DE674923C - Verfahren zur asynchronen Kupplung verschiedenfrequenter Wechselstromnetze mit Energieaustausch in beliebiger Richtung ueber Umrichter - Google Patents

Description

• Verfahren zur asynchronen Kupplung verschiedenfrequenter Wechselstromnetze mit Energieaustausch in beliebiger Richtung über Umrichter Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur asynchronen Kupplung verschiedenfrequenter Wechselstromnetze mit Hilfe von Umrichtern, die wenigstens zwei Gruppen steuerbarer Entladungsstrecken, insbesondere gas-oder dampfgefüllter Entladungsstrecken, aufweisen und einen Energieaustausch in beliebiger Richtung ermöglichen.
• Die erwähnten Entladungsstreckengruppen stellen dabei die Teilstromkreise des Umrichters dar, in denen die Teilwellen des Umrichterstromes fließen.
• Es ist bereits erkannt worden, daß zwischen diesen Teilstromkreisen Ausgleichsströme fließen können, die den Umrichterbetrieb mehr oder weniger stark stören, wie überhaupt eine unerwünschte Belastung des Umrichters darstellen.
• Es ist weiterhin erkannt worden, daß die von den Umrichterteilstromkreisen oder deren Entladungsstreckengruppen erzeugten Spannungswellen von unterschiedlicher Größe sein müssen, sollen Ausgleichsströme v ermieden werden.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren, welches das erläuterte Problem der Verhinderung von Ausgleichsströmen in besonders zweckmäßiger Weise löst. Gemäß der Erfindung wird der Unterschied in den Spannungswellen (Respektabstand) durch Rückverlegung der Zündzeitpunkte der nichtstromiührenden -Entladungsstreckengruppe gewonnen. Damit ist ohne jeden Eingriff in die Belastungverhältnisse des Umrichters ein Respektabstand erzielt, durch den mit Sicherheit jedes Auftreten von Ausgleichsströmen vermieden wird. Indem ferner in Fortfüh-. rung des Erfindungsgedankens die Zündpunktsrückverlegung der nichtstromführenden Entladungsstreckengruppe abhängig vom Arbeitsstrom des Umrichters vorgenommen wird, kommt es zur Ausbildung eines dem stromführenden Zustande entsprechenden Spannungskurvenverlaufes, der durch eine nahezu sprunglose Aneinanderreihung von Kurvenstücken ausgezeichnet ist. Die Vermeidung eines Eingriffs in die Belastungsverhältnisse des Umrichters gibt zusammen mit der nahezu sprunglosen Aneinanderreihung von Spannungskurvenstücken allein die Möglichkeit, den Umrichter finit einem hohen Aussteuerungsfaktor oder einem hohen mittleren cos p zu betreiben. Wollte man von vornherein, d. h. nicht in Abhängigkeit vom Arbeitsstrom, einen Respektabstand festlegen, so käme es zu einem unsymmetrischen, durch hohe'Übergangssprünge gekennzeichneten Verlauf der Spannungskurve des stromführenden Zustandes. Eine hohe Aussteuerung wäre nicht zu erzielen, der U richter würde zwangsläufig mit ei schlechten mittleren cos p arbeiten.
• Durch das Verfahren nach der Erfindu. sind nicht nur die beim Stromrichtungswechsel auftretenden Ausgleichsströme vermieden; sondern auch jene, die außerhalb des Zeitabschnittes jenes Richtungswechsels fließen können. Das Verfahren nach der Erfindung erweist sich hiernach als besonders vorteilhaft für den Betrieb des Steuerumrichters. Die von diesem ausgesteuerten Spannungswellen weisen infolge der gewählten Staffelzündung zahlreiche Spannungsspitzen auf: In diesen liegt aber eine besonders starke Auftrittsmöglichkeit von Ausgleichsströmen erwähnter zweiter Art.
• Die Erfindung besitzt den weiteren Vorzug; daß die Steuermittel, die zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung angewendet und nachfolgend noch erläutert werden, organisch in die gesamte Umrichtersteuerung eingefügt sind. Sie stehen damit in unmittelbarer Wirkungsverbindung mit weiteren Steuermitteln, die anderen für den Urnrichterbetrieb ebenfalls wesentlichen Steurungsmaßnahmen dienen.
• In einem weiteren Ausbau des Verfahrens nach der Erfindung wird die ärbeitsstromabhängig hervorgerufene Zündpunktsrückverlegung der nichtstromführenden Entladungsstreckengruppe mit einer ebenfalls arbeitsstromabhängigen Zündpunktsvorverlegung der stromführenden Entladungsstreckengrüppe verbunden. Dabei ist in zweckmäßiger Weise die Rückverlegung größer als die Vorverlegung gewählt. Es ermöglicht diese Maßnahme eine vielfach erwünschte Kömpoundierung des Umrichters unter gleichzeitiger Wahrung eines zur Verhinderung von Ausgleichsströmen ausreichenden Respektabstandes. Eine Kompoundierung des Umrichters ist erwünscht im Hinblick auf die Verbesserung der Kommutierung des im Gleich- und im Wechselrichterbetrieb arbeitenden Umrichters wie auch im Hinblick auf dessen einwandfreien Parallelbetrieb mit anderen Umformern.
• Zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung ist zweckmäßig neben dem Ausgangstransformator des Umrichters ein weiterer Wandler vorgesehen. Vom Umrichterstrom durchflossen, führt er in die Steuerkreise der Entladungsstrecken eine zusätzliche, die Zündpunktsverschiebungen bewirkelide Spannungskomponente ein. Dabei ist dieser Wandler primärseitig von beiden Stroinilalbwellen, d.11. vom Gesamtbelastungsstrom des Umrichters; gespeist. Er ist in einfachster Weise mit zwei Primärwicklungen ausgerüstet, die in die Kathodenleitungen der den Umrichterteilstromkreisen zugeor d-'rreten Entladungsstrecken geschaltet sind, .tind zwar in gegenläufigem Sinne.
• ' .-- In der Zeichnung ist als- Atisführungsbeispiel der Erfindung das Schaltüngsscheina einer Umrichteranordnung dargestellt. Der Umrichter, welcher ein Drehstromnetz 1 mit einem Einphasenwechselstromnetz 2 kuppelt, besteht in bekannter Weise aus zwei Entladungsgefäßen 3, d., die anodenseitig und kathodenseitig an einen Einphasentransformator 6 angeschlossen sind.
• Der Steuerstromkreis für die Gitter der Hauptentladungsstrecken ist nur für eine Anode des Entladungsgefäßes 4. dargestellt. Ein Hilfseiltladungsgefäß 7 erhält im Gitterkreis je eine Steuerspannung aus dem Drehstromnetz i über einen Transformator 8 und aus dem Einphasennetz 2 über einen Transformator g. In den Anodenstromkreis des Entladungsgefäßes 7 sind Übertrager io geschaltet, welche die Steuerspannungen den Steuergittern der Hauptentladüngsstrecken zuführen.
• In die Kathodenleitung der beiden Entladiingsgefäße 3 und q. ist ein Stromwandler i i geschaltet, der, wie bereits erwähnt wurde, finit zwei entgegengesetzt geschalteten Primärwicklungen ausgerüstet ist. Ein Widerstand 12 im Verbindungskreis zwischen Gitter und Kathode des Hilfsentladungsgefäßes 7 ist an eine der beiden Sekundärwicklungen des Stromwandlers i i angeschlossen. Die gleiche, auch für die andere Sekundärwicklung bestehende Verbindung ist in dem Schaltungsschema nicht eingezeichnet.
• In die Verbindungsleitung zwischen der Sekundärwicklung und dem Widerstand 12 ist gemäß der Erfindung ein Trockengleichrichter 13 geschaltet, der durch einen Widerstand 14 überbrückt wird. Die gleiche Anordnung eines Gleichrichters 15 mit Überbrückungswiderstand 16 findet sich auch in dem entsprechenden Stromkreis der anderen Sekundärwicklung des Wandlers i i.
• Durch die beiden Trockengleichrichter 13 und 15 wird folgendes erreicht: Der wirksame Widerstand des Sekundärkreises des Wandlers ii ist abwechselnd in dem einen Sekundärkreis größer als in dein anderen. Der Gesamtwiderstand bleibt dabei jedoch der gleiche oder, anders ausgedrückt, die Summe der Amperewindungen beider Sekundärkreise bleibt dauernd gleich den Amperewindungen des Primärstromkreises. Infolge des unterschiedlichen Widerstandes in den beiden Sekundärstromkreisen des Wandfers ii werden abwechselnd den Widerständen 12 im Steuerkreis der Hilfsentladungsgefäße 7 verschiedene Spannungen zugeführt, und zwar im Takt des den Umrichter durchfließenden Wechselstromes. Die Schaltung der Trockengleichrichter 13 und 15 ist dabei derart gewählt, daß im Sinne der Erfindung die Steuerspannungen der Entladungsstrecken des Umrichters derart becinflußt werden, daß die Zündpunkte der Entladungsstrecken, welche dem jeweils nichtstromführenden Teilstromkreis des Umrichters zugeordnet sind, in rückläufiger Richtung verschoben werden.
• Fügt man, wie in der Schaltung angegeben, noch die Übertragungswiderstände 1d. und 16 ein, so erhält man gleichzeitig eine rückläufige Verschiebung der Zündpunkte der nichtstromführenden Entladungsstrecken und eine Vorwärtsverschiebung der Zündpunkte der stromführenden Entladungsstrecken. Dabei ist noch dafür gesorgt, daß die Verschiebungen verschieden groß sind.
