DE631299C - Anordnung zur Gittersteuerung eines mehrphasigen, mit Synchrontrennern und Dampf- oder Gasentladungsstrecken betriebenen Gleichrichters oder Wechselrichters - Google Patents

Description

Bei der Umformung sehr hoher Gleichspannungen (größer als 50 kV) wendet man mit Vorteil Synchrontrenner in den Hauptstromkreisen der Dampf- oder Gasentladungsstrecken an. Diese Synchrontrenner sind Schaltwalzen, die während des Stromdurchganges durch die Entladungsstrecken den normalen Betrieb nicht beeinflussen — die Kommutierungsvorgänge werden dann ausschließ-Hch von den Dampf- oder Gasentladungsstrecken bewirkt —, aber in der Sperrzeit die sonst an den Dampf- oder Gasentladungsstrecken liegende positive oder negative Sperrspannung abschalten bzw. auf einen ungefährliehen Wert herabsetzen. Für die Gittersteuerung von mehrphasigen, mit Synchrontrennern und Dampf- oder Gasentladungsstrecken betriebenen Gleichrichtern oder Wechselrichtern ergeben sich nun einige Besonderheiten.

Einerseits bereitet die Zurverfügungstellung der einzelnen Steuerspannungen (Vorspannung und Wechselspannung) Schwierigkeiten, da die Schaltanordnung im allgemeinen derart ist, daß die einzelnen Entladungsstrecken weder gemeinsames Anoden- noch gemeinsames Kathodenpotential haben, andererseits ist aus Gründen der Betriebssicherheit eine Überwachung der Gittersteuerung durch die Arbeitsweise der Synchrontrenner bzw. eine Überwachung der Arbeitsweise der Synchrontrenner durch die Gittersteuerung erwünscht.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine derartige Umformungseinrichtung mit Synchrontrennern und gittergesteuerten Entladungsstrecken, die vorzugsweise in Graetzschaltung angeordnet sind, bei welcher die Gittersteuerung durch besondere Schaltwalzen erfolgt, die in eine starre Phasenbeziehung zu den in den Hauptstromkreisen liegenden Synchrontrennern gebracht sind; diese feste Beziehung kann in einfacher Weise durch Vorsehung eines gemeinsamen Antriebsmotors für Synchrontrenner und Gittersteuerwalzen gewährleistet sein. Es wird zwar bemerkt, daß bei Umformungen mit sehr hohen Gleichspannungen an sich auch andere bekannte Schaltungen angewendet werden könnten, aber vorzugsweise die Graetzschaltung in Frage kommt, da sie die günstigste Ausnutzung des Haupttransformators ergibt.

Gegenstand der Erfindung ist eine besondere Ausbildung dieser Gitterkreise und der Steuerung derart, daß die einzelnen Entladungsstrecken im wesentlichen jeweils nur während eines kurzen Zeitabschnittes ein Sperrpotential erhalten, der im wesentlichen die Kommutierungszeit am Schlüsse der Stromführungsperiode der betreffenden Ent-

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

Dr.-Ing. Claus Fröhmer in Berlin-Siemensstadt.

ladungsstrecke einschließlich des Zeitpunktes in dem der Synchrontrenner den Anodenkreis der Entladungsstrecke öffnet, umfaßt. Außer,-, dem kann gemäß der Erfindung eine i^| kurzzeitige Anlegung eines Sperxpotentjp vor Beginn der Stromführung vorgesehen um einen genauen Entladungseinsatz zu währleisten. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind für die Zuführung der kurzzeitigen Sperrspannungen an die Steuergitter je zwei sich gegenseitig ausschließende Steuerwege vorgesehen. Hierfür kommt in erster Linie die Anordnung zweier getrennter Steuerwalzen für jeden Steuerkreis in Betracht, von denen die eine die Steuerung vor, die andere die Steuerung nach dem Stromdurchgang übernimmt, und die Erfindung sieht weiter vor, daß die notwendigen hohen Sperrspannungen für die Entladungsstrecken einer Phase jeweils den beiden Nachbarphasen entnommen werden. Die Steuerwalzen können dabei jedoch für die Entladungsstrecken der verschiedenen Phasen in geeigneter Weise kombiniert werden, so daß beispielsweise eine Steuerwalze für die Vorspannung sämtlicher zur gleichen Umformungseinrichtung gehörigen Entladungsstrecken vorgesehen ist und ebenso eine Steuerwalze für deren Nachsperrung.

Der Erfindungsgedanke möge an Hand der Abbildungen und eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

In Abb. ι der Zeichnung sind die Spannungsverläufe e_x, 0₂, e₃ der Phasen 1, 2, 3 des Haupttransformators (Abb. 2) dargestellt. Von den ,an die Phase 1 angeschlossenen Entladungsstrecken 10' und 10" arbeitet jede während 120⁰ von e_t, und zwar io' während der positiven Halbwelle von e_1; 10" während der negativen Halbwelle von s_x (vgl. Abb. 2). Es ergibt sich z. B. für den Zeitpunkt t_x, daß die an die Phase 1 bzw. 3 angeschlossenen Entladungsstrecken 10' und 30" den Strom führen, und zwar hat die Entladungsstrecke 30" kurz vor bzw. kurz nach dem Nulldurchgang der Differenzspannung (03-^2) den Strom von der Entladungsstrecke 20" übernommen, je nachdem, ob Wechselrichter- oder Gleichrichterbetrieb vorliegt. Im Zeitpunkt i₂ soll der Strom von 10' nach 20' kommutiert werden. Zur Vermeidung eines erneuten falschen Einsetzens von 10' muß das Gitter von 10' zunächst an Sperrpotential gelegt werden. Man kann dies durch Anlegen einer Gleichspannung erreichen, deren Herstellung jedoch bei hohen Spannungen, wie sie gerade beim Betrieb mit Synchrontrennern üblich sind, auf Schwierigkeiten stößt und hohe Kosten verursacht. Zweckmäßigerweise geht man folgenden Weg, der davon Gebrauch macht, daß kurz nach t₂ der Synchrontrenner 4' die Entladungsstrecke 10' von der Sperrspannung entlastet. Es braucht daher nur während der .,,,Zeit t_x bis t₃ und gegebenenfalls, um die genaue Phasenlage des Wiedereinschaltens zu J^währleisten, während der Zeit i_G bis t₇ nega- jjßffes Sperrpotential an das Gitter von 10' gelegt zu werden.

Dieses also nur zeitweilig den Gittern mittels der grundsätzlich wie die Syrichrontrenner 4' und 4" durchgebildeten Gitterschaltwalzen 4o'_v,' 4o'„, 40/' und 40/' zugeführte Sperrpotential kann man den Nachbarphasen entnehmen. Betrachtet man nämlich den in Abb. ι dargestellten Spannungsverlauf der drei Phasen, so ergibt sich, daß in der Zeit J₁ bis t_a die Spannung der Phase 3, in der Zeit t_e bis t₇ die Spannung der Phase 2 negativ gegen die der Phase I verläuft. Mithin brauchen bloß diese beiden Phasen zur Gittersteuerung herangezogen zu werden. Die Verwendung von umlaufenden Schaltern für die Gittersteuerung erscheint hier besonders günstig, da zum Antrieb der Hauptschaltwalzen ohnedies ein mit der Netzfrequenz synchron umlaufender Motor vorhanden sein muß. Man braucht also nur die Achse der Gittersteuerschalter mit der Achse der Synchrontrenner starr zu kuppeln. Dies hat außerdem noch den Vorteil, daß bei Pendelungen des Netzes der Synchronismus zwischen der Gittersteuerung und den Hauptschaltwalzen nie gestört werden kann, was für die Betriebssicherheit von großem Vorteil ist. Wie die Schaltung im einzelnen zweckmäßigerweise durchgeführt wird, zeigt Abb. 2. Links ist die normale dreiphasige Graetzschaltung mit den Synchrontrennern, rechts die Steuerwalzenanordnung für die Gitter, und zwar je eine zum Sperren nach und vor dem Stromdurchgang einer Entladungsstrecke, dargestellt. Für die Entladungsstrecken 10', 20' und 30' sind die Gittersteuerwalzen 40% und 4o'„ für Sperrung vor bzw. nach Stromdurchgang vorgesehen. Für die Entladungsstrecken 10", 20" und 30" sind entsprechende Steuerwalzen 40'% und 4o"„ vorhanden. Bei den Entladungsstrecken 10', 2o' und 30' kann die Durchbildung der Gitterkreise in bekannter Weise unter Verwendung von S trombegrenzungs wider ständen 11, 12, 21, 22, 31 und 32 durchgeführt werden, da das Kathodenpotential fest gegeben ist. Bei den Entladungsstrecken 10", 20" und 30" kann man an Stelle des zunächst nicht definierten Kathodenpotenials das Anodenpotential verwenden. Ist jedoch auch hier eine Steuerung in bezug auf das Kathodenpotential erwünscht, so muß das Kathodenpotential in Abhängigkeit vom Anodenpotential gesteuert werden, wozu man vorteilhaft eine Reihenschaltung von Kondensator 15 und Ohmschen'Widerstand 16 bzw. 25, 26 bzw.

