzeitpunkten gerechnet werden. Wenn beispielsweise der gleichstromseitige Schalter einer Phase bereits geöffnet wird, wenn die zugehörige, auf der Wechselstromseite des Transformators liegende Entladungsstrecke noch Strom führt, müßte die gesamte Leistung der betreffenden Phase durch den gleichstromseitigen Schalter unterbrochen werden. Um dieses zu verhindern, wird man den gleichstromseitigen Schalter jeder Phase kurz vor der Freigabe der zugehörigen wechselstramseitigen Entladungsstrecke schließen und ihn bis über den Zeitpunkt der wechselstromseitigen Übernahme auf die nächste Phase hinaus geschlossen halten. Durch diese überlappung der Einschaltdauer der gleichstromseitigen Schalter führen diese im Augenblick ihrer Trennung einen gewissen Reststrom, dessen Höhe von der Dauer der Überlappung, von den Eigenschaften des Magnetisierungskreises für den Transformator und von der Phasenlage der Arbeitszeiten der einzelnen Transformatorphasen relativ zur Wechselspannung abhängt.The embodiments of the main patent are often grid-controlled Vapor or gas discharge paths as switching elements with a controlled current flow direction intended. The control of these vapor or gas discharge paths can be by known Means can be effected very precisely. With those arranged on the direct current side mechanical, e.g. B. rotating switches must, however, with small deviations actual switch-on and switch-off times from the desired Contact times be expected. For example, if the DC side switch of a phase is already opened when the associated, on the AC side of the transformer lying discharge path still carries current, the entire power of the relevant Phase can be interrupted by the switch on the DC side. To prevent this one becomes the DC-side switch of each phase shortly before the release of the associated AC-side discharge path and close it up over the Time of AC takeover closed for the next phase keep. As a result of this overlapping of the duty cycle of the switches on the DC side At the moment of their separation, they lead a certain residual current, its level on the duration of the overlap, on the properties of the magnetization circuit for the transformer and the phase position of the working times of the individual transformer phases relative to the alternating voltage.

Die Erfindung strebt eine Beseitigung dieser Mängel bei Anordnungen nach dem Hauptpatent an. Erfindungsgemäß wird zur Verkleinerung der an den gleichstromseitigen Schaltern wiederkehrenden Spannungen und der von diesen abzuschaltenden Restströme die Phasenlage der die Magnetisierung bewirkenden Spannungen durch Einfügung grundfrequenter Zusatzspannungen passender Phasenlage in den Magnetisierungskreis jeder Phase verändert.The invention seeks to remedy these deficiencies in arrangements after the main patent. According to the invention, to reduce the on the DC side Switches recurring voltages and the residual currents to be switched off by them the phase position of the voltages causing the magnetization by inserting fundamental frequencies Additional voltages of suitable phase position changed in the magnetization circuit of each phase.

In Fig. i der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. An das Drehstromnetz o, z, 2, 3 sind drei einphasige Transformatoren mit den wechselstromseitigen Wicklungen Il, 21, 31 und den gleichstromseitigen Wicklungen 14, 24, 34 angeschlossen. Die Transformatarwicklung i i ist über gegensinnig parallel geschaltete Dampf- oder Gasentladungsstrecken 121, i22 mit dem Nullpunkt des Drehstromnetzes verbunden. An einer Anzapfung der Wicklung i i liegt die Drosselspule 13:. mit deren Hilfe die Magnetisierung des Transformators in den Zeiten sichergestellt wird, in denen keine der beiden Entladungsstrecken 121, 122 leitend ist. Die gleichstromseitige Wicklung i4 wird über die umlaufenden Schalter 151, 152 mit dem positiven bzw. negativen Pol des Gleichstromnetzes verbunden. Die Phasen 21 und 31 sind entsprechend geschaltet. Nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird jetzt in jeden Magnetisierungskreis, also z. B. in Reihe mit der Drossel 13, ein Transformator mit den Wicklungen 16 und 17 eingefügt und der Wicklung 17 eine grundfrequente Zusatzspannung zugeführt, die bewirkt, daß die Phasenlage der die Magnetisierung liefernden Spannung verändert wird. DerTransformatori6,17 kann sowohl einphasig ausgeführt sein als auch mit den entsprechenden Transformatoren der anderen Phase zu einem Mehrphasentransformator mit freiem magnetischem Rückschluß zusammengefaßt werden.In Fig. I of the drawing is an embodiment of the invention shown. Three single-phase transformers are connected to the three-phase network o, z, 2, 3 with the alternating current side windings II, 21, 31 and the direct current side windings 14, 24, 34 connected. The transformer winding i i is parallel in opposite directions switched vapor or gas discharge paths 121, i22 with the zero point of the three-phase network tied together. The inductor 13 is located at a tap on the winding i i. with their Help the magnetization of the transformer is ensured in the times in which neither of the two discharge paths 121, 122 is conductive. The DC side Winding i4 is connected to the positive or negative via the rotating switches 151, 152 Pole of the direct current network connected. Phases 21 and 31 are switched accordingly. According to the embodiment of the invention is now in each magnetization circuit, so z. B. in series with the choke 13, a transformer with the windings 16 and 17 are inserted and the winding 17 is supplied with an additional fundamental frequency voltage, which causes the phase position of the voltage supplying the magnetization to change will. The transformer 6, 17 can be single-phase as well as with the corresponding transformers of the other phase to a polyphase transformer be combined with free magnetic yoke.