• Die Schaltanordnung, welche in der Zeichnung angegeben ist, ist nur als eine der verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung anzusehen. Insbesondere kann man die Entladungsstrecken der beiden Umrichtergefäße 3 und 4 auch noch durch andere Mittel als durch die in der Zeichnung angegebenen Hilfsentladungsgefäße steuern. In jedem Falle kommt es darauf an, daß die vorstehend erläuterten Verschiebungen der Zündpunkte der Entladungsgefäße in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung, so wie dies im einzelnen geschildert wurde, von dein Wechselstrom des Umrichters abhängig gemacht werden.
• Auch die Schaltung, welche für die Umrichtergefäße in der Zeichnung gewählt ist, kann anders angeordnet sein. Die beiden Kathoden der Entladungsgefäße 3 und d., welche bei der dargestellten Schaltung geerdet werden können, brauchen nicht unmittelbar elektrisch miteinander verbunden zu sein, vielmehr kann auch eine Schaltung gewählt werden, bei der zwischen den Kathoden der Entladungsgefäße die Primärwicklung des Einphasentransformators liegt. Auch bei dieser Schaltung wird man jedoch zweckmäßig einen Stromwandler anordnen, dessen Primärwicklungen so geschaltet sind wie die Wicklungen des Wandlers i i im Schaltungsschema der Zeichnung.

Claims (1)

1. PATENT ANSPPGCHE: i. Verfahren zur asynchronen Kupplung verschiedenfreduenter Wechselstromnetze mit Energieaustausch in beliebiger Richtung über Unirichter, die wenigstens zwei abwechselnd stromführende Gruppen steuerbarer Entladungsstrecken, insbesondere gas- oder dampfgefüllter Entladungsstrecken, aufweisen und deren Spannungswellen zur Vermeidung von Ausgleichsströmen von unterschiedlicher Größe sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied in den Spannungswellen (Respektabstand) durch Rückverlegung der Zündzeitpunkte der nichtstromführenden Entladungsstreckengruppe gewonnen ist. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückverlegung der Zündzeitpunkte der nichtstromführenden Entladungsstreckengruppe in Abhängigkeit vom Arbeitsstrom des Umrichters erfolgt. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit der arbeitsstromabhängig hervorgerufenen Zündpunktsrückverlegung der nichtstromführenden Entladungsstreckengruppe ebenfalls arbeitsstromabhängig eine Zündpunktsvorverlegung der stromführenden Entladungsstreckengruppe bewirkt wird und daß die Rückverlegung größer als die Vorverlegung ist. .4. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem Ausgangstransformator des Umrichters ein Wandler vorgesehen ist, der, vom Umrichterstrom durchflossen, in die Steuerkreise eine zusätzliche, die Zündpunktsverschiebungen bewirkende Spannungskomponente einführt. 5. Einrichtung näch Anspruch d., dadurch gekennzeichnet, daß der der lastabhängigen Steuerung dienende Wandler primär von beiden Stromhalbwellen, d. h. vom Gesamtbelastungsstrom des Umrichters, gespeist ist. 6. Einrichtung nach Anspruch ;, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler mit zwei Primärwicklungen ausgerüstet ist, die in entgegengesetztem Sinne in die Kathodenleitungen der den beiden Umrichterteilstromkreisen zugeordneten Entladungsstrecken geschaltet sind. 7. Einrichtung nach Anspruch i und .4, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks alleiniger Rückverlegung der Zündpunkte der nichtstromführenden Entladungsstreckengruppe eine Ventilstrecke in den Sekundärstromkreis des zusätzlichen Wandlers geschaltet ist. B. Einrichtung nach Anspruch 3 und q., dadurch gekennzeichnet, daß im Sekundärstrornkreis des Stromwandlers eine Ventilstrecke mit parallel geschaltetem Widerstand vorgesehen ist. cg. Einrichtung nach Anspruch t und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärstromkreis des Stromwandlers an den Gitterkreis eines Hilfsentladungsgefäßes, und zwar vorzugsweise an einen in diesem Kreise liegenden Widerstand, angeschlossen ist, wobei der Entladungszustand des Hilfsentladungsgefäßes für die Zündpunktssteuerung der Hauptentladüngsstrecke des Umrichters maßgebend ist. zo: Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch- gekennzeichnet, daß das Hilfsentladungsgefäß nach Art der Entladungsstrecken eines Steuerumrichters aus dem Netz des umzuformenden Wechselstromes gespeist und mit einer Steuerspannung beaufschlagt ist; deren eine Komponente dem Netz des umzuformenden Wechselstromes und deren zweite Komponente dem vom Umrichter zu speisenden Netz entnommen wird.