DE631299C - Arrangement for grid control of a multi-phase rectifier or inverter operated with synchronous isolators and vapor or gas discharge paths - 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.When converting very high DC voltages (greater than 50 kV), one turns with advantage synchronous separators in the main circuits of the steam or gas discharge lines at. These synchronous separators are switching drums that operate normally during the passage of current through the discharge paths Do not influence operation - the commutation processes are then exclusively caused by the vapor or gas discharge paths - but during the blocking period the otherwise positive or negative reverse voltage on the vapor or gas discharge paths turn off or reduce to an approximate value. For grid control of multi-phase rectifiers or inverters operated with synchronous isolators and steam or gas discharge paths there are now some peculiarities.

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.On the one hand, the provision of the individual control voltages (preload and AC voltage) difficulties, since the switching arrangement is generally such is that the individual discharge paths are neither common anode nor common Have cathode potential, on the other hand, for reasons of operational safety, a Monitoring of the grid control by the functioning of the synchronous separator or a Monitoring of the functioning of the synchronous separators by the grid control is desirable.

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.The present invention relates to such a converting device with synchronous separators and grid-controlled discharge paths, which are preferably arranged in a Graetz circuit, in which the grid control by special shift drums, which are in a rigid phase relation to the in synchronous isolators are brought to the main circuits; this solid relationship can be done in a simple manner by providing a common drive motor for synchronous separators and grid control rollers can be guaranteed. It is noted that with Conversions with very high DC voltages per se also include other known circuits could be used, but the Graetz circuit is preferred because it makes the most efficient use of the Main transformer results.

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-The invention relates to a special design of these lattice circles and the Control in such a way that the individual discharge paths are essentially only obtained a blocking potential for a short period of time which is essentially the commutation time at the end of the current carrying period of the relevant

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dr.-Ing. Claus Fröhmer in Berlin-Siemensstadt.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. charge path including the point in time at which the synchronous separator closes the anode circuit the discharge path opens, includes. Besides, -, according to the invention, an i ^ | short-term creation of a blocking potential jp Provided before the start of the current supply in order to ensure an exact discharge start. According to a further development of the Invention are for the supply of the short-term blocking voltages to the control grid two mutually exclusive control paths are provided. This comes first Line consider the arrangement of two separate control rollers for each control circuit, One of them is the control before, the other the control after the passage of current takes over, and the invention further provides that the necessary high blocking voltages taken from the two neighboring phases for the discharge paths of a phase will. The control rollers can, however, be used in a suitable manner for the discharge paths of the various phases are combined so that, for example, a control roller for the bias of all Discharge paths belonging to the same shaping device are provided, as well as a control roller for their subsequent blocking.

Der Erfindungsgedanke möge an Hand der Abbildungen und eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.The idea of the invention should be based on the illustrations and an exemplary embodiment are explained in more detail.

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.In Fig. Ι of the drawing, the voltage curves e _x , 0 ₂ , e ₃ of phases 1, 2, 3 of the main transformer (Fig. 2) are shown. Of the discharge paths 10 'and 10 "connected to phase 1, each works during 120 ⁰ of e _t , namely io' during the positive half-cycle of e _1; 10" during the negative half-cycle of s _x (see Fig. 2 ). It results z. B. for the time t _x that the discharge paths 10 'and 30 "connected to phase 1 or 3 carry the current, namely the discharge path 30" has shortly before or shortly after the zero crossing of the differential voltage (03- ^ 2 ) takes over the current from the discharge path 20 ", depending on whether inverter or rectifier operation is present. At time i ₂ , the current is to be commutated from 10 'to 20'. To avoid another incorrect insertion of 10 ', the grid from 10 This can be achieved by applying a direct voltage, the production of which, however, encounters difficulties and high costs at high voltages, as are common in operation with synchronous isolators makes that shortly after t ₂ the synchronous separator 4 'relieves the discharge path 10' of the reverse voltage. It therefore only needs during the time t _x to t ₃ and given If necessary, in order to ensure the exact phase position of the restart, negative blocking potential to be applied to the grid of 10 ' _{during the time i G} to t _7.

