-
Stromrichter mit Kondensatoren zur Blindleistungserzeugung Bei Stromrichtern
ist es bekannt, zwecks Erzeugung der Blindleistung Kondensatoren an die Wechselstromseite
des Stromrichters anzuschließen. Werden diese Kondensatoren direkt an die Ventilzuleiter
angeschlossen, so wird jeweils der zwischen zwei kommutierenden Ventilstrecken liegende
Kondensator über die genannten Ventilstrecken kurzgeschlossen und eine momentane
Kommutierung in dem Stromrichter verursacht. Eine solche momentane Kommutierung
bedeutet aber eine sehr starke Beanspruchung des verlöschenden Ionenventils, da
dieses dann nicht genügend entionisiert wird, bevor die Sperrspannung nach der Kommutierung
dem Ionenventil aufgedrückt wird. Dies gilt nicht für die sogenannten Kommutierungskondensatoren,
deren Aufgabe es ist, -die Kommutierung in Wechselrichtern zu bewirken, insbesondere
bei solchen Wechselrichtern, auf deren Wechselstromseite keine Wechselstrommaschinen
vorhanden sind.
-
Bei Ionenventilen ist es von größter Bedeutung, daß eine verlöschende
Ventilstrecke am Ende einer Kommutierung genügend entionisiert ist, d. h., daß die
Anzahl von Ladungsträgern genügend niedrig ist, ehe die Ventilstrecke einer Sperrspannung
ausgesetzt wird. Wenn dies nicht der Fall ist, besteht die Gefahr, daß Betriebsstörungen,
z. B. Rückzündungen, auftreten. Die Anzahl von Ladungsträgern in einer Ventilstrecke
zu einem gewissen Zeitpunkt beruht teils auf dem momentanen Strom und teils auf
dem Strom, der vorher während kürzerer Zeit die Ventilstrecke passiert hat. Wird
die Kommutierung in einem Stromrichter schnell ausgeführt, so wird jede Ventilstrecke
nach der Kommutierung verhältnismäßig stark ionisiert. Ähnliche Verhältnisse sind
bei Halbleiterventilen festgestellt worden, bei denen die lonisierung einen Rückstrom
von sehr kurzer Dauer zur Folge hat, wenn die Sperrspannung dem Ventil aufgedrückt
wird. Um diese Mängel zu vermeiden, zieht man es vor, die Blindleistungskondensatoren
über einen Stromrichtertransformator anzuschließen. Das hat aber den Nachteil, daß
die Blindleistung durch das Streufeld des Stromrichtertransformators übertragen
werden muß. Die momentane Kommutierung bei direktem Anschluß bringt zudem eine Vereinfachung
der Wechselrichtersteuerung.
-
Um einen direkten Anschluß der Blindleistungskondensatoren ohne die
genannten Nachteile zu ermöglichen, ist der Stromrichter erfindungsgemäß so ausgebildet,
daß Transduktorelemente in den Ventilzuleitern zwischen den Anschlüssen der Kondensatoren
und den Ventilen eingeschaltet sind, deren Erregerwicklungen von Vormagnetisierungsströmen
so beaufschlagt sind, daß bei der Kommutierung die resultierende Vormagnetisierung
und Magnetisierung des Kommutierungsstromes in dem einen Transduktorelement im Kommutierungskreis
einander entgegengerichtet sind und einander im Gleichgewicht halten, wenn der Kommutierungsstrom
beinahe seinen vollen Wert erreicht hat, während die beiden Magnetisierungen in
dem anderen Transduktorelement des Kommutierungskreises gleichgerichtet sind. Vorzugsweise
werden als Vormagnetisierungsströme Phasenströme benutzt, die jeweils von anderen
Phasen kommen.
-
Die Einschaltung von Kommutierungsdrosseln ist z. B. bei mechanischen
Stromrichtern schon bekannt, bei denen es wünschenswert ist, daß eine Kontaktstrecke
nur einen sehr kleinen Strom leitet, sowohl wenn die Kontaktstrecke geschlossen
als auch wenn sie unterbrochen wird. Eine solche stromschwache Periode ist indessen,
wenn ein Ionenventil leitend wird, ganz unnötig und verursacht nur eine Verlängerung
der Kommutierung bei Ionenventilen. Bei der Anordnung nach der Erfindung wird diese
stromschwache Periode am Anfang der Kommutierung vermieden, und eine stromschwache
Periode gleichzeitig am Ende der Kommutierung dadurch erhalten, daß die genannten
Kommutierungsdrosseln in solcher Richtung vormagnetisiert sind, daß der Kommutierungsstrom
unbehindert beinahe auf seinen vollen Wert anwachsen kann, während die Größe des
Kommutierungsstromes während der Zeit, wo eine der genannten Kommutierungsdrosseln
ummagnetisiert
wird, einige Prozent unter ihrem vollen Wert bleibt.
