DE655798C - Verfahren zur Gittersteuerung bei Umrichtern mit zwei Gruppen von Dampf- oder Gasentladungsstrecken - Google Patents

Description

Gegenstand des Patents 639 147 ist eine Anordnung zur Gittersteuerung bei wechselstromgespeisten Umformungseinrichtungen mit Dampf- oder Gasentladungsgefäßen, bei denen Größe, Richtung und Zeitdauer des dem Verbraucher zugeführten Stromes und der Spannung nach Maßgabe der willkürlich oder selbsttätig erfolgenden Beeinflussung der Gittersteuerung mindestens zweier Gruppen gittergesteuerter Entladungsstrecken sich ändern, von denen jeweils höchstens eine einer möglichen Stromrichtung entsprechende Gruppe leitend sein soll, insbesondere Umrichtern, und zwar erhalten die Gitterkreise der jeweils nicht stromführenden Gruppe von Entladungsstrecken eine zusätzliche, vom erzeugten Strom abhängige, in negativer Richtung wirkende Steuerspannung solcher Größe, daß bei Richtungswechsel des erzeugten

ao Stromes die Einleitung der Entladung durch die Gittersteuerung in den die neue Richtung liefernden Entladungsstrecken erst erfolgt, wenn der Strom in der alten Richtung erloschen ist.

Diese Steuerung hat sich zur Vermeidung der inneren Kurzschlußgefahr als sehr vorteilhaft erwiesen. Vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der Steuerung gemäß dem Hauptpatent bei Umrichtern. Es ist bereits vom Umrichter bekannt, die den Gitterkreisen zugeführte Steuerspannung von den Augenblickswerten sowohl der Spannung des Primärnetzes als auch der Spannung oder des Stromes oder beider des Sekundärnetzes be- 35, einflussen zu lassen, und zwar derart, daß jeweils diejenige Entladungs strecke Strom führt, deren Primärphase für die Dauer der Stromführung gegenüber dem Augenblickswert der sekundären Spannungskurve die kleinste Abweichung aufweist. Bei Verwendung von Entladungsgefäßen mit eindeutiger Stromdurchlaßrichtung muß man, wenn die Leistungsfaktorverhältnisse nicht fest gegeben sind, grundsätzlich dem Strom zwei mögliche ⁴^ Wege frei halten. Bei genauerer Betrachtung der Arbeits- und Steuerbedingungen ergibt sich, daß in diesem Falle die eine Entladungsstrecke entsprechend den Bedingungen des Gleichrichterbetriebes, die andere entsprechend den Bedingungen des Wechselrichterbetriebes zu steuern sind. Dabei vertauschen je zwei entsprechend dem Gleichrichterbetrieb und dem Wechselrichterbetrieb arbeitende Entladungs-

*) Von dem Patentsitcher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Gustav Reinhardt in Berlin.

strecken nach Ablauf jeder Halbperiode der niederen Frequenz ihre Rollen. Man ist bereits bestrebt gewesen, Vereinfachungen hinsichtlich der Steuerung durchzuführen, und zwar für die verschiedenen Betriebsmöglichkeiten.

Vorliegende Erfindung bezweckt ebenfalls eine Vereinfachung der Steuerverhältnisse und darüber hinaus eine Verbesserung der ίο Entionisierungsverhältnisse beim Nulldurchgang des Stromes. Als Grundlage für vorliegende Erfindung dient eine Steuerung gemäß dem Hauptpatent.. Der Erfindungsgedanke soll nunmehr an Hand der Zeichnung erläutert werden.

In Abb. ι der Zeichnung sind die Zusammensetzung der Teilspannungen e_t+ .... e_e ⁺ und ^i ~~... e₆~~ und die resultierenden Steuerspannungen für die beiden Gleichrichtergefäße entsprechend den Bedingungen des Gleichrichterbetriebes und des Wechselrichterbetriebes dargestellt, und zwar sowohl bezüglich e₂+ und e£~ als auch bezüglich e₃+ und e₃—, also beispielsweise der Primärphasen 2 und 3 unter Zugrundelegung einer Transformatorwicklung und gegensinnig parallel geschalteter Entladungsgefäße mit eindeutiger Stromdurchlaßrichtung. Der Einfachheit halber ist angenommen, daß die Entladungsgefäße eine durchweg im Negativen verlaufende Charakteristik aufweisen, d. h. ist die Gitterspannung gleich Null, so führt das Entladungsgefäß Strom oder ist zumindest strombereit, und für einen hinreichend negativen Wert der Gitterspannung kann zweifellos die betreffende Entladungsstrecke stets gesperrt gehalten werden. Verwendet man nun eine stromabhängige Steuerung gemäß dem Hauptpatent, so wird durch die Zusatzsteuerung die Steuerung einer Entladungsstrecke je Phase in der Weise unwirksam gemacht, daß nur eine Entladungsstrecke für die zugehörige Teilspannung, z. B. e₂+, betriebsbereit ist.

Im Sinne vorliegender Erfindung wird nun die dem Gleichrichterbetrieb entsprechende Steuerspannung jeder Entladungsstrecke in Richtung einer Phasenvoreilung derart verschoben, daß der nach Art einer Steuerwechselspannung spitzer Wellenform gegebene Steuerimpuls für den Wechselrichterbetrieb der einen Entladüngsstrecke zeitlich ein wenig später liegt als der Beginn der dem Gleichrichterbetrieb der anderen Entladungsstrecke entsprechenden Steuerspannung (vgl. Abb. 2) und ferner die dem Gleichrichterbetrieb der vorhergehenden Phase entsprechende Steuerspannung bereits Sperrpotential aufweist.

Hinsichtlich der Wirkungsweise ergibt sich an Hand der Abb. ι bis 3 folgendes: Der Strom i möge eine Phasennacheilung von etwa 50⁰ haben. Nimmt man nun weiter zunächst vereinfachend an, daß der Kommutierungsvorgang praktisch zeitlos verläuft, so würde .,.'üJlter Zugrundelegung der Verhältnisse ge-.' inaß Abb. 1 im Zeitpunkt ^₁ die Kommutie-'.rüng entsprechend dem Wechselrichterbetrieb • 'zwischen Phase 1 und 2 stattfinden. Im Nulldurchgang des Stromes, d. h. zur Zeit U, werden sich die beiden an derselben Phase bzw. an äquivalenten Phasen liegenden Entladungsstrecken ablösen. Nunmehr wird also Phase 2, die in der Zeit t_x .. J₂ im Wechselrichterbetrieb arbeitete, in der Zeit t_s.. J₃ im Gleichrichterbetrieb arbeiten und entsprechend der Gleichrichterkommutierung durch Phase 3 im Zeitpunkt i_s abgelöst werden. Es ergibt sich mithin, daß für die Entionisierung der im Bereich ^₁... t₂ arbeitenden Entladungsstrecke zwar das Zeitteilchen i₂... *s zur Verfügung steht, aber an der Entladungsstrecke keine hinreichende negative Anodenspannung ist und die Entionisierung nur durch eine entsprechend negative Gitterspannung bewirkt werden kann. Wird der Nulldurchgang des Stromes im nacheilenden Sinne um einige Grad so verschoben, daß er gerade zur Zeit des Wechselrichterimpulses für das Teilstück e₃+ der Phase 3 oder unmittelbar danach stattfindet, so würde sich trotz der stromabhängigen Steuerung im Sinne des Hauptpatents ein innerer Kurzschluß zwischen den Phasen 2 und 3 nicht vermeiden lassen. Verschiebt man jedoch unter Beibehaltung der Phasenlage der Wechselrichterimpulse die Phasenlage der dem Gleichrichterbetrieb entsprechenden Steuerspannung im Sinne der Abb. 2, so kann der geschilderte innere Kurzschluß nicht stattfinden. Vielmehr verläuft (vgl. Abb. 4) die Ablösung der Entladungsstrecken in folgender Weise: Vor Nulldurchgang des Stromes i führt die dem Wechselrichterbetrieb entsprechende Entladungsstrecke der Teilspannung e₂+ Strom; nach dem Nulldurchgang des Stromes übernimmt die dem Gleichrichterbetrieb entsprechende Entladungsstrecke der Teilspannung e₃+ die Stromführung. Infolgedessen entsteht zwar eine Spannungslücke, die etwa genau so groß ist wie die bei normaler Korn- no mutierung auftretende Spannungslücke; es ergibt sich aber der Vorteil, daß einerseits kein innerer Kurzschluß auftritt, andererseits eine ausreichende Entionisierungsspannung und -zeit für die dem Wechselrichterbetrieb entsprechende Entladungsstrecke der Teilspannung e₂ ⁺ zur Verfügung sieht.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Gittersteuerung bei Umrichtern mit zwei Gruppen von gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladung«-

   Strecken mit eindeutiger Stromdurchlaßrichtung, bei denen jeweils die eine Gruppe entsprechend den Bedingungen des Gleichrichterbetriebes, die andere Gruppe entsprechend den Bedingungen des Wechselrichterbetriebes gesteuert wird und außer- ' dem eine gegenseitige Verriegelungssteuerung für die beiden Gruppen nach Patent 639 147 vorgesehen ist, und wobei die Steuerspannungen jeweils aus je einer von den Augenblickswerten der Spannung des Primärnetzes und einer von den Augenblickswerten der Spannung und/oder des Stromes des Sekundärnetzes abhängigen Teilspannung zusammengesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei Beibehaltung der Phasenlage der dem Wechselrichterbetrieb entsprechenden resultierenden Steuerspannung die Phasenlage der dem Gleichrichterbetrieb entsprechenden resultierenden Steuerspannung derart zeitlich vorverlegt wird, daß bei P&laritätswechsel des Stromes die entsprechend dem Gleichrichterbetrieb gesteuerte Entladungsstrecke spätestens in der Phasenlage leitend wird, die für den Beginn des Wechselrichterbetriebes der entsprechenden Entladungsstrecke der vorhergehenden Phase vorgesehen ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenlage der dem Gleichrichterbetrieb entsprechenden S teuer spannung höchstens so weit vorverlegt wird, daß beim Entladungseinsatz der dem Gleichrichterbetrieb nach dem Wechsei der Stromrichtung entsprechenden Entladungsstrecke die dem Gleichrichterbetrieb der vorhergehenden Phase entsprechende Entladungsstrecke bereits Sperrpotential aufweist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen