NO119032B - - Google Patents

Description

Omretter.

Foreliggende oppfinnelse vedrorer en omretter for omdannelse av en énfaset vekselspenning i én frekvens til en flerfaset vekselspenning med en lavere frekvens»

Det særegne ved omretteren i henhold til oppfinnelsen er at den omfatter en énfase transformator, hvis primærvikling påtrykkes den énfasede vekselspenning og er forsynt med et til utgangsfasetallet svarende antall sekundærviklinger som hver inngår i en enveis, topulsstrbmretter med styrbare ventiler, hvilke strbmrettere er sammenkoblet i polygonkobling, hvis hjbrner danner de forskjellige faseuttak for omretteren, og at omretteren omfatter et styreapparat av i og for seg kjent type som er innrettet til alter-nérende å levere til ventilene i de enkelte fasegrener styrepulser med forskjellige i forhold til den matende vekselspenning faste9tyrevinkler. Oppfinnelsens formål er, som nevnt, å skaffe en omretter som leverer en utgangsspenning, hvis frekvens er lavere enn den matende vekselspennings frekvens* En sådan omretter, har bla. interesse ved motordrift, f.eks. for kranmotorer for å få frem krypehastigheter for disse. Videre kan en omretter for omdannelse av en énfase spenning til en flerfase sådan eksempelvis ha interesse ved drift av lokomotiver som mates méd en énfase spenning med 50 Hz og drives med en trefase spenning med I63Hz. Et tredje an-vendelsesområde er ved drift av induktive omrbrere for smelteovner. Omretteren i henhold til oppfinnelsen vil derfor fbrst og fremst få anvendelse innenfor et område hvor anvendelsen av roterende omfor-mere hittil har vært alenerådende.

Frekvensomrettere med polygonkoblet sekundærside er i og for seg tidligere kjent, men på disse kjente omrettere er primær-sidens fasetall alltid lik sekundærsidens. Ennvidere er frekvensomrettere fra flerfase til énfase spenning og med polygonkoblet primærside kjent. A omforme en flerfase vekselspenning til en vekselspenning med samme eller lavere fasetall er imidlertid en langt enklere oppgave enn å bygge opp et flerfaset system av en entaset spenning.

De faste styrevinkler som styreapparatet leverer, velges tilsvarende såvel likeretting som vekselffetting som ntiytral, idet hver fasegren med en frekvens tilsvarende omretterens onskede utgangsfrekvens vil variere trinnvis mellom likeretting og vekselretting. Ved en omretter med trefase utgangsspenning vil det derfor bli tale om tre faste styrevinkler, nemlig en tilsvarende likeretting, dvs. i hovedsaken null, en tilsvarende vekselretting som av hensyn til en nødvendig respektavstand hensiktsmessig velges til 150°, og en tilsvarende noytral, dvs. omtrent 90°, Videre har det vist seg at de beste arbeidsforhold for omretteren fåes hvis ut-gangs frekvensen velges således at inngangsfrekvensen blir et helt-talls multiplum av utgangsfrekv,ensen. Utgangsfrekvensen kan da imidlertid meget vel være variabel, således at den kan velges fritt mellom de på den måte angitte brbkdeler av inngangsfrekvensen.

Oppfinnelsen skal forBvrig beskrives nærmere under hen-visning til tegningen»på hvilken fig. 1 viser en omretter i henhold til oppfinnelsen for omretting av en énfase vekselspenning til en trefase vekselspenning, mens fig. 2 viser forholdene mellom omretterens inngangs- og utgangsspenninger.

Omretteren på fig. 1 omfatter en stromrettertransformator 1 med en primærvikling 11 forbundet med den matende vekselspenning, samt en jennkjerne 12. På denne kjerne er der anordnet tre sekundaerviklinger 23, 33 og 43 tilsvarende hver av omretterens tre fasegrener. Hver av sekundærviklingene er forbundet med to strbmrettere 21, 22 osv. i enveis-, topulskobling, og videre er der i hver fasegren innkoblet en seriereaktans 24, 34, 44. Fasegrenene er forbundet i D-kobling og utgangsklemmene r, s, t er tilsluttet på konvensjonell måte.

For fasegrenen 4 er der videre vist et styreapparat 45 for ventilene 41 og 42. Styreapparatet 45 er forbundet med den matende vekselspenning f.eks. ved hjelp av en transformatorvikling 46 som er anordnet på strbmrettertransformatoren 1. Videre inneholder styreapparatet tre faseforskyvningskretser som er forbundet med hver sin styrepulsgiver av konvensjonell type som alle tre kan forbindes med ventilenes 41 og 42 styreelektroder. De tre faseforskyvningskretser er f.eks. utfort for 0, 90 og 150° fase forskyvning av éen matende vekselspenning, således at de tre styrepuls-apparater kan levere styrepulser til ventilene med tilsvarende fasevinkel. Videre inneholder styreapparatet en eller annen kjent form av en vippekobling for alternerende innkobling eller forbind-else av de tre styrepulaapparater i styreapparatet 45 med ventilene 41 og 42. De to andre fasegrener 2 og 3 i omretteren er forsynt med styreapparater av samme oppbygning, men disee er for enkelhets skyld ikke vist på tegningen. Vippekoblingene i de tre styreapparater styres fra en felles taktgiver 5 som eksempelvis over en transformator med primærvikling 51 og sekundærvikling 27, 37 og 47 formidler styrepulser til de tre styreapparater. Det er ved hjelp av det fdlles styreapparat 5 at omretterens utgangsfrekvens fast-legges.

