DE657384C - Anordnung zum Kommutieren bei Umformungseinrichtungen mit gesteuerten Entladungsstrecken - Google Patents
Anordnung zum Kommutieren bei Umformungseinrichtungen mit gesteuerten EntladungsstreckenInfo
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/02—Circuits specially adapted for the generation of grid-control or igniter-control voltages for discharge tubes incorporated in static converters
- H02M1/04—Circuits specially adapted for the generation of grid-control or igniter-control voltages for discharge tubes incorporated in static converters for tubes with grid control
- H02M1/042—Circuits specially adapted for the generation of grid-control or igniter-control voltages for discharge tubes incorporated in static converters for tubes with grid control wherein the phase of the control voltage is adjustable with reference to the AC voltage
- H02M1/045—Circuits specially adapted for the generation of grid-control or igniter-control voltages for discharge tubes incorporated in static converters for tubes with grid control wherein the phase of the control voltage is adjustable with reference to the AC voltage for multiphase systems
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Description
DEUTSCHES REICH
C) "
AUSGEGEBEN AM
3. MÄRZ 1938
3. MÄRZ 1938
REICHSPATENTAMT
PATENTSCHRIFT
KLASSE 21 d 2 GRUPPE 12 ω
Allgemeine Elektncitäts-Gesellschaft in Berlin
Patentiert im Deutschen Reiche vom 29. September 1932 ab
ist in Ansprach genommen.
Die
Erfindung
bezieht sich auf Umformungseinrichtungen
mit gesteuerten Entladungsstrecken, für die vorzugsweise gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrekken
Verwendung finden. Bekanntlich kann man mittels gesteuerter Entladungsstrecken Wechselstrom in Gleichstrom umformen
(Gleichrichter), Gleichstrom in Wechselstrom umformen (Wechselrichter) und Wechselstrom
'in Wechselstrom umformen (Umrichter). Der nachstehend beschriebene Erfindungsgedanke
hut vorzugsweise Bedeutung für Gleichrichter und Wechselrichter.
Bekanntlich ist beim Betrieb von Umformungseiiirichtungen
mit gesteuerten Entladungsstrecken, vorzugsweise gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken, eine
Steuerung des Leistungsfaktors nur in beschränktem Umfange möglich, wenn man
ao nicht, wie bereits vorgeschlagen worden ist. mit Hilfe von zusätzlichen Kondensatoren in
den Hauptstromkreisen den Kommutierungszeitpunkt
mehr oder weniger willkürlich verk'gt und damit den Leistungsfaktor verändert.
Die Anordnung gemäß der Erfindung ermöglicht· nun auf einem anderen Wege
in bequemer Weise eine beliebige Steuerung fies Leistungsfaktors.
Erfindungsgemäß werden bei Umfonnungseinrichtungen mit gesteuerten
Entladungsstrecken, vorzugsweise gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken,
die erforderlichen Kommutierungsspannungen, die zweckmäßigerweise mittels eines Zwisehenphasentransformators in die
einzelnen Stromkreise eingefügt werden, einer Zusatzumformungseinrichtung entnommen,
die von einem Wechselstromnetz derselben Frequenz oder einer anderen Wechselspannung
mit synchron verlaufender Frequenz gespeist wird. Diese Zusatzumformungseinrichtung
ist ähnlich wie die Hauptumformungseinrichtung aufgebaut und durch den Zwischenphasentransformator, der gleichzeitig
auch der Hauptumformuugseinrichtung angehört, mit dieser, gekoppelt. Die Gitter
der Entladungsstrecken der Hauptumformungseiiirichtung werden im wesentlichen
gleichphasig mit den Entladungsströmen der Zusatzumformungseinrichtung gesteuert. Die
Wicklung des Zwischeuphasentransformators der Hauptumformungseinrichtuug wird mit
der von der Zusatzumformuugseinrichtung gelieferten Zwischenphasenspannung gespeist,
die die richtige Phasenlage hat, um eine Kommutierung des Belastungsstrom.es zwischen
den einzelnen Entladuugsstrcckeu bei belie-
bigem Leistungsfaktor durchführen zu können. Handelt es sich um Wechselstrom-Wechselstrom-Umformungen
zwischen Netzen gleicher oder verschiedener Frequenz und gegebenenfalls verschiedenem Leistungsfaktor,
so ist die Zusatzumformungseinrichtung mit der Hauptumformungseinrichtung derart
verkettet, daß die von der Zusatzumformungseinrichtung gelieferte Spannung für die
ίο Taktgebung insbesondere zur Lieferung der Magnetisierungsscheinleistung der Hauptumformüngseinriclitung
verwendet werden kann. In Abb. ι der Zeichnung ist eine als Gleichrichter
oder Wechselrichter arbeitende, in Graetz-Schaltung ausgeführte dreiphasige
Umformungseinrichtung dargestellt, die an ein Gleichstromnetz ίο und an ein dreiphasiges
Wechselstromnetz ii angeschlossen ist. Die Umformungseinrichtung umfaßt drei
so Paare in Reihe angeordneter gittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungsstrecken bzw. -ge^-
fäß.e 12 und 13, 14 und 15, ,16 und 17. Zwischen
die beiden Gefäße jedes Paares ist eine Wicklung 18 bzw. 19 bzw. 20 eines dreiphasigen
Zwischenphasentransformators 21 geschaltet. Jede dieser Wicklungen hat eine
Mittelanzapfung, an die eine Phase des Wechselstromnetzes ii angeschlossen ist. Weisen
Gleichstrom- und Wechselstromnetz abweichende Spannungsverhältnise auf, so sind die
Mittelanzapfungen des Zwischenphasentransformators an eine besondere Umspannung
heranzuführen. Für die Erzeugung periodischer Kommutierungsspannungen beim Arbeiten
mit beliebigem Leistungsfaktor, bezogen auf das·Wechselstromnetz ir, dient eine
Zusatzumformungseinrichtung, die ebenfalls in Graetz-Schaltung ausgeführt ist und die
Gefäßpaare 22 und 23, 24 und 25, 20 und 27
enthält. Diese Zusatzumformungseinrichtung ist mit der Hauptumformungseinrichtung
" durch den Zwischenphasentransformator 21
verkettet, und zwar sind hierfür die Wicklungen 28, 29 und 30, die je ebenfalls mit
einer Mittelanzapfung versehen sind, vorgesehen. Die Mittelanzapfungen dieser Wicklungen
sind an ein Hilfswechselstromnetz 33 geführt. Die als ungesteuerter Gleichrichter
.ausgeführte Zusatzumformungseinrichtung so enthält auf der Gleichstromseite 31 einen Belastungswiderstand
32; erforderlichenfalls kann jedoch die Zusatzumformungseinrichtung
auf das Gleichstromnetz 10 rückarbeiten, so daß in diesem Falle die Energieverluste
vermieden werden können. Die Gefäße 12
bis 17 der Hauptumiormungseinrichtung werden, wie bereits ausgeführt ist, durch Gitter
gesteuert. Diese Gittersteuerung bestimmt das Verhältnis von Gleichspannung 10 zu
Wechselspannung 11 und damit auch den Leistungsfaktor,
bei dem die Umformung vor j sich geht. Nimmt man an, daß die Hauptumformungseinrichtung
als Wechselrichter arbeitet, so gibt es zwei Möglichkeiten: entweder enthält das Wechselstromnetz 11 einen
Taktgeber, dann wird die Zusatzumformungseinrichtung aus dem Wechselstromnetz 11
über einen Drehtransformator 34 gespeist, oder das Wechselstromnetz 11 enthält keinen
Taktgeber, dann wird die für die Zusatzumformungseinrichtung erforderliche Speisewechselspannung
in einer besonderen Spannungsquelle erzeugt. Die Gitter der Gefäße 12 bis 17 werden mittels eines Gittertransformators
3 5 von der Wechselspannung des Netzes 33 gesteuert. Zweckmäßigerweise sieht man
in den Gitterkreisen Strombegrenzungswiderstärtde 36 vor.