Hierdurch wird erreicht, daß ein verlöschendes Ventil während einer bestimmten Periode
am Ende der Kommutierung einen ganz schwachen Strom leitet, wobei das Ventil, bevor
die Sperrspannung aufgedrückt wird, erstionisiert werden kann.
-
Die Kondensatoren sind gewöhnlich durch Filter-oder Dämpfungsanordnungen
ergänzt. Diese können gleichzeitig als Anodendämpfungskreise arbeiten, so daß spezielle
Anodendämpfungskreise überflüssig werden.
-
Die Erfindung ist im folgenden an Hand der schematischen Zeichnung
beschrieben, in der F i g. 1. eine Schaltung nach der Erfindung für einen Zweiweg-
Sechspulsstromrichter zeigt, während F i g. 2 die Ströme bei einer Kommutierung
zeigt.
-
F i g. 1 zeigt einen Zweiweg-Sechspulsstromrichter 1, der aus sechs
Ventilen 4 bis 9 besteht und der ein Gleichstromnetz 2 und ein Wechselstromnetz
3 verbindet. In den Leitern 10, 11 und 12 des Wechselstromnetzes sind drei Transduktorelemente
13, 14 und 15 eingesetzt, jedes: mit einer Vormagnetisierungswicklung 13', 14' und
15'. Zwischen den Wechselstromleitern 10, 11 und 12 sind drei Kondensatoren 16,
1'7 und 18 in Dreieckschaltung angeschlossen. Wenn die Phasenfolge des Wechselstromnetzes
die von den Ziffern 10, 11 und 12 angegebene ist, arbeitet diese Anordnung in folgender
Weise: Wenn man annimmt, daß die Ventile 4 und 9 leitend sind, wird ein Strom J
durch diese beiden Ventile fließen, der die Transduktorelemente in den gezeigten
Richtungen magnetisiert. Der Strom J wird folglich die Hauptwicklung 13, die Vormagnetisierungswicklung
14', die Vormagnetisierungswicklung 13' und die Hauptwicklung 15 durchfließen. Gleichzeitig
wird der Kondensator 16 von der Kommutierungsspannung zwischen den Ventilen 5 und
4, d. h. von der Spannung zwischen den Leitern 10 und 11 mit der gezeigten Polarität
geladen. Die Kommutierung zwischen Iden Ventilen 4 und 5 ist nur möglich, wenn der
Leiter 10 im Verhältnis zum Leiter 11 positiv ist, d. h., der Kondensator 16 mit
der gezeigten Polarität geladen ist. Der Leiter 10 ist positiv im Verhältnis
zum Leiter 11 während eines Intervalls von 180°. Während dieses Intervalls kann
die Kommutierung mit einem gewissen Zündwinkel durchgeführt werden, dabei entspricht
ein Zündwinkel von 0 bis 90° dem Gleichrichtergebiet, während ein Zündwinkel von
90 bis 180° dem Wechselrichtergebiet entspricht.
-
Wenn das Ventil s zündet, beginnt ein Kommutierungsstrom i in dem
Kommutierangskreis zu fließen, der aus dem Ventil 5, der Hauptwicklung 14, der Vormagnetisierungswicklung
15', dem Leiter 11, dem Kondensator 16, der Vormagnetisierungswicklung 14', der
Hauptwicklung 13 und dem Ventil 4 besteht. Die Ladung des Kondensators 16 trägt
zum Fließen dieses Stromes bei. Wenn der Kommutierungsstrom i den Wert J erreicht
hat, ist die Kommutierung beendet, der Strom J ist also von dem Ventil 4 auf das
Ventil 5 kommutiert.
-
Unter der Voraussetzung, daß die Windungszahl der Vormagnetisierungswicklungen
kleiner als die Windungszahl der Hauptwicklungen ist, geht aus der F i g. 1 hervor,
daß das Transduktorelement 15 nicht die Magnetisierungsrichtung während der Kommutierung
ändern wird. Weiter geht aus der Figur hervor, daß das Transduktorelement 14, das
durch den Strom J in der Vormagnetisierungswicklung 14' in einer Richtung magnetisiert
ist, diese Magnetisierungsrichtung während der ganzen Kommutierung beibehalten wird,
da der Kommutierungsstrom i die Hauptwicklung 14 in derselben Richtung magnetisieren
wird wie die Magnetisierung des Stromes J des Transduktorelementes in der Vormagnetisierungswicldung
14'. Der Kommutierungsstrom i wird demnach, unabhängig von den genannten zwei Transduktorelements
13, das zufolge des Stromes J in der Figur hervor, daß die Magnetisierung des Transduktorelements
13, das zufolge des Stromes J in der Hauptwicklung 13 in einer Richtung magnetisiert
ist, zu einem bestimmten Zeitpunkt der Kommutierung seine Richtung ändert, nämlich
zu dem Zeitpunkt, da die Summe der Amperewindungen des Kommutierungsstromes i in
der Hauptwicklung 13 und des Vormagnetisierungsstromes J in der Vormagnetisierungswicklung
13', die Magnetisierung des Stromes J in der Hauptwicklung im Gleichgewicht hält.
Der Kommutierungsstrom i wird folglich, ganz unabhängig von den beiden Transduktorelementen
14 und 15 und unabhängig von dem Transduktorelement 13 anwachsen, bis die verschiedenen
Magnetisierungen dieses Elementes einander im Gleichgewicht halten. Wenn dieses
Gleichgewicht erreicht ist, wird der Kommutierungsstrom sehr langsam anwachsen,
bis das Transduktorelement 13 ummagnetisiert worden ist. Wenn das Transduktorelement
ummagnetisiert ist, erreicht der Kommutierungsstrom sehr schnell seinen vollen Wert,
wodurch das Ventil 4 stromlos wird. Während des letzten Teils der Kommutierung ist
also das gewünschte Resultat erreicht worden, nämlich daß der Strom des verlöschenden
Ventils 4, der aus dem Unterschied zwischen dem ursprünglichen Strom J und dem Kommutierungsstrom
i besteht, während einer bestimmten Periode bei einem niedrigen, von dem Verhältnis
der Windungszahlen in den Haupt- und Vormagnetisierungswicklungen des Transduktorelementes
abhängigen Wert einigermaßen konstant gehalten wird. Die Stromverhältnisse während
der Kommutierung werden in F i g. 2 gezeigt, aus welcher hervorgeht, daß der Strom
der verlöschenden Ventilstrecke verhältnismäßig schnell auf einen ziemlich niedrigen
Wert sinkt, der während einer bestimmten Periode beibehalten wird, während welcher
die Ventilstrecke erstionisiert werden kann. In entsprechender Weise wird der Strom
der zündenden Ventilstrecke sehr schnell, beinahe bis zu seinem vollen Wert anwachsen,
während dieser volle Wert selbstverständlich erst nach einer Periode, die der stromschwachen
Periode der verlöschenden Ventilstrecke entspricht, erreicht wird.
-
Mit einer Schaltung nach ,der Erfindung wird also die gewünschte stromschwache
Periode in einer verlöschenden Ventilstrecke und folglich die gewünschte Entionisierung
dieser verlöschenden Ventilstrecke erreicht, wodurch es möglich wird, die Kondensatoren
für die Erzeugung von Blindleistung direkt an die Wechselstromseite des Stromrichters
anzuschließen, ohne daß die Sicherheit einer verlöschenden Ventilstrecke gefährdet
wird.
-
Als Beispiel ist eine Zweiweg-Sechspulsschaltung gezeigt worden, aber
die Anordnung nach der Erfindung kann natürlich für eine beliebige Stromrichterschaltung
verwendet werden. Weiter kann in einer Schaltung wie die gezeigte, und übrigens
in jeder beliebigen Schaltung, sowohl die Stromrichtung
in den Vormagnetisierungswicklungen
als auch die Phasenfolge in diesen umgekehrt werden. Jedenfalls werden immer die
beiden den verlöschenden bzw. den zündenden Ventilstrecken entsprechenden Transduktorelemente
mit ihren Hauptwicklungen in dem 5 Kommutierungskreis vorhanden sein, wobei das
eine Element dieselbe Magnetisierungsrichtung während der ganzen Kommutierung beibehalten
wird, während das andere bei einer bestimmten Größe des Kommutierungsstromes, abhängig
vom Verhältnis 1o der Windungszahlen der Vormagnetisierungswicklungen zu denen der
Hauptwicklungen, ummagnetisiert wird. zwischen den Anschlüssen der Kondensatoren
(16, 17, 18) und den Ventilen (4, 5, 6, 7, 8, 9) eingeschaltet sind, deren Erregerwicklungen
(13', 14', 15') von Vormagnetisierungsströmen so beaufschlagt sind, daß bei der
Kommutierung die resultierende Vormagnetisierung und Magnetisierung des Kommutierungsstromes
in dem einen Transduktorelement im Kommutierungskreis einander entgegengerichtet
sind und einander im Gleichgewicht halten, wenn der Kommutierungsstrom beinahe seinen
vollen Wert erreicht hat, während die beiden Magnetisierungen in dem anderen Transduktorelement
des Kommutierungskreises gleichgerichtet sind.
-
2. Stromrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten
Vormagnetisierungsströme von den anderen Phasenströmen kommen.