Anordnung zur Regelung den Kreiastromen von Stromrichtern in Umkehrechaltung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Regelung dab Kreinstromes von Stromrichtern
in Umkehrechaltung, insbesondere in Kreuzschaltung, mit Stromwandlern in den Wechselspannungsleitungen.
Zur
Speiaung von elektrischen Antrieben mit häufigem und schnellem Wechsel der Drehrichtung
kommen vorzugsweise Stromrichter in Umkehrschaltung infrage. Umkehrschaltungen mit
Ventilsystemen in Kreuz- oder Gegenparallelschaltung können kreis.--; stromfrei
oder kreiastrombehaftet ausgeführt werden. Der Kreisstrom stellt eine große Belastung
dar, die verhindert, daß die Stromrichter im Lückbetrieb arbeiten. Dadurch wird
einerseits ein geradliniger Übergang der Gleich- und Wechselrichterkennlinien erreicht
und andererseits die hohe Verstärkung des Stromrichtern auch bei sehr kleinem Laatetrom
beibehalten. Ferner sind beim kreiastrombelasteten Betrieb in jedem Zeitpunkt beide
Stromrichter auf die Spannung der angeschlossenen Maschine oder bei der Speiaung
einer Umrichtermaschine auf die Spannung des Gleichstromzwischenkreinen ausgesteuert,
so daß sie in ständiger Bereitschaft stehen,,den Lastatrom unverzüglich zu übernehmen.
Diese Eigenschaft ist besonders wichtig bei der Speinung eines Gleichstromzwiechenkreisen,
an den ein Wechselrichter mit Thyriatoren angeschlossen ist , die besonders
empfindlich sind gegen Überspannungen. Da im kreinetrombehafteten Betrieb
den speiee#-den Stromrichtere beim Wechsel der Stromrichtung praktisch keine
Totzeit in der Steuerung auftritt, so können auch keine Spannungespitzen durch die
fehlende Regelung während dieser Totzeit auftreten. Falle eine Energierücklieferung
an das speisende Wechsel- oder Drebetromnetz vorgesehen ist, werden deshalb als
netzgeführte Stromrichter zur Speiaung den Gleichstromzwischenkreisen im allgemeinen
Umkehretromrichter mit kreisetrombehaftsten Betrieb vorgesehan.
Der
Krei3strom stellt eine zusätzliche Belastung für die Ventile des Stromrichters und
für den Transformator dar. Man ist deshalb bestrebt, den Kreisstrom möglichst klein
zu halten. Ferner soll der Kreiastrom bekanntlich aus verschiedenen Gründen wenigstens
annähernd konstant bleiben. Er kann deshalb auch auf einen vorgegebenen Wert geregelt
werden. Zu diesem Zweck kann eine Spannungsregelung mit unterlagerter Stromregelung
vorgesehen sein. Den beiden Stromrichtern ist dann jeweils ein Stromregler zugeordnet,
denen ein gemeinsamer Regler, beispielsweise ein Spannunge- oder Drehzahlregler,
übergeordnet ist. Den Stromreglern wird der Stromistwert von Anodenstromwandlern
zugeführt, die in den Wechselspannungszuleitungen angeordnet sind. Ferner wird den
Stromreglern ein Stromsollwert für den Kreisstrom vorgegeben. Diese Anordnung hat
jedoch den Nachteil eines verhältnismäßig gro ßen Aufwandes und führt vor allem
wegen der größeren Zeitkonstante der unterlagerten Regelkreise zu verhältnismäßig
langen Einregelzeiten. Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie geht aus von
der Erkenntnis, daß die Dynamik des Spannungsregelkreiaes dadurch unter Umständen
erheblich verbessert werden kann, wenn die Kreisstromregelung parallel auf beide
Stromrichter wirkt. Dazu ist jedoch eine direkte Erfassung des Kreisstromes erforderlich.
Die erwähnte Aufgabe, eine Anordnung zur Regelung des Kreisstromes zu verbessern,
wird erfindungegemäß dadurch gelöst, daß der Kreisetrom aus der Summe der
Ströme der beiden Stromrichter
und des LastBtromes im Gleichstromkreie
abgeleitet ist. Im Gleichstromkreis des Stromrichters kann zu diesem Zweck vorzugsweise
ein Gleichstromwandler mit gegensinnig in Reihe geschalteten Wechselstromwicklungen
angeordnet sein, dessen Sekundärstrom über einen ersten Doppelweggleichrichter einem
Lastwiderstand zugeführt ist, der mit zwei weiteren Widerständen in Reihe geschaltet
ist, die jeweils über einen Doppelweggleichrichter an die Stromwandier eines der
Stromrichter derart angeschlossen sind, daß ihre Ströme dem Strom des ersten Doppelweggleichrichters
entgegengerichtet sind. Der in den Widerständen-fließende, dem Kreisstrom proportionale
Strom kann zweckmäßig geglättet werden und einem Kreiastromregler als Stromistwert
zugeführt werden, dessen Ausgangseignal den Eingängen der Steuereinrichtungen für
die beiden Stromrichter parallel vorgegeben ist. Somit werden die Spannungen der
beiden Stromrichter über die beiden Steuer8ätze gegeneinnig ausgesteuert. Zur weiteren
Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der in Figur
1 eine Anordnung zur Regelung des Kreisstromes von Umkehrstromrichtern schematisch
veranschaulicht ist, die zur Speiaung eines Gleichstromzwischenkreises einer Umrichteranordnung
dienen. In Figur 2 sind weitere Einzelheiten eines Teiles der Figur 1 dargestellt.
