DE729764C

DE729764C - Verfahren zur stetigen Regelung der Spannung von mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Stromrichtern

Info

Publication number: DE729764C
Application number: DEA76416D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1934-07-04
Filing date: 1935-07-05
Publication date: 1942-12-23
Also published as: GB461003A; BE406793A; US2136227A

Description

Es ist bei mit 'gittergesteuerten Dampfoder Gas entladungs strecken arbeitenden Stromrichtern, insbesondere Gleichrichtern, bekannt, die Spannung dadurch zu regeln, daß der Zündeinsatz sämtlicher Entladungsstrecken gleichmäßig, also symmetrisch, durch eine veränderliche Gitterspannung, ζ. Β. eine solche veränderlicher Phase, verschoben wird. Nachteilig bei dieser Regelung ist, insbesondere wenn sie in einem größeren Spannungsbereich vorgenommen wird, daß der Leistungsfaktor bei kleinen Spannungswerten auf sehr kleine Werte sinkt. Das ist für den Betrieb der Wechselstromnetze unerwünscht. Den Nachteil eines schlechten Leistungsfaktors bei der Spannungsregelung von Gleichrichtern oder Wechselrichtern kann man vermeiden, wenn man, wie bereits vorgeschlagen worden ist, die Entladungs-

ao strecken ungleichartig, also unsymmetrisch, steuert. Es werden also jeweils nur einzelne Entladungsstrecken, meistens sogar nur eine einzige, hinsichtlich des Zündeinsatzes feinstufig oder stetig geregelt, während die übri- gen Entladungsstrecken entweder voll leitend sind oder gesperrt gehalten werden.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur stetigen Regelung der Spannung von Stromrichtern mittels unsymmetrischer Steuerung. Erfindungsgemäß werden den Gitterkreisen Steuerspannungen der Frequenz —, vorzugsweise solche veränderbarer

Phase, zugeführt, wobei / die Frequenz der den Anoden zugeführten Phasenspannungen und η eine ganze Zahl und mindestens gleich 2 ist.

Die Wirkungsweise der Steuerung gemäß der Erfindung soll zunächst an Hand der Abb. ι der Zeichnung erläutert werden, welche verschiedenartige Aussteuerungen der Anoden innerhalb der Abschnitte Ä bis / zeigt. Der Abschnitt AB zeigt den Verlauf der Gleichspannung eines ungesteuerten dreiphasigen Gleichrichters mit den Anoden 1 bis 3. Mithin führt jede Entladungsstrecke während 120⁰ der Periode Strom. Im unteren Teil der Abb. 1 ist der zugehörige Strom i¹ der Anode 1 unter der Annahme dargestellt, daß die Gleichstromdrossel praktisch unendlieh groß ist. Im Abschnitt BD werden nun einzelne Anoden mit Zündverzögerung aus-

gesteuert, und zwar zunächst Anode 3, dann Anode 2, weiter Anode 1, bis nach Ablauf von zwei Perioden Anode 3 erneut verzögert ausgesteuert wird. Es ergibt sich mithin, daß innerhalb von zwei Perioden Anode 3 in der einen Periode ohne Zündverzögerung, in der anderen Periode mit Zündverzögerung arbeitet. Entsprechendes gilt auch für die Anoden 1 und 2.

Ein derartiges Arbeiten der Entladungsstrecken kann man erreichen, indem man mindestens zwei parallele Steuerwege, die vorzugsweise unabhängig voneinander einstellbar sind und mittels deren eine verschiedenartige Aussteuerung der gleichen Phase in aufeinanderfolgenden Perioden möglich ist, für jeden Gitterkreis vorsieht. Im Falle der Abb. ι haben die in die Gitterkreise eingefügten Steuerspannungen eine Frequenz, die halb so groß ist wie die Frequenz der den Anoden zugeführten Phasenspannungen. Es empfiehlt sich, den S teuer spannungen eine mehr oder weniger rechteckige Kurvenform zu geben; besonders günstig sind Steuerspannungen, die kurz dauernde Spannungsimpulse für den Zündvorgang liefern.

Benutzt man Drehregler für die Veränderung der Phasenlage der Steuerspannungen, so sind für die Verhältnisse der Abb. 1 zunächst zwei Drehregler erforderlich. Dabei ist der eine fest eingestellt und dient dazu, Steuerspannungen solcher Phasenlage zu liefern, daß die Zündung 6o° vor dem Scheitelwert der der Anode zugeführten Phasenspannung erfolgt. Dieser Fall ist beispielsweise durch den Punkt P in bezug auf die Anode 2 angedeutet. Der zweite Drehregler dient dazu, die Phasenlage der Steuerspannungen zu verändern, die jeweils für die mit Zündverzögerung arbeitenden Anoden, z. B. Anode 3 in Punkt S, in Betracht kommen.

