DE2000823A1 - Sicherheitswinkel-Messvorrichtung - Google Patents

Description

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GENERAL ELECTRIC COMPANY; Schenectady, N.Y., VStA

Sicherheitswinkel-Meßvorrichtung

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit Sicherheitswinkel-Meßvorrichtungen zum Messen des Sicherheitswinkels in elektric % sehen Energiewandlern und sie bezieht sich insbesondere auf Sicherheitswinkel-Meßvorrichtungen von entweder (1) Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzernbekannter Ausführungsform, die als netzspannungskommutierte Wechselrichter bekannt sind, oder (2) Wechselstrom-Wechselstromumrichter^die allgemein als harmonische Frequenzvervielfacher bekannt sind.

Umsetzer, die derart aufgebaut sind, daß sie die Form elektrischer Energie von Gleichstromenergie in Wechselstromenergie oder von mehrphasiger Wechselstromenergie der Grundfrequenz in einphasige Wechselstromenergie einer Harmonischen umsetzen, sind in der Technik gut bekannt. Die Umsetzung wird dadurch erreicht, g daß mehrere periodisch leitende,nacheinander gezündete elektrische Ventile, die in einer Brückenschaltung zwischen die Gleichstrom- und die Wechselstrom-Klemmen geschaltet sind, in geeigneter Weise gesteuert werden, wobei die Wechselstromklemmen durch einen Leistungsumformer mit einer mehrphasigen Anordnung für Wechselspannung verbunden sind, durch die das Zünden der Ventile synchronisiert ist. Bei modernen Ausführungsformen besteht jedes Ventil aus einem oder mehreren gattergesteuerten Halbleiterschaltbauelementen, die als gesteuerte Halbleitergleichrichter oder Thyristoren bekannt sind.

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Bei Anwendung hat ein derartiges Ventil einen nichtleitenden oder Blockierzustand, bei dem es eine sehr große Impedanz für den Strom darstellt, und es hat ferner einen leitenden Zuctand, indem es einen Durchlaßstrom gut leitet. Das Ventil kann von dem ersten Zustand rasch in den zweiten Zustand umgeschaltet werden, dadurch daß eine Durchlaßspannung an seinen Hauptelektroden (bei positivem Potential an der Anode gegenüber der Katode) und ein Steuersignal an sein Gatter angelegt wird. Der Zeitabschnitt bis zum Leitendwerden des Ventils gemessen von dem zyklisch wiederkehrenden Augenblick, zu dem die Anodenspannung zuerst gegenüber dem Potential der Katode positiv v/ird, wird, wenn er in elektrischen Graden gemessen ist, als "Zündwinkel" bezeichnet. Die Amplitude der Ausgangs spannung der Brückende; haltung läßt sich dadurch verändern, daß der Zündwinkel in gewünschter Weise verringert oder vergrößert wird.

Wenn ein Ventil einmal leitend geworden ist, dann wird es weiterhin leiten, bis der Durchlaßstrom durch die Wirkung einer äußeren Schaltung ausgelöscht wird, mit der das Ventil verwunden ist. Der Abschaltvorgang kann als "Kommutierung" bezeichnet werden, Bei elektronischen Ventilen, beispielsweise Thyristoren, ist es für ein erfolgreiches Schalten vom leitenden in den nichtleitenden Zustand erforderlich, daß das Wiederzuführen der Anoden-Katoden-Durchlaßspannung nachdem der Durchlaßstrom auf Null abgesenkt ist, so lange verzögert wird, bie das Ventil Zeit gefunden hat, seine Blockiereigenschaft vollständig wiederzugewinnen. Der Zeitraun, der für diesen Zweck erforderlich ist, wird allgemein als "Freiwerdezeit (Abschaltzeit)" bezeichnet, und da™ It eine zuverlässige Kommutierung sichergestellt ist, muß der Umsetzer einen "Sichorkeitswinkel" aufweisen,der mindestens ebenso lang ist.

Der Zeitj'oura, dev dann beginnt, verm der Durchlaßstrom in dem abgeschalteten Ventil auf Null vermindert wird und der dann endet, wenn die Hauptelektroden des Ventils der nächsten Durchlaßspannung ausgesetzt werden, wird '.--.Is Entionisierungs- oder . Sicherheitswinkel das Umsetzers bezei-^iinet. Dies ist der Zeit-

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raum, eier tatsächlich v.'ährend jedes Arbeitszyklus zum Abschalten eines Ventils verfügbar ist und er ist gleich der Abschaltzeit des Ventils und einer Sicherheitszeit für die umgekehrte Spannung des abgeschalteten Ventils. Wenn der Sicherheitswinkel nicht groß genug ist, so daß das abgeschaltete Ventil seine Fähigkeit wieder erlangen kann, eine Durchlaßspannung zu blokkieren, dann würde dieses Ventil ständig leiten, was hier als Kommutierungsfehler bezeichnet wird.

In der Praxis ist jedoch ein Ventil einer invertierten Spannung (Anode auf negativem Potential gegenüber der Katode) für einen veränderlichen Zeitraum ausgesetzt, der direkt jeweils einem Zeitraum mit Leitung in Durchlaßrichtung folgt. Die Länge dieses Zeitraumes ist ein Maß für den Sicherheitswinkel. Er hängt von mehreren veränderlichen und miteinander in Beziehung stehenden Parametern ab, beispielsweise dem Zündwinkel, dem Kommutierung^- oder Überlappungs-Winkel (d.h. der Zeit zwischen dem Einschalten des folgenden Ventils und dem Abschalten des vorhergehenden Ventils) und der Art der Lastimpedanz (d.h. dem Leistungsfaktor und der ureC^ tes ohmschen Anteils). Bei Anordnung zur Steuerung und zum Schutz von Umsetzern der beschriebenen Art ist es häufig erwünscht, die Dauer des oben erwähnten Zeitraumes der invertierten Spannung direkt zu messen, und es ist Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Vorrichtung für diesen Zweck vorzusehen.

Gemäß der Erfindung soll ferner ein Rückführungssignal, weiches den tatsächlichen Sicherheitswinkel eines harmonischen Frequenzvervielfacher-Umsetzers darstellt,zur Verwendung in einer verbesserten Schutzvorrichtung vorgesehen werden, die in einer schwebenden US-Patentanmeldung (48CU00095) verfolgt wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine neue Vorrichtung vorzusehen, mit der die Kurve der invertierten Spannung, die jedem Ventil eines Umsetzers sofort nach jedem Zeitabschnitt der Durchlaßleitfähigkeit zugeführt wird, genau wiederhergestellt wird.

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Gemäß der Erfindung ist eine Sicherheitswinkel-Meßvorrichtungfür einen Umsetzer vorgesehen, der sechs Ventile aufweist, die derart miteinander verbunden sind, daß eine 3-phasige Doppelweg-Brückenschaltung entsteht, die drei Wechselstromklemmen und zwei Gleichstromklemmen aufweist. Bei dieser Anordnung sind die Katoden von drei Ventilen gemeinsam mit einer der Gleichstromklemmen verbunden, und die Anoden der übrigen drei Ventile sind gemeinsam mit der anderen Gleichstromklemme verbunden. Der Umsetzer weist noch eine Vorrichtung auf, durch die die Wechselstromklemmen der Brückenschaltung mit einer 3-phasigen Wechselspannungsanordnung verbunden werden, und während jedes Zyklus dieser Spannung werden die entsprechenden Ventile in einer bestimmten Folge der Zeitabschnitte, die etwa sechzig elektrischen Graden entsprechen, leitend gemacht.