Es sei zunächst kurz die Arbeitsweise der Hauptumformungseinrichtung erläutert. Sieht
man von den Steuerreaktanzen ab, so dienen die einzelnen Zwischenphasenwicklungen 18,
19 und 20 entsprechend 28, 29 und 30 dazu, die gesamte magnetomotorische Kraft jedes
der drei Schenkel des Kernes 21 auf einem konstanten Wert zu halten. Damit diese Bedingung
und die weitere Bedingung, daß die Summe der von dem einen Gleichstromleiter
gelieferten Ströme gleich der Summe der an den anderen Gleichstromleiter gelieferten
Ströme ist, erfüllt ist, hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, daß jedes der Gefäße
während 2400 der Periode leitend ist und die einzelnen Gefäße in vorbestimmter Reihenfolge
einander ablösen. Enthält das Wechsel-Stromnetz 11 einen Taktgeber, so sind bei
Wechselrichterbetrieb Kommutierungskondensatoren nicht erforderlich. Trotz der verschiedenen
Vorzüge weist die Hauptumformungseinrichtung gemäß Abb. ι den Xachteil
auf, daß eine beliebige Steuerung des Leistungsfaktors nicht möglich ist. Eine solche
wird jedoch ermöglicht, wenn man eine Zusatzumformungseinrichtung
vorsieht. Im vorliegenden Falle ist die Zusatzumformungseinrichtung
als ungesteuerter Gleichrichter ausgeführt, der einen verhältnismäßig hochohmigen
Widerstand 32 bei einem Leistungsfaktor angenähert 1 speist. Die durch Eutladungsströme
der Zusatzumformungseinrichturig gelieferte Magnetisierung für den Kern 21 induziert
in den Wicklungen 18 bis 20 Spannungen, die gleich und entgegengesetzt den
Spannungen an- den entsprechenden Wicklungen der Zusatzumformungseinrichtung sind. Dadurch, daß man die Gitter der Gefäße
12 bis 17 mit der gleichen Wechselspannung
speist, die den Hilfsgleichrichter versorgt, nämlich mit der Spannung des Netzes
33, wird erreicht, daß die Entladungsströme der Gefäße 12 bis 17 im wesentlichen gleichphasig
sind mit der Spannung des Netzes 33
und mit den. Entladungsströmen der Zusatzumformungseinrichtung. Es hat sich herausgestellt,
daß die in den Wicklungen 18 bis 20 induzierten Spannungen eine solche Phasenlage
haben, daß sie die Kommutierung zwischen den einzelnen Gefäßen der Gruppe 12
bis 17 in den durch die Gittersteuerung bestimmten Zeiten durchführen können. Aus
vorstehendem ergibt sich somit, daß die Phasenbeziehungen zwischen den Strömen
der Gefäße 12 bis 17 und den Spannungen des Wechselstromnetzes 11 unwesentlich sind, da
sich die Phase der durch die Zusatzumformungseinrichtung erzeugten periodischen Kommutierungsspannungen in Abhängigkeit
von der Phase der Ströme der Hauptumformungseinrichtung ändert und der Scheitelwert der Kommutierungsspannung stets im
Augenblick der Kommutierung verfügbar ist.
Betrachtet man noch einmal die einzelnen Betriebsmöglichkeiteu, so ergibt sich folgendes:
Arbeitet die Hauptumformungseinrichtuug als Wechselrichter auf ein Wechselstromnetz
mit Gegenspannung, so wird mittels des Drehtransformators 34 ein Arbeiten
bei beliebigem Leistungsfaktor ermöglicht. Arbeitet die Hauptumformungseinrichtung
als Wechselrichter auf ein Wechselstromnetz, das keine taktgebende Spannung aufweist, so
ist der Leistungsfaktor der Umformung durch
die Konstanten des Belastungskreises bestimmt, und in diesem Falle muß die für die
Gittersteuerung und die Zusatzumformungseinrichtung erforderliche Wechselspannung
einer besonderen Spannungsquelle entnommen werden. Arbeitet die Hauptumformungsein- .
richtung als Gleichrichter, so kann mittels des Drehtransformators 34 einerseits die Gleichspannung
und anderseits der Leistungsfaktor im Wechselstromnetz gesteuert werden, und zwar voreilend oder nacheilend je nach der
Stellung des Läufers des Drehtransformators. Jn allen diesen Betriebsmöglichkeiten liefert
die Zusatzumformungseinrichtung eine ausreichende Kommutierungsspannung, deren
Scheitelwert infolge der Änderung ihrer i 'hase in Abhängigkeit von der Phasenlage
des Belastungsstromes im Augenblick der Kommutierung zur Verfügung steht.
