DE930039C - Huellkurvenumrichter - Google Patents

Description

• Hüllkurvenumrichter Die Erfindung betrifft einen Hüllkurvenumrichter mit abgestuften Amplituden der zur Kurvenbildung dienenden Teilspannungen. Umrichter dieser Art werden in erster Linie zur Kupplung eines Drehstromnetzes der allgemeinen Landesversorgung mit einem Einphasenbahnnetz verwendet, um die im Drehstromnetz zur Verfügung gestellte Frequenz herabzusetzen.
• Für die zur Kurvenbildung auf der Einphasenseite erforderliche Abstufung der Amplituden .der einzelnen Teilspannungen sind verschiedene Vorschläge gemacht worden. Gegenstand der Erfindung ist eine neuartige Wicklungsanordnung für den bei der Umformung dienenden Drehstromtransformator. Nach der Erfindung werden die Teilspannungen, die zur Bildung der Einpbasenwechselspannun:gskurven dienen, zwischen den Endpunkten eines unveränderlichen Spannungsvektors und mehreren Potentialpunkten eines auf diesem Vektor senkrecht stehenden zweiten Vektors abgegriffen. Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung sind von den drei Wicklungen der Sekundärseite des den Umrichter speisenden Drehstromtransformators zwei Wicklungen ohne Anzapfungen versehen und haben untereinander gleiche Windungszahlen. Nur die dritte Wicklung hat Anzapfungen, und zwar in der Weise, daß zwei Anzapfungen auf der einen Seite des Tran.sformatornullpunktes und eine dritte auf der anderen Seite des Transformatornullpunktes liegt. Die Vorteile der Erfindung werden besonders dann deutlich, wenn die zur Umrichtung verwendeten Entladungsstrecken in Graetzschaltung bzw. in Brückenschaltung angeordnet sind und außerdem zwischen diesen Entladungsstrecken und dem Einphasenwechselstromnetz geringerer Frequenz kein Transformator vorgesehen wird.
• Nähere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem in der Zeichnung :dargestellten Ausführungsbeispiel..
• Fig. z zeigt die Schaltung eines Hüllkurvenumrichters nach der Erfindung. Die Sekundärseite des primärseitig in Dreieck geschalteten Drehstromtransformators besitzt zwei Phasenwicklungen v und w mit gleichen Windungszahlen und je nur einem Abgriffpunkt am Ende der Wicklung. Die. dritte Wicklungsphase hat einen A:bgriffpunkt u' am Ende der Wicklung und zwei weitere Abgriffpunkte in der Nähe des Nullpunktes. Der eine Abgriffpunkt u liegt auf der gleichen Seite des Nullpunktes wie der Abgriffpunkt u', während :der zweite Abgriffpunkt x jenseits des Transformato.rnullpunktes liegt. Der Transformator hat sekundärseitig fünf Anschlüsse, die je über einanodige Entladungsgefäße mit den beiden Leitern des Einphasenwechselstromnetzes :geringerer Frequenz verbunden sind. Die einzelnen Anschlußleitungen sind nacheinander mit a bis o bezeichnet. Die beiden Wicklungen v und w sind je über zwei entgegengesetzt parallel geschaltete Entladungsgefäße mit jedem der beiden Leiter des Einphasennetzes verbunden. Zwischen dem Einphasennetz und den beiden Wicklungen v und w liegen somit je vier Entladungsstrecken. Die Anzapfung.spuhkte x, u und u' der dritten Wicklung sind nur über je ein Paar entgegengesetzt parallel geschalteter Entladungsstrecken mit einem der beiden Leiter des Einp'hasennetzes verbunden.
• Das Vektordi:agramm der Spannungen, die sich aus der Schaltung der F.ig. r ergeben, ist in Fig. 2 dargestellt. Das Diagramm läßt erkennen, däß entsprechend dem Vorschlag dzr Erfindung die zur Kurvenbildung dienenden Teilspannungen zwischen den beiden Punkten v und w des horizontal liegenden Spannungsvektors. und drei weiteren Potentialpunkten abgegriffen werden, die auf einem dazu senkrecht stehenden zweiten Vektor liegen. Es sind dies die drei Potentialpunkte x, u und u', die den Anzapfungen der dritten Sekundärwicklung des Umrichtertransfarmators entsprechen.
• In Fig.3 ist die positive Halbwelle der E.inphasenspannung dargestellt, die nacheinander aus den Spannlungen x-u, v-u, v-w, u'-W, u'-v, u-v, w-u und x-u gebildet sind. Das Diagramm der Fing. 3 liäßt erkennen, d:aß die Einphasenspannungskurve weitgehend[ der Sinusform angepaßt ist. Obwohl bei der Erfindung mit einer verhältnismäßig einfachen Wicklungsanordnung auf der Sekundärseite des Umrdchtertransformators gearbeitet wird, lüßt sich ,diese gute Anpassung erreichen.
• Indem Dilagramm der Fig. 3 sind zwei Stromkurven für einen Leistungsfaktor von o,8 und einen solchen von 0,7 eingezeichnet. Wenn man annimmt, dfaß die Phasenverschieh:ung zwischen Strom und Spannung durc'hge'hend etwa in diesem Bereich bleibt, so werden, da es sich um eine starre Umrichtung handelt, stets die .gleichen Gefäßgruppen den Scheitelwert des Einphasenstromes führen. Es ergibt sich daraus die Möglichkeit, die Gefäße in ihrer Größe entsprechend den Strombelastungen abzustufen. Die in Fig. z mit a, b, h und i bezeichneten Gefäße !haben nur .die niedrigen Augenblickswerte der Ei:nphasenstromhalbwelle zu übernehmen, während die übrigen Gefäße wenigstens teilweise Ströme führen, die dem Scheitelwert des Einphasenstromes nahel'iegen. Da in einem Bahnbetrieb bei vo.lJer Belastung des Umrichters der Leistungsfaktor nur in einem verhältnismäßig begrenzten Bereich, schwankt, kann man aus diesem Grund Entliadungsgefäße verwenden, die in ihrer Größe abgestuft sind. Die Schaltung erfordert in dem gewählten Beispiel: vier kleinere und zehn größere Gefäße. Vergleicht man die Erfindung mit anderen Schaltungen für Hül.lkurvenumrichter, besspiel@swe-ise mit der bekannten Schaltung, bei der die Windüngszahlen eines in Stern geschalteten Transformators der gewünschten Einphasenhalbwellie entsprechend abgestuft :sind., so, zeigt sieh, daß die Erfindung eine Anzahl Vorteile bietet. Zunächst ist bei der Erfindung der Transformatoraufwand kleiner. Die bekannte Schaltung verlangt zwei Transformatoren mit insgesamt sechs primären und vierzehn sekundären Anzapfungen, während bei der Erfindung ein Transformator mit drei primären und fünf sekundären Ausführungen genügt. Die, Erfindung hat weiterhin der bekannten Schaltung gegenüber den Vorteil, .daß Einanodenentladungsgefäße vorgesehen sind, die entsprechend ihrer Strombelastung abgestuft sind. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die geringere Sperrspannungsbeanspruchung, .da eine Brückenschaltung und keine Nullpunktschaltung verwendet ist. Die Kurvenform und die Welligkeit ist trotz des geringeren Aufwandes besser als bei der bekannten Schaltung.
• Die Erfindung hat aber auch Vorteile gegenüber anderen bekannten Brückenschaltungen, wobei besonders die verminderte Zahl der erforderlichen Entladungsgefäße hervorzuheben ist.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Hüllkurvenumrichter mit abgestuften Amplituden,der zur Kurvenbildung dienenden Teilspannungen, .dadurch gekennzeichnet, dfaß die Teilspannungen zwischen den Endpunkten eines unveränderlichen Spannungsvektors und mehreren Potentialpunkten eines darauf senkrecht stehenden zweiten Vektors abgegriffen sind.
2. 2. Umrichter nachAnspruch z"gekennzeichnet durch einen Dreiphasentrans£ormato.r mit zwei gleichen nicht abgestuften Wicklungen und einer dritten mit mehreren Anzapfungen versehenen Wicklung.
3. 3. Umrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Anzapfungen auf der einen Seite .des Transformatornullpunkfies und eine dritte Anzapfung auf der anderen Seite des Transfarmatornul;lpunktes liegen. q.. Umrichter nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Umformung beteiligten Entladungsstrecken in Graetzschaltung bzw. Brückenschaltung angeordnet und unmittelbar ohne Zwischenschaltung eines Transformators an das Wechselstromnetz geringerer Frequenz angeschlossen sind. 5. Umrichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, .d.aß die beiden nicht abgeistuften Wicklungen je über zwei Gruppen von gegensinnig parallel .geschalteten Entliadungsstrecken an die beiden Leiter des niederfrequenten Wechselstromnetzes angeschlossen sind,, während die Anzapfpunkte der ,dritten Wicklung je über ein Paar ,gegensinnig parallel :geschaltete Entladungsstrecken mit dem niederfrequenten Netz verbunden sind. 6. Umrichter nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß die zu den einzelnen Entladungsstrecken gehörigen Entladungsgefäße verschieden groß bemessen sind, je nach der Höhe ihrer Strombeanspruchung. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 671 186, 689 315; Zeitschrift »Elektrische Bahnen«, 1937, S. 191 ff. (Aufsatz von S ch m i t t und K i lb) ; Zeitschrift »Archiv für Elektrotechnik«, 1936, S. 28I ff. (Aufsatz von Barz).