35) 30 verwendet. Für den Kreis Gitter-Kathode kommen dann ähnlich wie bei den Entladungsstrecken io', 20' und 30' Widerstände 13, 14, 23, 24, 33, und 34 zur Anwendung.

Die vorstehend beschriebene Gittersteuerung kann man auch zur Spannungsregelung, insbesondere bei Gleichrichtern, verwenden. Man muß dann Synchrontrenner und Gittersteuerwalzen gleichmäßig gegen die Netzspannungen verdrehen, z. B. durch Drehung des Ständers des Antriebsmotors für sämtliche Schaltwalzen. Hält man an dem Grundsatz der Vermeidung besonderer negativer Vorspannungen fest, so muß man auch die Phasenlage der an den Klemmen 1', 2! und 3' abgenommenen Steuerwechselspannungen verändern, wozu z. B. Drehtransformatoren verwendet werden können. Man kann aber auch in Vieleck geschaltete Widerstände 5', S" und 5'", gegebenenfalls unter Verwendung von Steuertransformatoren, .vorsehen. Bei Gleichrichterbetrieb kann man z. B. in bequemer Weise das Einsetzen jeder Entladung in einem Bereich von 30 ° bis 150⁰ der positiven Halbwelle der Anodenspannung regeln.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zur Gittersteuerung eines mehrphasigen, mit Synchrontrennern und Dampf- oder Gasentladungsstrecken betriebenen Gleichrichters oder Wechselrichters, insbesondere in Graetzschaltung, bei dem die Steuerung der Gitter durch Schaltwalzen erfolgt, die in starre Phasenbeziehung zu den Synchrontrennern gebracht sind, insbesondere vermittels eines gemeinsamen Antriebsmotors für Synchrontrenner und Gittersteuerwalzen, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbil-■ dung der Gittersteuerung, daß die einzelnen Entladungsstrecken durch dieselbe nur während kurzer Zeitabschnitte jeder Periode gesperrt sind, von denen der· eine jeweils vor der Beendigung des Stromdurchganges beginnt und nach beendigtem Stromdurchgang endet und ein gegebenenfalls vorhandener weiterer Zeitabschnitt für die Gittersperrung jeweils vor Beendigung des Stromdurchganges der in der Stromführung vorangehenden, abzulösenden Entladungsstrecke beginnt und in dem für die Einleitung der Entladung bestimmten Zeitpunkt endet.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Entladungsstrecken einer Phase vor Beginn des Stromdurchganges bzw. bei Beendigung der Stromführung zuzuführenden negativen Steuerpotentiale jeweils der nachfolgenden bzw. der vorangehenden Phase entnommen werden.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei sich gegenseitig ausschließende Steuerwege vorgesehen sind.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Verwendung zweier Steuerwalzen für jeden Gitterkreis.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   GEbtlUCKT IN DEB