Vorteilhaft wird die in Reihe mit der Drossel 13 eingefügte Spannung eine derartige Phasenlage aufweisen, daß ihr Vektor annähernd senkrecht zu dem der zugehörigen Spannung der Wicklung i i steht. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die Höhe der grundfrequenten Zusatzspannung mit dem Verzögerungswinkel des Einschaltzeitpunktes der beiderseitigen Schalter, z. B. bei der Spannungsregeluig, verändert, um zu berücksichtigen, daß ohne die Einfügung dieser Zusatzspannungen auch der Reststrom auf der Gleichstromseite in seiner Höhe von diesem Verzögerungswinkel abhängig ist. Da die Höhe des Reststromes mit wachsendem Verzögerungswinkel zunimmt, wobei der Verzögerungswinkel auf den Phasenschnittpunkt der Netzspannungen 1, 2, 3 bezogen ist, muß mit wachsendem Verzögerungswinkel auch die Höhe der einzufügenden Zusatzspannung zunehmen. Dies kann vorteilhaft durch eine Verbindung der die Einschaltzeitpunkte verändernden Mittel mit den Mitteln zur Veränderung der Zusatzspannungshöhe selbsttätig herbeigeführt werden.The voltage inserted in series with the choke 13 becomes advantageous have such a phase position that their vector is approximately perpendicular to that of the associated voltage of the winding i i is. According to a further development of the invention the level of the fundamental frequency additional voltage becomes with the delay angle of the Switch-on time of the switches on both sides, e.g. B. in the voltage regulating, changed to take into account that without the insertion of these additional stresses also the residual current on the direct current side at the level of this delay angle is dependent. Since the level of the residual current increases with increasing delay angle, where the delay angle is based on the phase intersection of the mains voltages 1, 2, 3, as the delay angle increases, so too must the amount to be inserted Increase additional tension. This can be advantageous by combining the switch-on times changing means with the means for changing the additional voltage level automatically be brought about.

Nach einem weiteren. Ausführungsbeispiel der Erfindung kann diese selbsttätige Veränderung der Höhe der Zusatzspannungen in folgender Weise herbeigeführt werden. Die Einschaltzeitpunkte der wechselstromseitigen und gleichstromseitigen Schalter werden durch einen Drehtransformator (Drehregler) verändert. Das kann z. B. dadurch geschehen, daß Anordnungen zur Erzeugung von Steuerspannungen spitzer Wellenform für die Gittersteuerung der wechselstromseitigen Dampf- oder Gasentladungsstrecken von dem Drehregler gespeist werden und daß auch der Antriebssynchronmotor für die gleichstromseitigen umlaufenden Schalter an den gleichen Drehregler angeschlossen ist. Dem gleichen Drehregler werden nun nach der Erfindung Spannungen entnommen, die zusammen mit in ihrer Phasenlage unveränderten Spannungen aus dem Netz 1, 2, 3 die in ihrer Höhe veränderlichen Zusatzspannungen ergeben. In der Fig. 2 zeigt RST die Spannungsvektoren des Netzes 1, 2, 3. Der Vektor S' zeigt eine z. B. dem Netz 1, 2, 3 transformatorisch entnommene Hilfsspannung, die mit einer dem vorhergenannten Drehregler entnommenen Spannung X in Reihe geschaltet ist und die Zusatzspannung Y für die Phase R ergibt. Bei Veränderung der Phasenlage der Spannung X durch Verstellen des Drehreglers ändert sich die Größe der Zusatzspannung Y ohne wesentliche Änderung ihrer Phasenlage. Durch geeignete Wahl der Größen S' und X kann. jede gewünschte Veränderung in der Höhe der Spannung Y herbeigeführt werden.After another. Embodiment of the invention can do this automatic change in the level of the additional voltages brought about in the following way will. The switch-on times of the AC-side and DC-side Switches are changed by a rotary transformer (rotary control). This can e.g. B. happen that arrangements for generating control voltages pointed Waveform for the grid control of the AC-side vapor or gas discharge paths are fed by the rotary control and that the synchronous drive motor for the DC-side rotating switch connected to the same rotary control is. According to the invention, voltages are now taken from the same rotary control, which together with voltages from network 1, 2, 3 result in the additional stresses that are variable in their height. In Fig. 2 shows RST the voltage vectors of the network 1, 2, 3. The vector S 'shows a z. B. the Network 1, 2, 3 transformer-derived auxiliary voltage, which with one of the aforementioned Voltage X taken from the rotary control is connected in series and the additional voltage Y results for phase R. When changing the phase position of voltage X by adjusting of the rotary control changes the magnitude of the additional voltage Y without any significant change their phase position. By suitable choice of the sizes S 'and X can. any desired Change in the level of the voltage Y can be brought about.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for converting devices working as rectifiers or inverters, in which synchronously actuated, mechanically acting switches carry out the conversion, according to Patent 73o 64q., Characterized in that the phase position of the The voltages causing the magnetization are changed by inserting additional fundamental-frequency voltages of suitable phase lengths into the magnetization circuit of each phase.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that the vector of the da.ß at least approximately sinusoidal additional voltage approximately perpendicular to the the associated phase voltage.

3. Arrangement according to claim i or 2, characterized characterized in that the level of the fundamental frequency additional voltages with the phase position the delay angle of the switch-on time of the primary and secondary switches is changeable. q ..

Arrangement according to claim 3, characterized in that one Change in the level of the additional stresses when the delay angle changes, in particular an increase in the additional stresses as the delay angle increases, by coupling the means changing the switch-on times to the means takes place automatically to change the additional voltage level.

5. Arrangement according to claim q., characterized in that to change the setting of the phase position the switch-on times of the primary and secondary switches is a rotary transformer is provided, from which voltages of variable phase positions can be taken at the same time, which, preferably in cooperation with voltages with a fixed phase position, the additional voltages result (Fig. 2).