Nach Figur 1 ist eine,Drehatromasynchronmaschine 2 über einen fremdgeführten
und selbstgesteuerten Stromrichter 3p der beispielsweise Thyristoren enthalten
kann und einen Gleichstromzwischenkreie
4 sowie zwei Stromrichter
5 und 6 in Kreuzschaltung an die beiden Sekundärwicklungen
7 und 8 eines Stromrichtertransformatore 10 angeschlossen,
der primärseitig von einem Drehstromnetz gespeist sein soll. Die Wecheelspannungszuleitungen
des Stromrichters 5 enthalten einen dreiphaeigen Stromwandler 15,
der in Stern geschaltet ist und dessen freie Anschlußklemmen 12, 13 und 14
mit einem Doppelweggleichrichtet 36 einer in Figur 2 näher erläuterten Anordnung
20 zur Differenzbildung der Hauptströme verbunden sind. In gleicher Weise ist In
den Wechselapannungszuleitungen des Stromrichters 6 ein dreiphaniger Stromwandler
16 vorgesehen, dessen freie Wicklungsenden 17, 18 und 19 mit
einem Doppelweggleichrichter 39 der Anordnung 20 verbunden sind. Im Gleichetromzwischenkreie
4 ist ein Gleichstromwandler 22 mit zwei gegeneinnig in Reihe geschalteten und an
Wechselspannung anliegenden Wicklungen angeordnet, dessen Anschlußklemmen
23 und 24 ebenfalls an einen Doppelweggleichrichter 43 der Anordnung 20 angeschlossen
sind. Der Gleichstromzwisch#nkreia enthält ferner eine Glättungseinrichtung, die
zweckmäßig aus einem Kondensator 25 und zwei Glättungsdroszeln
26 und 27 bestehen kann. Die beiden Glättungsdronseln dienen sowohl
zur Glättung den Lantetromen, als auch zur Begrenzung«den Kreinetrom es zwischen
den Stromribhtern 5 und 6.
Von der Anordnung 20 wird ein dem Kreinstrom
der Stromrichter 5 und 6 proportionalen Eingangegignal einen
Kreinetrouregler 30
als Stroxletwort vorgegeben, dessen weiterem Eingangvon
einem
in der Figur nicht näher dargestellten Sollwertgeber über
eine Eingangsklemme 31 ein Sollwert für den Kreisstrom vorgegeben werden
kann. Der Ausgang des Kreisstromreglers 30 ist parallel mit den Eingängen
der beiden Steuereinrichtungen 32 und 33 für die Stromrichter
5 und 6 verbunden. Die Steuereinrichtungen 32
und
33 bewirken somit eine gegeneinnige Aussteuerung der Spannungen der beiden
Stromrichter 5 und 6. Ferner kann ein Regler 34 zur Regelung der Spannung
im Gleichstromzwischenkreie 4 vorgesehen sein, der die Spannung der beiden Stromrichter
5 und 6 über die beiden Steuereinrichtungen 32 und
33 gleichainnig .aussteuert. Nach Figur 2 werden in der Anordnung 20 die
Ströme des Wandlers 15 über den Doppelweggleichrichter 36 mit ungesteuerten
Ventilen 37 in Brückenschaltung einem Bürdenwiderstand 38 zugeführt.
In gleicher Weise werden die Ströme des Wandlern 16 über den Doppelweggleichrichter
39 mit ungesteuerten Ventilen 40 in Brückenachaltung einem Bürdenwiderstand
41 zugeführt. Im Motorbetrieb der angeschlossenen Drehatrommaschine 2 soll beiapfelaweise
der Stromrichter 5 über den Gleichstromzwiechenkrein 4 und den Stromrichter
3 den Notorstrom liefern. Dann fließt über den Widerstand 38 sowohl
der Lantetrom I als auch der Kreiastrom IKP der auch Uber die Thyristoren den Stromrichtern
6 fließt. Demo Bürdenwiderstaftd 41 wird somit ein.dem Kreinetrom porgortionaler
Strom zugeführt. Von dem Gleichstromwandler 22 wird ein dem Gleichstrom I und damit
den Notorstron proportionaler Strom über den Doppelweggleichrlohter 43 mit ungenteuerten
Ventilen
44 in Brückenschaltung einem Bürdenwiderstand 45 derart
zugeführt, daß die Stromrichtung der Richtung der Ströme in den Widerständen
38 und 41 entgegengerichtet ist. An den Ausgangsklemmen der Anordnung 20,
von*denen bei Ver-.wendung von kontaktlosen elektronischen Schaltelementen in den
Steuer- und Regeleinrichtungen der Anlage unter Umständen eine Klemme geerdet sein
kann, fließt somit ein dem Kreisstrom der Stromrichter 5 und 6 proportionaler
Strom (1 + I K ) + 1 K - I =-2 I Ke Dieser dem Kreisstrom proportionale
Strom, der nach der Erfindung am Ausgang der Anordnung, beispielsweise durch einen
Kon-01 densator 46, geglättet wird, kann über eine nicht näher bezeichnete Ausgangsklemme
dem Eingang des Kreiastromreglers 30
als Istwert für den Kreiastrom vorgegeben
werden, welcher entsprechend der Regelabweichung an seinem Eingang auf die Steuereinrichtungen
32 und 33 für die Stromrichter 5 und 6 einwirkt.