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.This blocking potential, which is only temporarily supplied to the grids by means of the grid indexing rollers 4o ' _v ,' 4o '", 40 /' and 40 / ', which are basically designed like the Syrichron separators 4' and 4", can be seen in the neighboring phases. ι voltage curve of the three phases shown, it follows that in the time J ₁ to t _a, the voltage of phase 3, in the time t _e to t _7, the voltage of phase 2 runs negative against that of phase I. Therefore, only need The use of rotating switches for the grid control appears to be particularly favorable here, since a motor rotating synchronously with the mains frequency must be available to drive the main switching rollers This also has the advantage that when the network oscillates, the synchronism between the grid control and the main shift drums can never be disturbed, which is a great advantage for operational safety. How the circuit is expediently carried out in detail is shown in Fig. 2. On the left the normal three-phase Graetz circuit with the synchronous separators is shown, on the right the control roller arrangement for the grids, one each for blocking the passage of current in a discharge path. For the discharge paths 10 ', 20' and 30 ', the grid control rollers 40% and 4o'"are provided for blocking before and after the passage of current, respectively. For the discharge sections 10 ", 20" and 30 ", corresponding control rollers 40 '% and 4o""are available. In the discharge paths 10 ', 2o' and 30 ', the formation of the grid circles can be carried out in a known manner using S current limiting resistors 11, 12, 21, 22, 31 and 32, since the cathode potential is fixed. In the case of the discharge paths 10 ", 20" and 30 ", the anode potential can be used instead of the initially undefined cathode potential Advantageously, a series connection of capacitor 15 and Ohmic resistor 16 or 25, 26 or

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. 35) 30 used. For the circle grid cathode Then, similar to the discharge paths io ', 20' and 30 ', resistances occur 13, 14, 23, 24, 33, and 34 are used.

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.The grid control described above can also be used for voltage regulation, particularly in the case of rectifiers. You then have to rotate synchronous separator and grid control rollers evenly against the mains voltages, z. B. by rotating the stator of the drive motor for all shift drums. If one adheres to the principle of avoiding particular negative bias voltages, one must also adjust the phase position of the terminals 1 ', 2! and change 3 'removed control AC voltages, including z. B. rotary transformers can be used. However, resistors 5 ', S "and 5'" connected in polygons can also be provided, if necessary using control transformers. With rectifier operation you can z. B. conveniently regulate the onset of each discharge in a range from 30 ° to 150 ^{0 of} the positive half-wave of the anode voltage.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 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.i. Arrangement for grid control of a multiphase, with synchronous isolators and Steam or gas discharge lines operated rectifier or inverter, in particular in Graetz circuit, in which the control of the grids is carried out by switching drums that have a rigid phase relationship are brought to the synchronous separators, in particular by means of a common drive motor for synchronous separators and grid control rollers, characterized by such a training ■ tion of the grid control that the individual discharge paths through the same only for short periods of time each Period are blocked, of which the · one before the end of the current passage begins and ends after the passage of current has ended, and any further time segment that may be present for the grid blocking each time before the current flow of the in the discharge path to be detached preceding the current conduction begins and in the one for the initiation of the discharge ends at a certain point in time. 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.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the discharge paths a phase before the start of the passage of current or when the current is terminated, negative to be supplied Control potentials can be taken from the following or the preceding phase. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei sich gegenseitig ausschließende Steuerwege vorgesehen sind.3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that two mutually exclusive control paths are provided. 4. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Verwendung zweier Steuerwalzen für jeden Gitterkreis.4. Arrangement according to claim 3, characterized by the use of two Control rollers for each grid circle. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings GEbtlUCKT IN DEBDUCKLED IN DEB