DE952994C

DE952994C - Arrangement for the electrical mapping of the temporal change of the current of a converter

Info

Publication number: DE952994C
Application number: DEB23924A
Authority: DE
Inventors: Dr Ernst Ludwig
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown Boveri und Cie AG Germany
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1953-01-24
Filing date: 1953-01-24
Publication date: 1956-11-22

Description

Anordnung zur elektrischen Abbildung der zeitlichen Änderung des Stromes eines Stromrichters In Stromrichteranlagen, bei denen schwierige Regelbedingungen vorliegen, ist es zur Vermeidung von Reglerschwingungen erforderlich, geeignete Stabilisierungen bzw. Rückführungen vorzusehen. Als Rückführungsgröße eignet sich im sehr vielen Fällen die zeitliche Ableitung des Gleichrichter-Kathodenstromes di/dt. Für die :elektrische Abbildung eines derartigen Differentialquotienten ist es bekannt, leinen dem Strom proportionalen Magnetfluß mit einer geeigneten Wicklung zu verketten, in der bei Änderung des Magnetflusses Beine dieser Änderung proportionale Spannung induziert wird.Arrangement for the electrical mapping of the change in current over time of a converter In converter systems where difficult control conditions are available, it is necessary to use suitable ones to avoid controller oscillations Provide stabilization or return. A suitable feedback variable is in very many cases the time derivative of the rectifier cathode current di / dt. For which: electrical mapping of such a differential quotient is it is known to leash magnetic flux proportional to the current with a suitable winding to be chained, in the legs of this change proportional to change in the magnetic flux Voltage is induced.

Eine ,andere bekannte Möglichkeit der elektrischen Abbildung des fraglichen Differentialquotienten besteht darin, daß mit Hilfe einer dem betreffenden Strom proportionalen Spannung ein Kondensator aufgeladen wird. Der Ladestrom ist dann ebenfalls der zeitlichen- Änderung des primären Stromes, .also dem Differentialquotienten proportional.Another known possibility of electrical mapping of the subject in question Differential quotient is that with the help of a current in question proportional voltage a capacitor is charged. The charging current is then also the temporal change of the primary current, .also the differential quotient proportional.

Handelt es sich darum, die zeitliche Änderung des Kathodenstromes eines Gleichrichters. z. B. von einigen t ooo Ampere abzubilden, so sind beide Methoden nur unter Schwierigkeiten anwendbar.Is it a question of the change in the cathode current over time a rectifier. z. For example, to map a few thousand amperes, both methods are possible applicable only with difficulty.

Bei der eTsten Methode ist zur Gewinnung eines genügend großen Spannungswertes als Abbild des Ausdruckes di/dt eine sehr große sekundäre Windungszahl erforderlich. Die l Anordnung wird damit sehr empfindlich gegen magnetische Streu- und Fremdfelder, die in Gleichrchteranlagen großer Leistung reichlich vorhanden sind. Der gewonnene Wert für den Diffementialquotienten ist ,daher in der Regel unzulässig stark mit Oberwellen, vorzugsweise solchen des Gleichrichterstromes, moduliert. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit wären umfangreiche Vorkehrungen erforderlich.The eTsten method is to obtain a sufficiently large voltage value a very large number of secondary turns is required as a representation of the expression di / dt. The l arrangement is thus very sensitive to magnetic stray and external fields, which are abundant in high-performance equipotential systems are. The value obtained for the differential quotient is, therefore, usually impermissibly strong with harmonics, preferably those of the rectifier current, modulated. Extensive precautions would be required to avoid this difficulty.

Bei der zweiten Methode ist gewöhnlich die an einem Nebenwiderstand abzugreifende, dem Strom proportionale Spannung bei Einhaltung wirtschaftlich tragbarer Verluste zu klein, um bei einem Kondensator einen Ladestrom hinreichender Größe zu :erzeugen.The second method is usually that of a shunt The voltage to be tapped, which is proportional to the current, is economically acceptable if it is adhered to Losses too small to allow a charging current of sufficient magnitude in a capacitor to create.

Auch hier sind zur Behebung dieser Schwie rigkeiten, insbesondere zur Erzeugung einer hinreichend großen, dem Strom proportionalen Spannung, erhebliche Zusatzeinrichtungen erforderlich. Durch die Erfindung werden diese Schwierigkeiten unter Ausnutzung des im folgenden beschriebenen bekannten Effektes vermieden.Again, these difficulties are to be resolved, in particular to generate a sufficiently large voltage proportional to the current, considerable Additional equipment required. The invention overcomes these difficulties avoided using the known effect described below.

Bringt man in einem Stromrichter in der Nähe der Kathode eine Sonde an, die unter einer negativen Mindestgleichspannung gegenüber der Kathode steht, so fließt über die Sonde ein Strom, der oberhalb einer bestimmten Höhe dieser :Spannung unabhängig von ihrer Höhe ist. Er ist nur bestimmt durch die Konzentration der Ladungsträger in der Nähe der Kathode. Diese ist, abgesehen von gewissen, im wesentlichen temperaturbedingten Schwankungen, proportional dem Kathodenstrom, so daß der Sondenstrom angenähert proportional dem Kathodenstrom ist. Wenn er auch wegen der erwähnten langsam wirkenden Fremdeinflüsse als genaues Abbild des Kathodenstromes nicht brauchbar ist, so folgt er doch allen kurzzeitigen Schwankungen des Kathodenstromes mit einer solchen 'Genauigkeit, daß er zur Bildung des zeitlichen Differentialquotienten des Kathodenstromes sehr gut geeignet ist.If you put a probe in a converter near the cathode which is below a negative minimum DC voltage with respect to the cathode, a current flows through the probe that is above a certain level of this: voltage regardless of its height. It is only determined by the concentration of the charge carriers near the cathode. Apart from certain, this is essentially temperature-dependent Fluctuations, proportional to the cathode current, so that the probe current approximates is proportional to the cathode current. Even if he is slow-acting because of the aforementioned External influences cannot be used as an exact representation of the cathode current, it follows all short-term fluctuations in the cathode current with such an accuracy, that it contributes to the formation of the time differential quotient of the cathodic current is well suited.

Man könnte zunächst erwarten, daß,der Sondenstrom stark abhängig von der jeweiligen Lage des sich mit großer Geschwindigkeit bewegenden Kathodenfleckes ist (Braunsche Bewegung). Bei größeren Kathodenströmen teilt sich jedoch der Kathodenfleck in eine Vielzahl von einzelnen Flecken auf, die sich unabhängig voneinander bewegen. Diese Aufteilung beginnt bereits bei Kathodenströmen von etwa i o Amp ere.One might initially expect that the probe current is strongly dependent on the respective position of the cathode spot moving at high speed is (Braun movement). With larger cathode currents, however, the cathode spot divides into a multitude of individual spots that move independently of one another. This division begins with cathode currents of around 10 amperes.

Da außerdem das von den einzelnen. Kathodenflecken ausgehende Plasma etwa die Form eines auf der Spitze stehenden Kegels hat, so ist, wie Versuche gezeigt haben, der Sondenstrom praktisch unabhängig von der jeweiligen Lage der einzelnen Kathodenflecke. Er ändert sich vielmehr nur in Abhängigkeit vom Kathodenstrom.Since also that of the individual. Cathode spots outgoing plasma has roughly the shape of a cone standing on its tip, as experiments have shown have, the probe current practically independent of the respective position of the individual Cathode spots. Rather, it only changes as a function of the cathode current.

Für den Betrieb der Sonde kommen Spannungen und Ströme in Frage, bei denen die eingangs .erwähnten Schwierigkeiten nicht auftreten.For the operation of the probe, voltages and currents come into question where the difficulties mentioned at the beginning do not occur.

In der Abbildung ist .ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.In the figure is .an embodiment of the invention is schematic shown.

Der Stromrichter i mit dem Transformator z und der Saugdrossel 3 speist den Gleichstrommotor 4. Durch deal Regler 5 wird in an sich bekannter Weise über den Gittersteuersatz 6.die Spannung des Stromrichters nach vorgegebenen Sollwerten durch Vergleich mit den Istwerten geregelt, wobei Regler und Steuersatz aus dem Hilfstransformator 7 gespeist werden.The converter i with the transformer z and the suction throttle 3 feeds the DC motor 4. By deal controller 5 is in a manner known per se the grid control rate 6. the voltage of the converter according to specified setpoints regulated by comparison with the actual values, with controller and tax rate from the Auxiliary transformer 7 are fed.

Der über die Sonde 8 aus der Gleichspannungsquelle 9 fließende Strom folgt augenblicklich allen Änderungen des Kathodenstromes des Stromrichters i. Durch den Begrenzungswiderstand i t wird dabei nur verhindert, daß der Sondenstrom unzulässig hohe Werte ;annehmen kann.The current flowing from the DC voltage source 9 via the probe 8 immediately follows all changes in the cathode current of the converter i. By the limiting resistance i t only prevents the probe current from being impermissible high values; can assume.

In der Sekundärwicklung des Differenzierungstransformators io, dessen Magnetkreis vorzugsweise mit einem Luftspalt versehen ist, entstehen bei dieser Anordnung Spannungen, die den zeitlichen Änderungen des Kathodenstromes proportional sind. Sie werden zur Stabilisierung bzw. Rückführung des Reglers 5 benutzt.In the secondary winding of the differentiating transformer io, whose Magnetic circuit is preferably provided with an air gap, arise in this Arrangement of voltages proportional to the changes in the cathode current over time are. They are used to stabilize or return the controller 5.

Erfindungsgemäß kann die Sonde 8 gleichzeitig als Zündanode des Stromrichters dienen, indem sie selbst in bekannter Weise beweglich ausgeführt und zur Zündung zum Eintauchen in das Kathodenquecksilber gebracht wird oder indem in ebenfalls bekannter Weise Quecksilber.gegen die Sonde gespritzt wird.According to the invention, the probe 8 can also act as an ignition anode of the converter serve by running themselves in a known manner movable and for ignition is brought to immersion in the cathode mercury or by in likewise As is known, Mercury is injected against the probe.

Abgesehen davbn, daß auf diese Weise die Anbringung einer besonderen, als Sonde zu verwendenden Elektrode bzw. eine Sonderausführung des Stromrichtergefäßes vermieden wird, ergibt sich noch ein besonderer Vorteil: Wenn nämlich die Sonde bzw. Zündanode mit der Kathode in Berührung kommt, so entsteht ein plötzlicher Stromstoß, durch den über den Differenzierungstransformator io dem Regler 5 eine Spannung zugeführt wird, die im 'Sinne einer Herabregelung der Stromrichterspannung wirkt bzw. die durch ihre Stärke eine vorübergehende Sperrung der Gitter bewirkt, so daß bei der unmittelbar darauf erfolgenden Zündung der Erregung im ersten Augenblick noch kein Strom über die Hauptanoden des Stromrichters fließen kann, d. h. mit anderen Worten, daß eine Zündung des Stromrichters auf Last vermieden wird.Apart from the fact that in this way the attachment of a special, Electrode to be used as a probe or a special version of the converter vessel is avoided, there is another particular advantage: namely when the probe or the ignition anode comes into contact with the cathode, a sudden current surge occurs, by which a voltage is supplied to the regulator 5 via the differentiating transformer io that acts in the sense of a down regulation of the converter voltage or the caused by their strength a temporary blocking of the grid, so that in the Immediately afterwards ignition of the excitation not yet in the first moment Current can flow through the main anodes of the converter, d. H. in other words, that ignition of the converter on load is avoided.

Die Erfindung ist nicht an -das dargestellte Ausführungsbeispiel gebunden. So kann etwa die Bildung des Differentialquotienten des Sondenstromes auch in anderer Weise, z. B. dadurch erfolgen, daß parallel zu dem Begrenzungswiderstand i i ein Kondensator geschaltet wird, dessen Ladestrom als Abbild des fraglichen Differentialquotienten dient. Ebenso kann dieses elektrische Abbild auch irgendwelchen anderen Zwecken dienen als der Stabilisierung von Regeleinrichtungen, bei denen die Istspannung des Stromrichters mit einer vorgegebenen Sollspannung verglichen und in Abhängigkeit von der Differenz beider geregelt wird.The invention is not bound to the illustrated embodiment. For example, the formation of the differential quotient of the probe current can also be achieved in other Way, e.g. B. be done in that parallel to the limiting resistor i i a Capacitor is switched, its charging current as an image of the differential quotient in question serves. This electrical image can also be used for any other purpose serve as the stabilization of control devices where the actual voltage of the converter is compared with a predetermined setpoint voltage and as a function is regulated by the difference between the two.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for the electrical mapping of the temporal change of the current of a converter, characterized in that the temporal change of the ion saturation current arising under the influence of a negative minimum potential difference with respect to the cathode is attached near the cathode as the mapping. Probe is used.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that for generating one of the changes in the probe current over time proportional voltage a differentiation transformer, preferably with an air gap serves in the magnetic circuit, the primary winding of which is traversed by the probe current.

3. Arrangement -according to claim i, characterized in that dxß as a mapping of the temporal Change of the probe current the charging current of a capacitor is used, which is an im Probe circuit lying resistor is connected in parallel.

4. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical Illustration of the change in the probe current over time for stabilization or feedback a control device influencing the modulation of the converter is used.

5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the probe also serves as the converter’s ignition electrode. Considered Publications: Annalen der Physik, 1949, p.248.