Regelt man die Spannung noch weiter herunter, so ist es vorteilhaft "(vgl. Punkt Q), vor dem Zünden der mit Zündverzögerung ausgesteuerten Anode (Anode 3) die nachfolgende Anode (Anode 1) bereits 120⁰ vor dem Scheitelwert der der Anode zugeführten Phasenspannung zu zünden. Dies kann man mittels eines dritten Drehreglers durchführen, der somit eine dritte Steuerspannung jedem Gitterkreis zuführt. Die Anode 3 führt mithin im Abschnitt DE zweimal Strom, und zwar wird die erste Zündung durch den dritten, die zweite durch den ersten Drehregler bewirkt. Es ergibt sich dabei, daß innerhalb einer Periode die Anoden verschieden lange Strom führen, daß jedoch über zwei Perioden jede der Anoden insgesamt während 240⁰ brennt; es ist somit keine Anode vor der anderen bevorzugt. Regelt man die Spannung noch weiter herunter, so wird, wie in Abschnitt EF zu erkennen ist, noch Anode 2 etwa 20 bis 30⁰ lang brennen, Anode 1 jedoch schon nicht mehr. Im Abschnitt FG erfolgt keine Regelung. Hierbei ist bemerkenswert, daß der Strom in Phase mit der Spannung ist und daher der Leistungsfaktor den Höchstwert erreicht. Ferner ergibt sich, daß jede Anode nur einmal während zwei Perioden Strom führt, dann allerdings während 240⁰ gegenüber 120⁰ beim normalen ungesteuerten 'Betrieb, wobei selbstverständlich vorausgesetzt ist, daß eine genügend große Induktivität im Gleichstromkreis dafür sorgt, daß der Gleichstrom keine Lücken aufweist.

Man kann die gleichgerichtete Spannung noch weiter herabregeln, indem man wie in Abschnitt FO jede Anode nur einmal während zwei Perioden arbeiten läßt und außerdem den Zündaugenblick mittels des dritten Drehreglers verzögert. Den Wert Null erreicht die gleichgerichtete Spannung im Abschnitt //. Dabei ist der Zündaugenblick der Anode 3, wie man erkennen kann, gerade um 90⁰ in bezug auf den Zündaugenblick einer Anode beim Betrieb gemäß den Verhältnissen des Abschnittes FG verzögert.

Daß durch das Verfahren gemäß der Erfindung eine erhebliche Verbesserung des Leistungsfaktors erreicht wird, kann man aus Abb. 2 ersehen. Dort ist der Cosinus des Phasenverschiebungswinkels zwischen Spannung und Strom in Abhängigkeit vom Verhältnis der gleichgerichteten Spannung zu ihrem Höchstwert, bei dem also alle Anoden voll leitend sind, aufgetragen. Die Gerade K erhält man für die bekannten Regelverfahren mit symmetrischer Steuerung; die Kurve L ergibt sich bei der Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Wenn zwar der Erfindungsgedanke an einem dreiphasigen Gleichrichter und unter Benutzung einer Steuerspannung mit einer Frequenz gleich der halben Frequenz der den Anoden zugeführten Phasenspannung erläutert worden ist, so kann er auch beispielsweise bei zwei- und sechsphasigen Schaltungen angewendet werden. Ebenso können auch für die Steuerspannungen andere Frequenzen, für die die Frequenz der Anodenspannung ein ganzzahliges Vielfaches ist, gewählt werden. Bei der Darstellung in Abb. 1 wurden die Betriebsverhältnisse eines Gleichrichters zugrunde gelegt. Die Erfindung läßt sich jedoch auch bei Wechselrichtern, also bei der Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom, und bei Umrichtern, also bei der Umformung von Wechselstrom einer Frequenz in Wechselstrom einer anderen Frequenz, anwenden. Beim Wechselrichter kommt es darauf an, den Zündaugenblick in bezug auf den

Phasenschnittpunkt vorzuverlegen; neue regeltechnische Gesichtspunkte ergeben sich nicht. In Abb. 3 ist eine Spannungskurve bei einem Wechselrichter dargestellt. Sie veranschaulicht einen Regelzustand, wie er für Gleichrichter in Abb. i, und zwar im Abschnitt DE, dargestellt ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur stetigen Regelung der Spannung von mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Stromrichtern, bei denen die einzelnen Entladungsstrecken verschiedenartig gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß den Gitterkreisen Steuerspannungen der Frequenz—, vorzugsweise

solche veränderbarer Phase, zugeführt werden, wobei f die Frequenz der den Anoden zugeführten Phasenspannungen und η eine ganze Zahl und mindestens gleich 2 ist.

2. Anordnung zur stetigen Regelung der Spannung von mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Stromrichtern, bei denen die einzelnen Entladungsstrecken verschiedenartig gesteuert werden, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei parallele Steuerwege, die vorzugsweise unabhängig voneinander einstellbar sind und mittels deren eine verschiedenartige Aussteuerung der gleichen Phase in aufeinanderfolgenden Perioden möglich 1st, für jeden Gitterkreis vorgesehen sind.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Teiles der Spannungsregelung jeweils nur die Spannung eines Steuerweges veränderbar ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß drei Steuerwege je Gitterkreis und drei Drehregler vorgesehen sind, von denen zwei die Zündung im Phasenschnittpunkt (Abb. 1, Abschnitt DE) bzw. vor dem Phasenschnittpunkt (Abb. 3) bewirken und der dritte die zugehörige Steuerspannung stetig ändert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen