Mehrphasige Stromrichteranlage, insbesondere zur Speisung von Elektrolysebädern
Bei Stromrichteranlagen großer Leistung, bei denen die Gesamtleistung auf mehrere
mehrphasige und je mit einem besonderen Transformator ausgerüstete Entladungsstreckengruppen
bzw. Teilstromrichter aufgeteilt werden muß, ist es üblich, den einzelnen Teilstromrichtern
Mittel zur Phasendrehung der ihnen zugeführten Spannungssysteme zuzuordnen, damit
sich die einzelnen Spannungssysteme zu einem Spannungssystem erhöhter Phasenzahl
ergänzen. Dies geschieht vor allem mit Rücksicht auf eine möglichst niedrige Oberwellenbelastung
des speisenden Drehstromnetzes, die gerade beim Anschluß von Stromrichteranlagen
großer Leistung andernfalls sehr störend ins Gewicht fallen können. Derartige Leistungsverhältnisse
liegen beispielsweise bei Stromrichteranlagen, die zur Speisung von Elektrolysebädern
dienen, meist vor. Im allgemeinen wird der einzelne Teilstromrichter r2phasig sein,
wobei sich dann die Einzelgruppen zu einem 24-, 36- oder 48phasigen Gesamtsystem
ergänzen. Stromrichter für die Speisung von Elektrolyseanlagen sind andererseits
besonders für die geschilderte Erhöhung der Phasenzahl geeignet, da in solchen Anlagen
die parallel arbeitenden Teilgleichrichter stets alle mit dem gleichen Aussteuerungsgrad
betrieben werden.Multi-phase converter system, in particular for feeding electrolysis baths
In the case of high-output power converter systems, in which the total output is divided into several
multi-phase groups of discharge paths, each equipped with a special transformer
or partial converters must be divided, it is common to the individual partial converters
To assign means for phase rotation of the voltage systems supplied to them, so that
the individual voltage systems become a voltage system with an increased number of phases
add to. This is done primarily with consideration for the lowest possible harmonic load
of the feeding three-phase network, which is particularly important when connecting power converter systems
high performance can otherwise be very disruptive. Such performance ratios
lie, for example, in power converter systems that feed electrolysis baths
serve, mostly before. In general, the individual converter sections will be r2-phase,
The individual groups then become a 24-, 36- or 48-phase overall system
add to. Power converters for feeding electrolysis systems are on the other hand
particularly suitable for the described increase in the number of phases, as in such systems
the partial rectifiers working in parallel always all have the same level of modulation
operate.
Es ist bei solchen Anlagen mit Unterteilung der Entladungsgefäße in
mehrere Gruppen weiterhin
üblich, mindestens eine der Gruppen als
Reservegruppe vorzusehen, so daß in Normalbetrieb nur die übrigen Gruppen arbeiten.
Meist sind bei Elektrolyseanlagen drei Betriebsgruppen und eine Reservegruppe vorhanden,
von denen jede 22phasig ausgeführt ist. Im Normalbetrieb, der also mit drei Gruppen
durchgeführt wird, erhält man dabei eine 36phasige Rückwirkung auf das Drehstromnetz.
Es wird jedoch häufig als betrieblich angenehm empfunden, wenn auch die Reservegruppe
ständig mitarbeitet. Man gewinnt dadurch den Vorteil, daß sämtliche Gruppen stets
betriebsbereit sind, daß der Wirkungsgrad besser ist und die einzelnen Entladungsgefäße
nur geringer belastet werden. Es werden dann nur bei Ausfall einer Gruppe im Fall
einer Störung die drei verbleibenden Gruppen voll belastet. Bei einer solchen Betriebsweise
arbeitet die Anlage im ungestörten Betrieb, also beim Betrieb mit allen vier Gruppen
so, als ob sie aus zwei Teilen bestünde, von denen der eine mit s/4 der Anlagenleistung
36phasig und der andere mit 1/4 der Leistung 12phasig betrieben würde. Die Welligkeit
ist also größer, als wenn nur mit den drei Betriebsgruppen gearbeitet wird. Man
könnte daran denken, die Anlage von vornherein unter Einbeziehung der Reservegruppe
für 48phasigen Betrieb auszulegen. Dann. ergibt sich aber wiederum beim Betrieb
mit nur drei Gruppen, also im Störungsfall bzw. bei Überholung einer Gruppe, eine
wesentliche Erhöhung der Welligkeit. Die Anlage arbeitet dann mit 2/s der Gesamtleistung
48phasig und mit 1/s der Leistung 12phasig.In such systems, the discharge vessels are divided into
several groups continue
usual to consider at least one of the groups
Reserve group to be provided so that only the other groups work in normal operation.
Usually there are three operating groups and one reserve group in electrolysis systems,
each of which has 22 phases. In normal operation, i.e. with three groups
is carried out, a 36-phase reaction to the three-phase network is obtained.
However, it is often perceived as operationally pleasant, albeit the reserve group
constantly collaborates. One gains the advantage that all groups always
are ready for operation so that the efficiency is better and the individual discharge vessels
are only burdened less. It will then only be in the event of failure of a group
a fault puts the three remaining groups under full load. In such an operating mode
the system works in undisturbed operation, i.e. when operating with all four groups
as if it consisted of two parts, one with s / 4 of the system power
36-phase and the other would be operated with 1/4 of the power 12-phase. The ripple
is therefore greater than when only working with the three company groups. Man
could think of the plant from the outset with the involvement of the reserve group
designed for 48-phase operation. Then. but this again arises during operation
with only three groups, i.e. in the event of a breakdown or when a group is overhauled, one
substantial increase in ripple. The system then works at 2 / s of the total output
48-phase and 12-phase with 1 / s of power.
Die Erfindung schlägt zur Vermeidung dieses Nachteiles vor, die Phasenlage
der den einzelnen Entladungsstreckengruppen zugeführten mehrphasigen Spannungssysteme
durch Umschalten der Transformatoren derart veränderbar zu machen, daß sowohl beim
Betrieb mit abgeschalteter Reservegruppe als auch bei Parallelbetrieb sämtlicher
Gruppen einschließlich der Reservegruppe die Spannungssysteme sämtlicher jeweils
in Betrieb befindlichen Gruppen sich zu einem ihrer Gesamtphasenzahl entsprechenden
symmetrischen Mehrphasensystem zusammensetzen. Häufig wird die Schwenkung der Spannungssysteme
nur durch den Stromrichtertransformatoren vorgeschaltete besondere Schwenktransformatoren
durchgeführt. In diesem Fall brauchen bei Durchführung des Erfindungsgedankens nur
die Schwenktransformatoren umschaltbar gemacht zu werden. Handelt es sich um eine
Anlage mit drei Betriebs- und einer Reservegruppe, so kann dies dadurch geschehen,
daß insgesamt vier unter sich gleiche Schwenktransformatoren vorgesehen werden,
welche auf ± 11,250 ± 3,75', ± io° und o° umschaltbar sind.To avoid this disadvantage, the invention proposes the phase position
the polyphase voltage systems supplied to the individual groups of discharge paths
to make so changeable by switching the transformers that both when
Operation with the reserve group switched off and all of them with parallel operation
Groups including the reserve group, the voltage systems of all each
groups in operation are assigned to one of their total number of phases
compose symmetrical multiphase system. Often the pivoting of the voltage systems
only special swivel transformers connected upstream of the converter transformers
carried out. In this case, only need when carrying out the inventive concept
the swing transformers to be made switchable. Is it a
System with three operating groups and one reserve group, this can be done by
that a total of four equal swivel transformers are provided,
which can be switched to ± 11.250 ± 3.75 ', ± io ° and o °.
In vielen Fällen kann es jedoch zweckmäßig sein, einen Teil der Phasenschwenkung
in die Haupttransformatoren oder in etwa vorhandene Regeltransformatoren bzw. in
beide zu verlegen. Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine
Anlage mit vier Stromrichtergruppen, von denen eine .als Reservegruppe dient, und
bei der jeder Gruppe außer einem Schwenktransformator noch ein besonderer Regeltransformator
zugeordnet ist. Das speisende Drehstromnetz ist mit i und das Gleichstromnetz mit
2 bezeichnet. Jeder der vier Teilgleichrichter I bis IV besteht aus zwei 6phasigen,
zusammen also 12phasigen Entladungsgefäßen 6 bzw. 6', die an den mit zwei Sekundärwicklungen
ausgerüsteten Haupttransformator 5 angeschlossen sind. Jedem Haupttransformator
ist ein Regeltransformator 4 und ein Schwenktransformator 3 vorgeschaltet.In many cases, however, it can be useful to shift part of the phase shift
in the main transformers or in any existing regulating transformers or in
embarrassed both. The drawing shows an exemplary embodiment of the invention
System with four converter groups, one of which serves as a reserve group, and
in which each group has a special regulating transformer in addition to a swivel transformer
assigned. The feeding three-phase network is with i and the direct current network with
2 designated. Each of the four partial rectifiers I to IV consists of two 6-phase,
together therefore 12-phase discharge vessels 6 and 6 ', which are connected to the two secondary windings
equipped main transformer 5 are connected. Any main transformer
a regulating transformer 4 and a swivel transformer 3 are connected upstream.
Nachstehend sind für eine solche Anlage als Ausführungsbeispiele der
Erfindung zwei Umschaltmöglichkeiten angegeben, bei denen die Haupttransformatoren
5 nicht zur Phasenschwenkung herangezogen werden. Die Zahlenwerte der Tabellen geben
jeweils den Schwenkwinkel an, für den der betreffende Transformator geschaltet ist.
48phasiger Betrieb mit vier Gruppen
Schwenktransformator ....... . . . . . + 7,5 -7,5 -
7,5 -
Regeltransformator . . . . . . . . . . . . . -f- 3,75 -3,75
- 3',75 + 3,75
Resultierende Schwenkung . . , . . . +11,2,5 -3,75 -11,25
+3,75
36phasiger Betrieb mit drei Gruppen -
Schwenktransformator .. ..:...... -h 6,25 - 6,25 -
Regeltransformator .............. + 3,75 - 3,75 0
Resultierende Schwenkung . . . . . . . . +10,- -1O,-
o
Hierbei sind insgesamt nur drei Schwenktransformatoren erforderlich. Eine Umstellung
des Regeltransformators auf eine Schwenkung von o° macht unterUmständen Schwierigkeiten.
Im folgenden ist deshalb eine -Umschaltmöglichkeit für 36phasigen Betrieb mit drei
Gruppen angegeben, bei welcher diese Umschaltung des Regeltransformators auf o°
Schwenkung nicht nötig ist.
Schwenktransformator .... «...-... + 7,5 -5
+5
Regeltransformator .............. -h 3,75 -3,75 -3,75
Resultierende Schwenkung . . . . . . . . + 11,25 -ö,75 -I-
1,25
Die gleichen Vorteile und außerdem eine größere Wirtschaftlichkeit
erzielt man, wenn -ein Teil der Schwenkung auch in die Haupttransformatoren verlegt
wird. Hierbei ergeben sich die nachstehend angegebenen Umschaltmöglichkeiten:
48phasiger Betrieb mit vier Gruppen
Schwenktransformator . . . . . . . . . . . + 3,75 -3,75 + 3,75
- 3,75
Regeltransformator . . . . . . . . . . . . . . + 3,75 -3,75
+ 3,75 - 3,75
Haupttransformator . . . . . . . . . . . . . + 3,75 + 3,75
-3,75 - 3,75
Resultierende Schwenkung . . . . . . . . +I1,25 -3,75
+3,75 -11,25
36phasiger Betrieb mit drei Gruppen
Schwenktransformator . . . . . . . . . . . + 3,75 +1,25 -1,25
-
Regeltransformator .............. + 3,75 -3,75 -3,75 -
Haupttransformator . . . . . . . . . . . . . + 3,75 + 3,75
"-3,75 -
Resultierende Schwenkung . . . . . . . . + 11,25 -+- 1,25 -8,75
-