In der Sicherheitswinkel-Meßvorrichtung wird eine Sekundärspannung, die die Spannung zwischen der ersten Gleichstromklemme der Brückenschaltung und einer neutralen Klemme der 3-phasigen Anordnung darstellt, abgeleitet, und diese Sekundärspannung wird mit Hilfe von drei Addierschaltungen von öe» drei anderen Spannungen abgezogen, die entsprechend die drei Spannungen zwischen den drei Wechselstromklemraen und der neutralen Klemme darstellen. Die drei Addierschaltungen enthalten jeweils eine asyrame trisch leitende Vorrichtung, und jede dieser Vorrichtungen ist so gepolt, daß sie durch die Spannungsdifferenz in Durchlaßrichtung vorgespannt wird, die dann auftritt, wenn eine invertierte Spannung an dem entsprechenden der drei Ventile anliegt, deren Katoden im allgemeinen mit der ersten Gleichstromklemme verbunden sind. Die Addierschaltungen sind mit entsprechenden Vorrichtungen parallelgeschaltet, damit eine Folge von unipolaren· Spannungen abgeleitet wird, die aus Differenzspannungen zusammengesetzt sind, die einzeln während der leitenden Zeiträume der entsprechenden Vorrichtungen entstehen.

Es ist eine ähnliche Vorrichtung vorgesehen, die eine weitere Folge von unipolaren Spannungen erzeugt, die Spiegelbilder der invertierten Spannung an den übrigen drei Ventilen sind, und die beiden Folgen werden miteinander gemischt, damit eine Reihe

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von AusgangsSignalen entsteht, deren jeweilige Dauer.den tatsächlichen Sicherheitswinkel des Umsetzers anzeigt, wenn alle sechs Ventile nacheinander abgeschaltet werden. Auf diese Weise können Sicherheitswinkel bis etwa 60° genau bestimmt werden. Solch eine obere Grenze ist für im wesentlichen alle praktischen Ausführungsformen von Sicherheitswinkel-Meßvorrichtungen angemessen, da die kritischen Abschaltzeiten von typischen Hochleistungs-Halbleiter-Schaltelementen, die heutzutage im Handel erhältlich sind, nicht erreicht werden, wenn der Sicherheitswinkel geringer ist als ein Sechstel dieser Größe.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthalten die oben erwähnten asymmetrischen leitenden Vorrichtungen Thyristoren, und es sind Ansteuervorrichtungen zum Ansteuern jedes dieser Thyristoren vorgesehen, wenn der Durchlaßstrom in dem entsprechenden Ventil des Umsetzers am Ende eines leitenden Zeitabschnittes auf Null abnimmt. Wenn ein Thyristor angesteuert ist, dann leitet er während des entsprechenden Zeitabschnittes der invertierten Spannung, und er kehrt dann in einen nichtleitenden Zustand zurück, wodurch sichergestellt ist, daß die nachfolgenden Zeitabschnitte der invertierten Spannung an einem abgeschalteten Ventil nicht in Ausgangssignale der Sicherheitswinkel-Meßvorrichtung umgesetzt werden.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen;

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer 3-phasigen

Doppelweg-6-Impuls-Brückenschaltung zusammen mit einer Sicherheitswinkel-Meßvorrichtung, wie sie in Wirklichkeit mit Vorteil verwendet werden kann.

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild der Sicherheits

winkel-Meßvorrichtung, die in Fig. 1 als Block dargestellt ist,

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Fig. 3 ein schematisches Schaltbild, teilweise als

Blockschaltbild der Hilfstorschaltungen, die in Fig. 2 als ein einziger Block dargestellt sind lind

Figuren 4A bis 4G Diagramme bestimmter Spannungen und Signale

während eines vollständigen Arbeitszyklus der dargestellten Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist zur Darstellung einer praktischen Ausführungsform einer Sicherheitswinkel-Meßvorrichtung eine Brückenschaltung 10 dargestellt, die sechs identische Ventile mit den Bezugszeichen 11 bis 16 aufweist und die als 3-phasige Doppelweg-6-Impuls-Anordnung aufgebaut ist. Die Katoden der ungeradzahligen Ventile sind gemeinsam mit einer oberen Gleichstromklemme P der Brückenschaltung 10 verbunden,und die Anoden der geradzahligen Ventile sind gemeinsam mit einer v/eiteren Gleichstromquelle N verbunden. Die Anode des Ventils 11 und die Katode des Ventils 14 sind zusammen mit einer ersten Wechselstromklemme A¹ der Brückenschaltung verbunden. Die Anode des Ventils 13 und die Katode des Ventils 16 sind beide zusammen mit einer zv/eiten Wechselstromklemme B' verbunden, und die Anode des Ventils 15 und die Katode des Ventils 12 sind beide gemeinsam mit einer dritten Wechselstromklemme C verbunden. Wenn auch jedes Ventil durch ein einziges Symbol dargestellt ist, so kann es jedoch in Wirklichkeit mehrere voneinander getrennte gesteuerte Halbleitergleichrichter aufweisen, die in Reihe und/oder parallel zueinander geschaltet sind und derart angeordnet sind, daß sie gleichzeitig betätigbar sind.

Die Brückenschaltung 10 ist ein Teil eines elektrischer Leistungsumsetzers, der einen mehrphasigen Leistungsumformer aufweist, durch den der Satz der Wechselstromklemmen A¹, B¹ und C mit einer Anlage für 3-phasige, sinusförmige Spannung der Grundfrequenz (d.h. 60 Hz) verbunden ist. Der Leistungsumformer selbst und die damit in Reihe geschalteten Induktivitäten sind in Fig.1 nicht dargestellt. Wenn der Umsetzer ein Gleichrichter wäre, der im vierten Quadranten (d.h. invertiert) arbeiten würde, dann

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würden die Gleichst.romklemmen P und M der Brückenschaltung 10 über ein Gleichstromglied mit einer entfernten Stromquelle (nicht dargestellt) verbunden sein; wenn der Umsetzer als ein harmonischer Frequenzvervielfacher betrieben würde, dann würden diese beiden Klemmen mit einer Seite einer einphasigen Wechselstromlastschaltung (nicht dargestellt) verbunden sein, deren andere Seite in geeigneter V/eise mit der mehrphasigen Wechselspannungsanlage verbunden ist, beispielsweise mit Hilfe einer Klemme Y und eines neutralen Leiters 18. Ein Beispiel einer Brückenschaltung 10, die in einem harmonischen Frequenzvervielfacher- Umsetzer verwendet wird, ist in der oben erwähnten US-Patentanmeldung dargestellt.

Wenn den entsprechenden Steuerelektroden (Gattern) der sechs Ventile 11 bis 16 eine im richtigen Takt auftretende Gruppe von zyklisch erzeugten Steuer- oder Triggersignalen zugeführt wird, dann werden die Ventile in numerischer Reihenfolge synchron mit der Spannung der mehrphasigen Anordnung leitend gemacht (wobei angenommen wird, daß die bekannte Phasendrehung A'-B¹-C vorliegt) und folglicn wire 1c~ Leistungsstrom durch den Umsetzer in gewünschter V/eise gesteuert. Ss können irgendwelche geeignete Vorrichtungen dazu verwendet werden, die erforderlichen Ansteuersignale zyklisch zu erzeugen und ihren charakteristischen Zündwinkel zu bestimmen; eine in der Praxis vorteilhaft angewendete Schaltung ist in dem US-Patent 3 095 513 beschrieben. Wenn ein Ventil einmal leitend gemacht ist, dann bleibt es solange lei- f tend, bis der darin fließende Durchlaßstrom durch einen zyklischen Kommutierungsvorgang auf Null abgesenkt wird, und es folgt dann jedem leitenden Zeitabschnitt sofort ein Zeitraum, an dem eine invertierte Anoden-Katoden-Spannung an dem Ventil anliegt. Es sind Vorrichtungen vorgesehen, mit denen der Zeitraum der invertierten Spannung überwacht werden kann, der ein Haß für den Sicherheitswinkel ist, mit dem der Umsetzer arbeitet.

Die Überwachungsvorrichtung für den Zeitraum der invertierten Spannung ist in Fig. 1 als ein Block 19 dargestellt, der mit "Sicherheitswinkel-Heßvorrichtung" bezeichnet ist und als ein Block 20, der als "Begrenzer" bezeichnet ist.' Gemäß Fig. 2 ist

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die Sicherheitswinkel-Meßvorrichtung 19 so aufgebaut, daß siezwischen den Leitungen F und O während jedes Arbeitszyklus des Umsetzers eine Reihe von sechs Ausgangssignalen erzeugt, die wirkliche Spiegelbilder der invertierten Spannungen an den Ventilen 11 bis 16 sind, die direkt auf die entsprechenden leitenden Zeitabschnitte folgen. Wenn nur die jeweilige Dauer und nicht die Kurvenform dieser Ausgangssignale zu beachten ist, dann werden diese Ausgangssignale dem Begrenzer 20 zugeführt, der eine Folge von getrennten Rückführungssignalen G konstanter Amplitude und Frequenz jedoch veränderlicher Dauer erzeugt» Die Dauer der Rückführungssignale ändert sich direkt mit der Größe des Sicherheitswinkels. Zum Messen oder Steuern kann die Folge der Rückführungssignale gefiltert werden, damit ein Ausgangssignal erzeugt wird, dessen mittlere Amplitude dem Sicherheitswinkel entspricht. Dieses Ausgangssignal ist in seinem ursprünglichen Zustand in digitalen logischen Schaltungen und Taktschaltungen, wie sie beispielsweise in der oben erwähnten Patentanmeldung verwendet v/erden, ..brauchbar.

Einzelheiten einer praktischen Ausführungsform der Sicherheits-. winkel-Meßvorrichtung 19 und des Begrenzers 20 sind in Fig. 2 dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Die Meßvorrichtung enthält fünf Spannungsumformer 21 bis 25, die das gleiche V/indungszahlverhältnis (beispielsweise 40 : 1) aufweisen, ferner sechs asymmetrisch leitende Vorrichtungen 31 bis 36, einen Widerstand 26 und entsprechende Verbindungen. Die ersten drei Spannungsumformer weisen eine Primärwicklung (p) sowie zwei Sekundärwicklungen (s und s·) auf. Die Primärwicklungen 21p, 22p und 23p sind zwischen die entsprechenden Wechselstromklemmen A', B¹ und C¹ der Brückenschaltung 10 und einen bestimmten Bezugspunkt der mehrphasigen Wechselstromanlage geschaltet. Der Bezugspunkt ist vorzugsweise der neutrale Leiter 18. (Wenn die Anlage keinen neutralen Leiter aufweist, dann kann auf be kannte Weise ein solcher künstlich hergestellt werden). Auf die se Weise werden zwei Sätze Sekundärspannungen, die die wirkli chen Spannungen zwischen den entsprechenden Wechselstromklemmen und dem neutralen Leiter darstellen, durch die Sekundärwicklungen 21s, 22s, 23s und 21s¹, 22s· und 23s^f erzeugt. Diese Spannungen

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sind natürlich proportional zu den entsprechenden Anoden-Neutraler Leiter-Spannungen der ungeradzahligen Ventile 11, 13 und 15 und den entsprechenden Katoden-Neutraler Leiter-Spannungeri der geradzahligen Ventile 14, 16 und 12.

Gemäß Fig. 2 sind die Primärwicklungen 24p und 26p des vierten und fünften Spannungsumformers zwischen die entsprechenden Gleichstromklemmen P und N der Brückenschaltung 10 und den neutralen Leiter 18 geschaltet. Damit erzeugt die Sekundärwicklung 24s eine Sekundärspannung, die der Spannung zwischen der Klemme P und dem neutralen Leiter 18 entspricht und welche gleich der Katoden-Neutraler Leiter-Spannung der ungeradzahligen Ventile ist, während die Sekundärwicklung 25s eine Sekundärspannung λ erzeugt, die die Spannung zwischen der Klemme N und dem neutralen Leiter 18 darstellt, welche der Anoden-Neutraler Leiter-Spannung der geradzahligen Ventile entspricht.

Die verschiedenen Sekundärwicklungen der Spannungsumformer 21 bis 25 und der Vorrichtungen 31 "bis 36 sind so wie es dargestellt ist miteinander verbunden. Ein Draht V1 verbindet die erste Vorrichtung 31 in Reihe mit der Wicklung 21s, wodurch eine erste Reihenunterschaltung entsteht,und eine erste Addierschaltung wird dadurch gebildet, daß die Wicklung 24s in einer Spannungs-Abzieh-Reihenschaltung mit dieser Reihenunterschaltung verbunden wird. Die nebeneinander liegenden Enden der beiden Wicklungen 21s und 24s sind mit einem Punkt versehen, so daß das Po- \ tential, das an dem Draht V1 entsteht relativ positiv ist, wenn das Potential an der Klemme P positiver ist als an der Klemme A¹ (was einer invertierten Spannung an dem Ventil 11 entspricht), und die Vorrichtung 31 ist dann in positiver Richtung durch die sich ergebende Sekundärspannungsdifferenz vorgespannt. Diese Anordnung wiederholt sich in einer Kombination, die die dritte Vorrichtung 33, einen Draht V2 und eine Wicklung 22s aufweist und außerdem in einer Kombination, die die fünfte Vorrichtung 35, einen Draht V3 und eine Wicklung 23s aufweist.

Die drei auf diese Weise gebildeten Addierschaltungen sind pa-

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railel zueinander und zu einem Widerstand 26 zwischen einem Draht F und einer gemeinsamen Leitung O geschaltet. Wenn irgendeine der Vorrichtungen 31, 33 oder 35 leitet, dann wird die Differenzspannung in ihrer Addierschaltung auf den Widerstand übertragen, wobei die Polarität derart ist, daß der Draht F negativ gegenüber dem Leiter O ist, Die Vorrichtungen 31 bis 36 könnten zwar bei einigen Anwendungsformen (siehe unten) Dioden sein, sie werden jedoch in der vorliegenden Beschreibung als Steuerthyristoren beschrieben, und jede von ihnen wird mit Hilfe von zyklisch arbeitenden Hilfstorschaltungen 37 der Reihe nach angesteuert,wenn das entsprechende Ventil der Brückenschaltung 10 am Ende seines leitenden Durchiaf3abschnittes nichtleitend wird. Folglich ist die Vorrichtung 31 während des Zeitraums der invertierten Spannung,der direkt jrdera leitenden Zeitabschnitt des Ventils 11 folgt, leitend, wodurch die Sekundärwicklungen 24s und 21s mit dem Widerstand 26 zu einer Zeit, verbunden werden, wenn ihr Spannungsunterschied ein Spiegelbild der invertierten Span.:u:.g ist. In ähnlicher V/eise, jedoch mit einem Beginn, der ei; avittel Zyklus später ist, leitet die Vorrichtung 33 während des Zeitabscnnittes der invertierten Spannung,. de¹" cli- akt ^o :;■ leitenden Zeitabschnitt des Ventils 13 folgt, v/o durch <.;ie Sekundärwicklungen 2^3 und_t£2s mit dem gleichen Widerstand zu einer Zeit verbunden werden, wenn ihre Spannungsunterschiede Spiegelbilder der invertierten Spannung sind. Folglich entsteht an den; Widerstand 26 eine Folge von negativen Spannungen, dio'iie 7\i;-:amraengesei.r.te-n Spiegelspannungen enthalten, die an de^ri ersten, der zweiten und der dritten Addierverstärkuug, die oben beschrieben •■'u.'-den, entstehen. Diese Folge ist in durchgez.oger.pn Li!ni^in Fig, hF für einen vollständigen Zyklus eines ünset/ers, der unter normalen Bedinungen arbeitet, dargestellt.

Aus Fig. ?. -..■r'-'i^nnt man, daß eine ähnliche Anordnung vorgesehen ist, um eine weitere Spannungsföl.go (die in Fig. 4F in gestrichelte^ Linien dargestellt ist) abzuleiten, die eine Zusammensetzung aus vierter, fünfter -.md sechster Spannung enthält, die die Spiegelbilder der iriv.-i-t.ierten Spannungen an den geradzahligen Ventilen 14, 16 und 12 der Brückenschaltung 10

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sind, die direkt in leitenden Zeitabschnitten folgen. Die Sekundärwicklung 25s ist in einer Spannungs-Abzieh-Schaltung mit der Parallelanordnung von Unterschaltungen zusammengeschaltet, die die Wicklungen 21s¹, 22s' und 23s¹ aufweisen, wobei die gegenüberliegenden Enden der in Reihe geschalteten Wicklungen mit einem Punkt versehen sind, so daß das Potential, das an den Drähten V4, V5 und V6 entsteht, positiv gegenüber dem Leiter F ist, wenn das Potential an der Klemme N negativer ist_/als das Potential an der entsprechenden Wechselstromklemme. Die ge-.adzahligen Vorrichtungen 34, 36 und 32 sind durch diese Spiegelspannungen jeweils in Durchlaßrichtung vorgespannt, und Jede von · ihnen wird dann angesteuert, wenn das entsprechende Ventil nichtleitend wird.

Alle Thyristoren 31 bis 36 sind so gepolt, daß ein Strom in gleicher Richtung durch den gemeinsamen Widerstand 26 fließt, und folglich wird eine Reihe von sechs unipolaren Ausgangssignalen an der Leitung F während jedes Arbeitszyklus des Umsetzers erzeugt. Die Kurvenform jedes Signals ist ein getreues Spiegelbild der invertierten Spannung an jeweils einem anderen der sechs Ventile in der Brückt-schaltung 10, die direkt nach dem Zeitabschnitt der Stromdurchlaßleitfähigkeit auftritt. Der ganze oder ein Teil des Widerstands 26 könnte in getrennten Unterschaltungen der sechs Addierschaltungen verteilt sein, damit die entsprechenden Spiegelspannungen einzeln überwacht werden könnten. Aus Fig. 2 erkennt man, daß die negativen Ausgangssignale g an der Leitung F wieder in rechteckige Impulse G konstanter positiver Amplitude durch den Begrenzer 20 umgeformt werden, der änen normalerweise leitenden Transistor 30 enthält, dessen Emitter-Basis-Kreis an den Widerstand 26 angeschlossen ist, damit er negativ vorgespannt wird, wenn irgendein negatives Potential an dem Leiter F auftritt. Venn der Transistor 38 nichtleitend ist, so kann das Rückführungssignal G am Ausgang auftreten, und die Amplitude des Rückführungssignals G wird durch einen Spannungsteiler 39a, 39b bestimmt, der zwischen eine relativ positive Spannungsklemme, einer geeigneten Spannungsquelle und die gemeinsame Leitung 0 geschaltet ist. Die sich ergebenden Rückführungssignale sind in Fig. 4G dargestellt, wo sie neben den

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entsprechenden Spiegelspannungen F dargestellt sind. Damit ist durch die Dauer des jeweiligen RUckführungssignals der Sicherheitswinkel des Umsetzers gegeben.

Bei Betrieb wird jeder Thyristor 31 bis 36 der dargestellten Sicherheitswinkel-Meßvorrichtung leitend, wenn das entsprechende Ventil der Ventile 11 bis 16 der Brückenschaltung 10 nichtleitend wird, und er bleibt leitend bis zum Ende des augenblicklich vorliegenden Zeitabschnittes der invertierten Spannung an dem Ventil. Er ist jedoch nicht während anderer Abschnitte eines Zyklus des Umsetzerbetriebes leitend, wenn die invertierte Spannung wieder an dem entsprechenden Ventil auftritt. Dies ist in den Figuren 4A und 4F für einen Fall dargestellt, bei dem die beschriebene Einrichtung verwendet wird, den Sicherheitswinkel eines Umsetzers zur Frequenzverdreifachung festzustellen, wobei angenommen wird, daß der Umsetzer in seinem "stetigen" Betrieb arbeitet, wobei jedes Ventil der Brückenschaltung 10 für eine Zeit von etwa 70° leitet. Fig. hA zeigt eine ungefähre Darstellung der sich ergebenden Anoden-Katodenspannung an einem der Ventile (Nr. 11), wenn eine typische Belastung vorliegt. Fig. 4F zeigt, daß der entsprechende Thyristor (Nr. 31) nur während des ersten von verschiedenen Zeitintervallen der invertierten Spannungenflie an dem Ventil anliegen, leitet und deshalb werden die weiteren jedoch belanglosen invertierten Spannungen, die während anderer Zeitabschnitte auftreten, nicht durch die Ausgangssignale F wiedergegeben. Folglich geben die Ausgangssignale ein wirkliches Bild des Sicherheitswinkels.

Damit die Vorrichtungen 31 bis 36 zur richtigen Zeit leitend werden, werden sie zyklisch durch Hilfstorschaltungen 37 angesteuert, wenn die entsprechenden Ventile 11 bis 16 am Ende ihres jeweiligen leitenden Abschnittes, nichtleitend werden. Dies kann durch irgendeine geeignete Schaltung ausgeführt werden. Beispielsweise könnten die Schaltungen 37 so ausgeführt sein, daß sie Ansteuersignale an die entsprechenden Thyristoren 31 bis 36 abgeben, wenn der Durchlaßstrom in den entsprechenden Ventilen auf Null abnimmt. Bei einer praktischen Ausführungsfonn, die besonders zusammen mit harmonischen Frequenzvervielfachern nUtz-

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lieh ist, ist die Arbeitsweise der Hilfstorschaltungen mit derjenigen des Torimpulsgenerators (nicht dargestellt) synchronisiert, der zum Ansteuern der Hauptventile 11 bis 16 verwendet wird und durch die harmonischen Lastströme überwacht ist. Zu diesem Zweck sind die Hilfstorschaltungen 37 über eine Verbindung 41 mit dem Haupttorimpulsgenerator und über zwei Leitungen 42 und einen Stromwandler 43 mit einem Laststromleiter verbunden, und die Hilfstorschaltungen sind so aufgebaut, wie es in Einzelheiten in Fig. 3 dargestellt ist.

Gemäß Fig. 3 enthalten die Hilfstorschaltungen 37 eine Vorrichtung 44, die eine Steuerwechselspannung von dem sekundären Laststrom ableitet, der über die Leiter 42 zugeführt wird, eine | Reihe von sechs periodisch leitenden gesteuerten Gleichrichtern 51 bis 56, die mit der Vorrichtung 44 verbunden sind, eine Anordnung von sechs Doppel-Impulsdehnern 57» durch die die entsprechenden Gleichrichter 51 bis 56 zyklisch der Reihe nach leitend gemacht werden_yund eine Anordnung von sechs Doppel-Impulsgeneratoren 58, die eine Gruppe von Thyristoransteuersignalen erzeugen, wenn die Gleichrichter 51 bis 56 in den nichtleitenden Zustand übergehen. Die Vorrichtung zur Erzeugung einer Steuerwechselspannung oder der Wechselspannungsgenerator 44 enthält einen Hilfsumformer 45, dessen Sekundärwicklung durch einen Widerstand 46 überbrückt ist, damit zwischen Punkten D+ und D- eine sich ändernde Spannung entsteht, die mit dem dritten harmonischen Laststrom des Umsetzers zur Frequenzverdrei- ™ fachung in Phase ist. Immer wenn irgendeines der ungeradzahligen Ventile 11, 13 oder 15 der Brückenschaltung 10 einen Laststrom führt, ist der Punkt D+ relativ positiv, wodurch die drei gesteuerten Gleichrichter 51, 53 und 55, deren Anoden mit dem Punkt D+ und deren Katoden mit dem Punkt D- über einzelne Widerstände 59, die gemeinsame Leitung O und eine Diode 48 verbunden sind, in Durchlaßrichtung vorgespannt werden-. Wenn entsprechend eines der geradzahligen Ventile 14, 16 oder 12 einen Laststrom führt, dann wird der Punkt D- relativ positiv, wodurch die drei gesteuerten Gleichrichter 54, 56 und 52, deren Anoden mit dem Punkt D- und deren Katoden mit dem Punkt D+ über einzelne Widerstände 59, die gemeinsame Leitung O und eine Diode 47 verbunden

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sind, in Vorwärtsrichtung vorgespannt.

Die sechs gesteuerten Gleichrichter 51 bis 56 in den Hilfstorschaltungen 37 werden der Reihe nach durch die Wirkung der zugehörigen Impulsdehner 57 leitend gemacht, die wiederum durch Steuerimpulse 1, 2, 3, 4, 5 und 6 angesteuert werden, die von dem Haupttorschaltungs-Impulsgenerator abgegeben werden. Diese Impulse erscheinen mit Zwischenräumen von 60 , und sie fallen mit den Ansteuerimpulsen der entsprechenden Ventile 11 bis 16 der Brückenschaltung 10 zusammen. Dementsprechend v/erden die Gleichrichter 51 bis 56 leitend gemacht, wenn die entsprechenden Ventile leitend gemacht werden. Der Steuerimpuls Nr. 1 und das sich ergebende Ansteuersignal C, welches durch den Impulsdehner, der zu dem ersten gesteuerten Gleichrichter 51 gehört, erzeugt wird, sind in den Figuren 4B und 4C dargestellt. Das Ansteuersignai C ist deshalb gedehnt, weil die Durchlaßvorspannzeit des Gleichrichters 51 bei bestimmten Betriebsbedingungen, die hier beschrieben werden, nicht gleichzeitig mit dem Zünden des Ventils 11 beginnt.

Während des leitenden Zeitabschnittes des gesteuerten Gleichrichters 51 entsteht eine relativ positive Spannung an dem v.'iderstand 59, der mit diesem Gleichrichter in Reihe geschaltet ist, und diese Spannung wird über eine Leitung D1 dem zugehörigen Impulsgenerator 58 zugeführt. Der Impulsgenerator 58 ist so ausgebildet, daß e:,^: ein Ansteuersignai E gewünschter Länge (beispielsweise von 1 Millisekunde) erzeugt, welches dann beginnt, wenn die positive Spannung auf der Leitung D1 endet, welches somit das Ende des Zeitabschnittes des gesteuerten Gleichrichters 51, in dem ein Vorwärtsstrom geführt wird, kennzeichnet, DjC- Spannung auf der Leitung D1 und das sich :-rgebende Ansteuersignal E, die durch den Impulsgenerator 58 erzeugt werdv;,!, .sind in don Figuren 4D und 4E dargestellt. Das letztere Signal wird dem Thyristor 31 zugeführt, der folglich leitend werden kann, sobald der Strom in dem Hauptventil 11 auf Null absinkt. Die Arbeitsweise Kes übrigen Teilen der Hilfstorschaltungen 37 ist ähnlich und muß deshalb nicht in Einzelheiten beschrieben werden. .

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Wie schon weiter oben beschrieben, ist die Sicherheitswinkel-Meßvorrichtung auch zusammen mit Brückenschaltungen verwendbar, die als durch Netzspannung kommutierende Wechselrichter arbeiten. Derartige Wechselrichter sind in dem Buch "Principles of Inverter Circuits" (Prinzipien von Wechselrichterschaltungen) von B.D. Bedford und R. G. Hoft (John Wiley & Sons, N.Y. 1964) in Kapitel 3f auf den Seiten 55 bis 88 beschrieben. Gemäß der Beschreibung hat die Spannung zwischen entweder der Gleichstromklemme P oder N und dem neutralen Leiter eine Gleichkomponente und deshalb sollten, damit ein Sättigungswiderstand des Umformers vermieden wird, Spannungsteiler oder ähnliche Vorrichtungen anstelle der induktiven Kopplungen 24 und 25 zum Ableiten der Sekundärspannungen verwendet werden, die die Spannungen zwischen den Gleichstromklemmen und dem neutralen Leiter darstellen. Ferner können Vorrichtungen vorgesehen sein, die die sich ergebenden Folgen von Spannungen addieren, die in getrenntem Zustand die Spiegelbilder der invertierxen Spannungen an den ungeradzahligen Ventilen und den geradzahligen Ventilen sind.

Wenn die Sicherheitswinkel-Heßvorrichtung so verwendet wird, wie es in den obigen Absätzen beschrieben ist, dann können die Thyristoren 31 bis 36 durch lange Impulse angesteuert werden, die durch Ansteuerung des zweiten Folgeventils der Brückenschaltung erzeugt werden. Mit anderen Worten würde der Thyristor 31 verzögert angesteuert werden, damit das Ventil 13 leitend wird, der Thyristor 32 würde verzögert angesteuert werden, damit das Ventil 14 leitend wird, der Thyristor 33 würde verzögert angesteuert werden; damit das Ventil 15 leitend wird usw. Die Verzögerung für diesen Zweck ist so lang wie der Überlappungswinkel. Ferner können Dioden anstelle der Thyristoren 31 bis 36 verwendet werden. Bei verschiedenen Betriebsbedingungen von Zuständen einer Vechseirichterbrücke folgt jeweils sofort auf einen Zeitabschnitt nit Durchlaßleitfähigkeit ein Zeitraum mit invertierter Spannung an dem Ventil. Selbst wenn der Zündwinkel bis zu einem Punkt vorgeschoben wird, an dem ein Zeitraum mit zusätzlicher invertierter Spannung pro Ventil und Zyklus auftritt, kann man zeigen, daß der zusätzliche Zeitraum oder die zusätzlichen Zeiträume eines Ventils immer gegenüber dem ent-

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sprechenden Zeitraum der invertierten Spannung eines anderen Ventils untergeordnet sind, und zwar in dem Sinn, daß die invertierte Spannung des einen Ventils verglichen mit der des anderen zeitlich übereinstimmt und keine augenblickliche Amplitude aufweist die größer ist. Folglich wird durch die abgegebene Reihe von Ausgangsimpulsen eine genaue Nachricht an den Begrenzer abgegeben, Rückführungssignale zu erzeugen, deren Dauer genau dem Sicherheitswinkel entspricht, selbst wenn die durch die Kurvenform gegebene Nachricht verloren ist.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   π.)Sicherheitswinkel-Meßvorrichtung für elektrische Umsetzer mit einem ersten, einem zweiten, einem dritten, einem vierten, einem fünften und einem sechsten periodisch leitenden elektrischen Ventil, die zwischen Wechselstromklemmen A¹, B¹ und C und Gleichstromklemmen P und N geschaltet sind, wobei die Katoden der ungeradzahligen Ventile gemeinsam mit der Gleichstromklemme P und wobei deren Anoden mit den Wechselstromklemmen A¹, B¹ bzw. C verbunden sind, wobei die Anoden der geradzahligen Ventile gemeinsam mit der Gleichstromklemme N und wobei die Katoden dieser Ventile mit den Wechselstromklemmen A', B¹ bzw. C verbunden sind, und bei dem ein Steuersignalgenerator vorgesehen | ist, der die Ventile in numerischer Reihenfolge synchron mit der Wechselspannung leitend macht, wobei bei jedem Ventil einem Zeitabschnitt mit Leitfähigkeit in Durchlaßrichtung direkt ein; Zeitabschnitt mit invertierter Anoden-Katoden-Spannung an dem Ventil folgt, und mit verbesserten Vorrichtungen zum Messen der Länge des Zeitabschnittes der invertierten Spannung an jedem Ventil,

   dadurch gekennzeichnet, daß eine erste, eine zweite und eine dritte Vorrichtung (21,22, 23) mit den entsprechenden Wechselstromklemmen A', B¹ und C und mit einem Bezugsspannungspunkt der Wechselstromvorrichtung verbunden sind, wodurch zwei Sätze elektrisch leitender Signale entstehen, die die Spannungen zwischen den entsprechenden Wech- " selstromklemmen und dem Bezugsspannungspunkt darstellen, daß eine vierte und eine fünfte Vorrichtung (24,25) mit den entsprechenden Gleichstromklemmen P und N und dem Bezugsspannungspunkt verbunden sind, wodurch elektrische Signale abgeleitet werden, die die Spannungen zwischen den entsprechenden Gleichstromklemmen und dem Bezugsspannungspunkt darstellen, daß ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes, ein fünftes und ein sechstes asymmetrisch leitendes Schaltungselement (31 bis 36) vorgesehen sind, daß eine erste Addiervorrichtung die erste (21) und die vierte (24) Vorrichtung und das erste Schaltungselement (31) zur Erzeugung einer ersten Spannung aufweist, die ein Spiegelbild der Spannung an dem ersten Ventil während eines Zeit-

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   abschnittes rait invertierter Spannung ist, daß die erste Aodiervorrichtung derart angeordnet ist, daß die Differenz zwischen den Signalen, die von der ersten und der vierten Vorrichtung abgeleitet werden, das erste Schaltungselement (31) in Durchlaßrichtung vorspannt, wenn das Potential der Gleichstromklemme P positiv gegenüber der V/echselstromklemme A¹ ist, daß eine zweite Addiervorrichtung die zweite (22) und die vierte (24) Vorrichtung sov/ie das dritte Schaltungselement (33) zur Erzeugung einer zweiten Spannung aufweist, die ein Spiegelbild der Spannung an dem dritten Ventil während eines Zeitabschnitts mit invertierter Spannung ist, daß die zweite Addiervorrichtung derart aufgebaut ist, daß die Differenz zwischen den Signalen, die von der zweiten und der vierten Vorrichtung abgegeben werden, das dritte Schaltungselement (33) in Durchlaßrichtung vorspannen, wenn das Potential der Gleichstromi;lemme P positiv gegenüber dem Potential der Wechselstromklemme B¹ ist, daß eine dritte Addiervorrichtung die dritte (23) und die vierte (24) Vorrichtung und das.fünfte Schaltungselement (35) zur Erzeugung einer dritten Spannung aufweist, die ein Spiegelbild der Spannung an dem fünften Ventil während eines Zeitabschnittes mit invertierter Spannung ist, daß die dritte Addiervorrichtung derart angeordnet ist, daß die Differenz zwischen den Signalen, die von der dritten und der vierten Vorrichtung abgegeben werden, das fünfte Schaltungselement in positiver Richtung vorspannt, wenn das Potential der Gleichstromklemme P positiv gegenüber dem Potential der V/echselstromklemme C ist, daß eine vierte Addiervorrichtung die erste (21) und die fünfte (25) Vorrichtung sov/ie das vierte Schaltungselement (34) zur Erzeugung einer vierten Spannung enthält, die ein Spiegelbild der Spannung an dem vierten Ventil während eines Zeitabschnittes cut invertierter Spannung ist, daß die vierte Addierschaltung derart aufgebaut ist, daß die Differenz zwischen den Signalen, "ie zn der ersten und der fünften Vorrichtung abgegeben werden, das vierte Schaltungselement in Durchlaßrichtung vorspannt, wenn das Potential der Gleichstromklemme N negativ gegenüber dem Potential der Gleichstromkleinme A^f ist,, daß eine fünfte Addiervorrichtung die zweite (22) und die fünfte (25) sowie das sechste Schaltungselement (36) zur Erzeugung einer

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   fünften Spannung enthält, die ein Spiegelbild der Spannung an dem sechsten Ventil während eines Zeitabschnittes invertierter Spannung ist, daß die fünfte Addiervorrichtung derart aufgebaut ist, daß die Differenz zwischen den Signalen, die an der zweiten und der fünften Vorrichtung abgeleitet werden, das sechste Schaltungselement in Durchlaßrichtung vorspannen, wenn das Potential der Gleichstromklemme N negativ gegenüber dem Potential der ν/echselstromklemme B¹ ist, daß eine sechste Addiervorrichtung die dritte (23) und die fünfte (25) Vorrichtung und das zweite Schaltungselement (32) zur Erzeugung einer sechsten Spannung enthält, die ein Spiegelbild der Spannung an dem zweiten Ventil während eines Zeitabschnittes invertierter Spannung ist, daß die sechste Addiervorrichtung derart aufgebaut a ist, daß die Differenz zwischen den Signalen, die an der dritten und der fünften Vorrichtung abgeleitet werden, das zweite Schaltungselement (32) in Durchlaßrichtung vorspannen» wenn das Potential an der Gleichstromklemme N negativ gegenüber dem Potential an der Wechselstromklemme C ist.

   2. Sicherheitswinkel-Keßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Addiervorrichtungen einen gemeinsamen Widerstand (26) aufweisen, dessen Spannungsabfall ein Spiegelbild des Spannungsabfalles ist, der durch die einzelnen Addiervorrichtungen erzeugt wird.

   3. Sicherheitswinkel-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, ™ dadurch gekennzeichnet, daß die erste, die zweite und die dritte Addiervorrichtung derart miteinander verbunden sind, daß eine erste Folge von Spannungen, die die zusammengesetzten ersten, zweiten und dritten gespiegelten Spannungen aufweist, entsteht und daß die vierte, fünfte und sechste Addiervorrichtung derart miteinander verbunden sind, daß eine zweite Folge von Spannungen entsteht, die aus den zusammengesetzten vierten, fünften und sechsten gespiegelten Spannungen besteht.

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   4. Sicherheitswinkel-Meßvorrichtung nach Anspruch 3» dadurch .gekennzeichnet, daß eine siebente Addiervorrichtung vorgesehen ist, die Ausgangssignale erzeugt, die der Summe der Spannungen in der ersten und der zweiten Folge entsprechen.

   5. Sicherheitswinkel-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten bis sechsten asymmetrisch leitenden Schaltungselemente (31 bis 36) Thyristoren sind und daß Hilfstorschaltungen (37) vorgesehen sind, die die Thyristoren dann ansteuern, wenn der Durchlaßstrom in den entsprechenden Ventilen des Wechselrichters am Ende eines leitenden Zeitabschnittes auf Null absinkt.

   6. Sicherheitswinkel-Meßvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfstorschaltungen (37) mit dem Steuersignalgenerator verbunden sind und synchron mit diesem betrieben werden.

   7. Sicherheitswinkel-Meßvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Thyristor verzögert angesteuert wird, damit er das dritte Ventil leitend macht, daß der zweite Thyristor verzögert angesteuert wird, damit er das vierte Ventil leitend macht, daß der dritte Thyristor verzögert angesteuert wird, damit er das fünfte Ventil leitend macht, daß der vierte Thyristor verzögert angesteuert wird, damit er das sechste Ventil leitend macht,daß der fünfte Thyristor verzögert angesteuert wird, damit er das erste Ventil leitend macht und daß der sechste Thyristor verzögert angesteuert wird, daß er das zweite Ventil leitend macht.

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   .8. Sicherheitswinkel-Meßvorrichtung für elektrische Umsetzer mit mehreren periodisch leitenden elektrischen Ventilen, die zwischen Wechselstromklemmen und Gleichstromklemmen geschaltet sind, wobei eine erste Hauptelektrode eines ersten der Ventile mit einer exsten V/echselstromklemme verbunden ist und wobei die andere Hauptelektrode des Ventils mit einer Gleichstromklemme verbunden ist, bei dem eine erste Hauptelektrode eines zweiten Ventils mit einer anderen V/echselstromklemme und eine andere Hauptelektrode des zweiten Ventils mit derselben Gleichstromklemme verbunden ist, bei dem die Wechselstromklemmen mit einer mehrphasigen Wechselspannungsanlage verbunden werden können und bei dem Vorrichtungen die Ventile in einer bestimmten Folge synchron mit der Wechselspannung leitend machen, wobei bei jedem Ventil einem Zeitabschnitt mit Leitfähigkeit in Durchlaßrich-. f tung sofort ein Zeitabschnitt folgt, an dem eine invertierte Anoden-Katodenspannung an dem Ventil anliegt und mit verbesserten Vorrichtungen zum Messen des Zeitabschnittes für den die invertierte Spannung an dem ersten und dem zweiten Ventil anliegt,

   dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Vorrichtung mit der ersten Wechselstromklemme und einem Bezugspunkt der Anlage zur Erzeugung eines elektrischen Signals, welches die dazwischenliegende Spannung anzeigt, verbunden ist, daß eine zweite Vorrichtung mit der anderen Wechselstromklemme und dem Bezugspunkt zur Ableitung eines elektrischen Signals, welches die dazwischenliegende Spannung darstellt, ver- λ bunden ist, daß eine dritte Vorrichtung mit der einen Gleichstromklemme und dem Bezugspunkt zur Ableitung eines elektrischen Signals, welches die dazwischenliegende Spannung darstellt, verbunden ist, daß eine erste Addiervorrichtung die erste und die dritte Vorrichtung und ein erstes asymmetrisch leitendes Schaltungselement zur Erzeugung einer ersten Spannung aufweist, die ein Spiegelbild der Spannung an dem ersten Ventil während eines Zeitabschnittes invertierter Spannung ist, daß die erste Addiervorrichtung derart angeordnet ist, daß die Differenz zwischen den Signalen, die von der ersten und der dritten Vorrichtung abgegeben werden, das erste Schaltungselement in Durchlaßrichtung vorspannen, wenn eine invertierte Anoden-Katoden-Spannung an dem

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   ersten Ventil anliegt und daß eine zweite Addiervorrichtung die zv/eite und die dritte Vorrichtung und ein zweites asymmetrisch leitendes Schaltungselement zur Erzeugung einer zweiten Spannung aufweist, die ein Spiegelbild der Spannung an dem zweiten Ventil während eines Zeitabschnittes invertierter Spannung ist, daß die zweite Addiervorrichtung derart angeordnet ist, daß die Differenz zwischen den Signalen, die von der zweiten und der dritten Vorrichtung abgegeben werden, das zweite Schaltungselement in Durchlaßrichtung vorspannt, wenn an dem zweiten Ventil eine invertierte Anoden-Katoden-Spannung anliegt.

   9. Sicherheitswinkel-Meßvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Folge von Spannungen vorgesehen ist, die aus den ersten und denaieiten Spannungen zusammengesetzt sind.

   10. Sicherheitswinkel-Meßvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite asymmetrisch leitende Schaltungselement Thyristoren sind, die entsprechend dann angesteuert werden, wenn der Durchlaßstrom in dem entsprechenden Ventil des Umsetzers am Ende jeweils eines leitenden Zeitabschnittes auf Null abnimmt.

   11. Sicherheitswinkel-Meßvorrichtung für einen als Frequenzvervielfacher arbeitenden Halbleiterumsetzer mit mehreren Wechselstromklemmen, die mit einer mehrphasigen Anlage für sinusförmige Spannungen von Grundfrequenz verbunden sind, mit einer ersten und einer zweiten Gleichströmklemme, die mit- einer Seite einer einphasigen Wechselstromlastschaltung verbunden sind und mit mehreren der Reihe nach numerierten einen Laststrom führenden ' elektrischen Ventilen, die mit den Wechselstromklemmen'und den Gleichstromklemmen verbunden sind, wobei die Katoden der ungeradzahligen Ventile gemeinsam mit der ersten Gleichstromklemme verbunden sind und die Anoden der geradzahligen Ventile gemeinsam mit der zweiten Gleichstromklemme verbunden sind und daß alle Ventile zyklisch in einer geeigneten Reihenfolge leitend gemacht werden, damit der Lastschaltung ein Wechselstrom zugeführt wird,

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   der eine Frequenz aufweist, die ein bestimmtes Vielfaches der Grundfrequenz ist,

   dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Spannungsumformer zwischen die erste Gleichstroraklemme und einen neutralen Anschluß der mehrphasigen Anlage geschaltet ist, der eine Sekundärwicklung aufweist, die eine Sekundärspannung abgibt, die der Katoden-Neutraler Anschluß-Spannung der ungeradzahligen Ventile proportional ist, daß ein zweiter Spannungsumformer zwischen die zweite Gleichstromklemme und den neutralen Anschluß geschaltet ist, der eine Sekundärwicklung zur Erzeugung einer Sekundärspannung proportional zu der Anoden-Neutraler Anschluß-Spannung der geradzahligen Ventile abgibt, daß mehrere zusätzliche Spannungsumformer zwischen die Wechselstrom- ä klemmen und den neutralen Anschluß geschaltet sind, die erste Sekundärwicklungen zur Erzeugung von Sekundärspannungen proportional zu den entsprechenden Anoden-Neutraler Anschluß-Spannungen der ungeradzahligen Ventile und zweite Sekundärwicklungen zur Erzeugung von Sekundärspannungen proportional zu den entsprechenden Katoden-Neutraler Anschluß-Spannungen der geradzahligen Ventile aufweisen, daß mehrere durchnumerierte Thyristoren vorgesehen sind, von denen die ungeradzahligen einzeln mit verschiedenen Sekundärwicklungen des ersten Satzes einzeln in Reihe geschaltet sind, so daß mehrere erste Unterschaltungen entstehen, und von denen die geradzahligen Thyristoren einzeln mit verschiedenen Sekundärwickluncen des zweiten Satzes in Reihe geschaltet sind, so daß mehrere zweite Unterschaltungen entstehen, f daß Torschaltungen die Thyristoren dann ansteuern, wenn die entsprechend bezifferten Ventile des Umsetzers am Ende ihrer entsprechenden leitenden Zeitabschnitte nichtleitend gemacht werden, daß erste Schaltungsteile (V1,V2,V3) die Sekundärwicklung des ersten Umformers mit einer parallelen Anordnung der ersten Unterschaltungen zu einer Spannungsabzieh-Reihenschaltung verbinden, daß die ungeradzahligen Thyristoren derart gepolt sind, daß sie durch die Sekundärspannungsdifferenz, die dann auftritt, wenn eine invertierte Spannung an dem entsprechend bezeichneten Ventil anliegt, in Durchlaßrichtung vorgespannt werden, daß zweite Schaltungsteile (V4,V5,V6) die Sekundärwicklung des zweiten Umformers mit einer parallelen Anordnung von zweiten

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   Unterschaltungen zu einer Spannungsabzieh-Reihenschaltung verbinden, daß die geradzahligen Thyristoren derart gepolt sind, daß sie durch die Sekundärspannungsdifferenz, die dann auftritt, wenn eine invertierte Spannung an den entsprechend bezeichneten Ventilen anliegt, in Durchlaßrichtung vorgespannt werden, daß ein Widerstand (26) vorgesehen ist, daß Schaltungselemente vorgesehen sind, die sowohl die erste als auch die zweite Spannungsabzieh-Reihenschaltung parallel zu dem Widerstand (26) schalten, wobei alle Thyristoren so gepolt sind, daß sie einen Strom in der gleichen Richtung leiten, wie er durch den Widerstand fließt, wodurch an dem Widerstand ein Spannungsabfall während jedes Zeitabschnittes der invertierten Spannung entsteht, der den ansprechenden Ventilen direkt nach dem leitenden Zeitabschnitt zugeführt wird und daß ein Begrenzer (20) an den Widerstand angeschlossen ist, damit eine Folge von Rückführungssignalen entsteht, wobei die Rückführungssignale gleichzeitig wie die Zeitabschnitte der invertierten Spannung auftreten."

   12. Sicherheitswinkel-Meßvorrichtung nach Anspruch 11, .dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfstorschaltungen (37) derart angeordnet sind, daß sie die Thyristoren verzögert beim Leitendwerden der entsprechend bezifferten Ventile ansteuern.

   13. Sicherheitswinkel-Meßvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (43) zum Ableiten einer Wechselsteuerspannung aus dem veränderlichen Laststrom vorgesehen ist, daß mehrere durchnumerierte periodisch leitende gesteuerte Gleichrichter mit der Steuerspannungsableitvorrichtung zusammengeschaltet sind und daß sie durch die Steuerspannung in Durchlaßrichtung vorgespannt werden, wenn das entsprechende Ventil des Umsetzers einen Laststrom führt, daß Vorrichtungen zum zyklischen Leitendmachen der gesteuerten Gleichrichter der Reihe nach entsprechend dem Leitendmachen der entsprechend bezifferten Ventile vorgesehen sind, und daß Vorrichtungen zum Ansteuern der Thyristoren vorgesehen sind, die andererseits auf Sperren der entsprechend bezeichneten gesteuerten Gleichrichter am Ende der leitenden Zeitabschnitte ansprechen.

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