Omretterens virkemåte skal beskrives nærmere under hen-visning til fig. 2 som viser spenningskurver for omretterens inn-og utgangsspeninger. Kurven I viser omretterens énfase matespen-ning, mens kurvene 11, 111 og IV med kurvene a antyder den teoret-iske kuBveform av de i de forskjellige fasegrener omrettede spen-ninger, mens kurvene b antyder de ved glatting i reaktansene 24»34 og 44 oppnådde glattede kurver med noe forst<y>rret amplitude. Kurvene II, III og IV viser en hel periode, dvs. 360° av omretterens utgående hovedspenninger, mens kurven I innen samme intervall viser seks perioder av den inngående vekselspenning. Betraktes nu forst fasegrenen 2 og den tilsvarende spenningskurve Ila som således tilsvarer hovedspenningen r-s for omretteren, ser man at omretteren i fasegrenen 2 begynner med å arbeide som likeretter i to perioder av den matende spenning, hvilket tilsvarer en tredjedel av en periode av utgangsspenningen. Fra tidspunktet 0 tii tidspunktet t2arbeider ventilene 21 og 22 således med styrevinkelen 0. Under de fblgende 60° av utgangsspenningen tilsvarende en periode av iingangsspenningen, arbeider ventilene 21 og 22 med en styrevinkel på omtrent 90°, hvilket betyr at fasegrenen hverken like- eller vekselretter, med andre ord er nbytral. Under de neste 120° av utgangsspenningen tilsvarende to perioder av inngangsspenningen, arbeider ventilene 21 og 22 med en styrevinkel tilsvarende veksélretting, hvilken styrevinkel hensiktsmessig er på omtrent 150°. Under de siste 60° av utgangsspenningen arbeider ventilene 21 og 22 igjen med en styrevinkel på omtrent 90°, således at fasegrenen II også i denne tid arbeider nbytralt. På lignende måte arbeider fasegrenene III og IV bare med en vinkel forskyvning på 120 og 240 av utgangsspenningen.

Betraktes nu alle tre kurver straks for tidspunktet t^, fig. 2, ser man at fasegrenen 2 på dette tidspunkt arbéider som likeretter, fasegrenen 3 som nbytral og fasegrenen 4 som vekselretter. Utgangsspenningen r vil være positiv i forhold til utgangsspenningen s og t. Videre er fasegrenen 4 sperret som fblge av den negative spenning på ventilene 41 og 42, mens fasegrenen 3 er delvis ledende. Hvis derfor en trefase belastning er forbundet med klemmene r, s, t, vil fasestrbmmene fordele seg med de med de hel-trukne piler viste" retninger. I tidspunktet t^går fasegrenen 3 over fra nbytral til veksélretting og blir dermed sperrende, mens fasegrenen 4 går over fra veksélretting til nbytral og blir deemed delvis ledende. I lbpet av tidsintervallet t^til t£avtar spenningen over fasegrenen 2. Spenningen over fasegrenen 3 blir mere negativ og spenningen over fasegrenen 4 går over fra negativ til positiv, således at strbmfordelingen i de tre faser straks etter tidspunktet ty blir den med de strekede piler angitte.

I det viste tilfelle, hvor utgangsfrekvensen er 1/6 av inngangsfrekvensen, ser man at det stadig er en av fasegrenene som arbeider som vekselretter, sålede» at denne fasegren vil virke sperrende for sirkulerende strBmmer i selve omretteren. Dette vil alltid være tilfellet når utgangsfrekvensen er l/n av inngangsfrekvensen og n er et helt tall. Hvis derimot ikke n er et helt tall, vil overgangen mellom de forskjellige tilstander i de forskjellige fasegrener inntreffe under ventilenes ledéintervaller, hvilket med-forer sirkulerende strbmmer i omretteren, samtidig som utgangs-spenningenes kurveformer blir mere uregelmessige. Man ser at hver fasegren under en tredjedel av en periode av utgangsfrekvensen arbeider som likeretter, under en annen tredjedel som vekselretter og nbytralt mellom disse under hver to perioder med 1/6 av utgangs-spenhingens periodelengde. Man ser altså at taktgiveren 5 for hver sjettedel av utgangsspenningens periode må levere styrepulser til vippekoblingene i de forskjellige fasegreners styreapparater samtidig som hver tredje styrepuls som leveres til en fasegren er uvirksom, nemlig den styrepuls som inntreffer midt under en periode av like- eller veksélretting. Dette kan eksempelvis oppnås ved at vippekoblingen er utformet således at i hver fasegren kobler hver tredje taktpuls ut vedkommende styrepulsapparat og straks etter igjen kobler det inn.

Claims (3)

1. Omretter for omdannelse av en énfaset vekselspenning av en frekvens til en flerfaset vekselspenning med en lavere frekvens, karakterisert ved at omretteren omfatter en énfase transformator, hvis primærvikling påtrykkes den énfasede vekselspenning og er forsynt med et til utgangsfasetallet svarende antall sekundærviklinger som hver inngår i en énveis, topulsstrom-retter med styrbare ventiler, hvilke strbmrettere er sammenkoblet i polygonkobling, hvis hjbrner danner de forskjellige faseuttak for omretteren, og at omretteren omfatter et styreapparat av i og for seg kjent type som er innrettet til alternerende å levere til ventilene i de enkelte fasegrener styrepulser med forskjellige i forhold til den matende vekselspenning faste styrevinkler.

2. Omretter i henhold til krav 1 med fasetallet tre, karakterisert ved at omretteren omfatter et styreapparat av i og for seg kjent type som er innrettet til alternerende med omretterens utgangsfrekvens å levere styrepulser til ventilene i omretterens tre fasegrener under faste styrevinkler i forhold til den matande vekselspenning tilsvarende henholdsvis likeretting, veksélretting og nbytral.

3. Omretter i henhold til krav 1, karakterisert