Außerdem gestattet diese Umschaltbarkeit auch einen Übergang zu einem 24phasigen
Betrieb mit nur zwei Gruppen, der sich aus der nachstehenden Tabelle ergibt:
Schwenktransformator ........... + 3,75 -3,75 - -
Regeltransformator .............. + 3,75 -3,75 - -
Haupttransformator . . . . . . . . . . . . . + 3,75
+3,75 - -
Resultierende Schwenkung . . . . . . . . + 11,25 -3,75 - -
Man erkennt, daß die einzelnen Transformatoren bei dem letztgenannten Ausführungsbeispiel
nur auf eine geringe Anzahl von Schwenkwinkeln umschaltbar zu sein brauchen, und
zwar die Schwenktransformatoren auf ± 3,75° und ± 1,z5°, die Regeltransformatoren
auf ± 3,75° und die Haupttransformatoren ebenfalls auf ± 3,75°.Two switching options are given below for such a system as exemplary embodiments of the invention, in which the main transformers 5 are not used for phase swiveling. The numerical values in the tables indicate the swivel angle for which the transformer in question is switched. 48-phase operation with four groups
Swivel transformer ........ . . . . + 7.5 -7.5 - 7.5 -
Regulating transformer. . . . . . . . . . . . . -f- 3.75 -3.75 - 3 ', 75 + 3.75
Resulting panning. . ,. . . +11.2.5 -3.75 -11.25 +3.75
36-phase operation with three groups -
Swivel transformer .. ..: ...... -h 6.25 - 6.25 -
Control transformer .............. + 3.75 - 3.75 0
Resulting panning. . . . . . . . + 10, - -1O, - or similar
A total of only three swivel transformers are required here. A changeover of the regulating transformer to a swivel of 0 ° can cause difficulties under certain circumstances. In the following, therefore, a switchover option for 36-phase operation with three groups is specified, in which this switchover of the regulating transformer to 0 ° swivel is not necessary. Swivel transformer .... «...-... + 7.5 -5 +5
Control transformer .............. -h 3.75 -3.75 -3.75
Resulting panning. . . . . . . . + 11.25 -ö, 75 -I- 1.25
The same advantages and also greater economic efficiency are achieved if part of the pivoting is also relocated to the main transformers. This results in the following switching options: 48-phase operation with four groups
Swivel transformer. . . . . . . . . . . + 3.75 -3.75 + 3.75 - 3.75
Regulating transformer. . . . . . . . . . . . . . + 3.75 -3.75 + 3.75 - 3.75
Main transformer. . . . . . . . . . . . . + 3.75 + 3.75 -3.75 - 3.75
Resulting panning. . . . . . . . + I1.25 -3.75 +3.75 -11.25
36-phase operation with three groups
Swivel transformer. . . . . . . . . . . + 3.75 +1.25 -1.25 -
Control transformer .............. + 3.75 -3.75 -3.75 -
Main transformer. . . . . . . . . . . . . + 3.75 + 3.75 "-3.75 -
Resulting panning. . . . . . . . + 11.25 - + - 1.25 -8.75 -
This switchability also allows a transition to 24-phase operation with only two groups, as shown in the table below: Swivel transformer ........... + 3.75 -3.75 - -
Control transformer .............. + 3.75 -3.75 - -
Main transformer. . . . . . . . . . . . . + 3.75 +3.75 - -
Resulting panning. . . . . . . . + 11.25 -3.75 - -
It can be seen that the individual transformers in the last-mentioned embodiment only need to be switchable to a small number of swivel angles, namely the swivel transformers to ± 3.75 ° and ± 1, z5 °, the regulating transformers to ± 3.75 ° and the Main transformers also to ± 3.75 °.
Die Umschalteinrichtungen werden dadurch außerordentlich einfach,
obwohl die hier gegebenen Umschaltmöglichkeiten eine weitestgehende Anpassung des
Betriebes an alle vorkommenden Bedingungen ermöglichen. Es kann in jedem Fall die
günstigste Phasenzahl eingestellt werden.This makes the switching devices extremely simple,
although the switching options given here mean that the
Enable operation under all occurring conditions. In any case, it can be the
the most favorable number of phases can be set.