Abb. 2 der Zeichnung gibt eine andere Ausführungsmöglichkeit
für den Ernndungsgedankeii an. Es wird aus einem AVechsel-.-.tromnetz
40 bei verhältnismäßig hohem Leistungsfaktor Leistung an ein Wechselstromnetz 41 gleicher oder niedriger Frequenz
bei beliebigem Leistungsfaktor geliefert. Die dem Wechselstromnetz 40 entnommene Leistung
wird zunächst mittels eines Transformators mit der Primärwicklung 42 und der
Sekundärwicklungen 43 und 44 sowie der urigesteuerten
Gefäße 47 bis 52 und eines Zwischenphasentransformators 45 in Gleichstromleistung
überführt. Diese Gleichstromleistung wird mittels gittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungsgefäße 57 bis 62 und eines
Transformators mit den Wicklungen 53, 54 und 56 sowie eines Zwischenphasentransformators
55 mit Mittelanzapfung wieder in Wechselstromleistung umgeformt, die dem Wechselstromnetz 41 zugeführt wird. Die
beiden Zwischenphasentransformatorwicklungen 45 und 55 sind auf gemeinsamem Kern
angeordnet. Die Gitter der Gefäße 57 bis 62 erhalten ihre Steuerspannungen über den
Widerstand 64 aus dem Steuertransformator 63, der entweder an das Wechselstromnetz 40
oder an den Generator 66 eines Synchronumformers angeschlossen ist. Der Motor 65
dieses Generators steht mit dem Wechselstromnetz 40 in Verbindung. Ist das Wechselstromnetz
41 an eine vom Xetz 40 unabhängige Spannung angeschlossen, so wird der
Gittertransformator in ähnlicher Weise wie in Abb. 1 über eine phasendrehende Vorrichtung
mit dem Wechselstromnetz 41 verbunden. Es wird noch bemerkt, daß auch die Gefäße
47 bis 52 mit Gittersteuerung versehen sein können, wobei die Steuerspannungen dem
gleichen Steuerkreis entnommen werden, so daß die in der Wicklung 55 induzierte Kornmutierungsspannung
die für den Kommutierungsvorgang erforderliche richtige Phasenlage hat.
Für die Erläuterung der Wirkungsweise wollen wir annehmen, daß das Netz 41 synchron
mit dem Xetz 40 arbeitet, so daß ein Frequenzumformer, bestehend aus Synchronmotor
65 und Synchrongenerator 66, nicht erforderlich ist. Dann erfolgt die Umformung bei einem Leistungsfaktor angenähert 1, bezogen
auf das Wechselstromnetz 40. An der Wicklung 45 tritt dabei, wie bekannt ist, eine
Spannung auf, deren Größe sich aus der Differenz der Ströme der jeweilig an der "
Stromführung beteiligten Phasen der Wicklungen 43 und 44 ergibt. Da die Gitter der Gefäße
57 bis 62 im wesentlichen gleichphasig mit den Strömen der Gefäße 47 bis 52 erregt
werden, weist die in der Wicklung 55 induzierte Spannung, die gleich, aber entgegen- 1Ί0
gesetzt derjenigen an der Wicklung 45 ist, zu allen Zeiten eine derartige Richtung auf, daß
eine Kommutierung zwischen den einzelnen Gefäßen 57 bis 62 erfolgen kann; dabei sind
die Phasenbeziehungen derart, daß die Kornmutierungsspannung im Augenblick der Kommutierung
ihren Scheitelwert aufweist. Ximmt man an, daß die Phasenverhältnisse zwischen den Xetzen4O und 41 festliegen, so
wird der Leistungsfaktor, bei dem die Energielieferung an das X'etz 41 erfolgt, dadurch
gesteuert, daß die Phase der den Gittern der
Gefäße 57 bis 62 aufgedrückten Wechselspannung gesteuert wird. Gleichzeitig wird dem
Netz 40 Energie entnommen bei einem Leistungsfaktor angenähert 1. Arbeitet das
Xetz 41 mit einer Frequenz, die ein Bruchteil der Frequenz des Netzes 40 ist, so ist die Arbeitsweise
im wesentlichen die gleiche. Es ergibt sich nur, daß nicht jeder Impuls der in
der Wicklung 55 induzierten Kommutierungs spannung verwendet wird, sondern nur ein
Bruchteil der Impulse. Ist beispielsweise das Frequenzverhältnis von Netz 40 zu Netz'41
gleich 2 :1, so wird nur jeder zweite Impuls der Kommutierungsspannung verwendet. Entsprechend
ergibt sich, daß bei einem Frequenzverhältnis 3 : ι nur jeder dritte Impuls
Verwendung findet.
Bei beiden Ausführungsbeispielen handelt es sich also darum, daß die Gitterspannungen
der Hauptumformungseinrichtung, die mit demjenigen Wechselstromnetz verbunden ist,
dessen Leistungsfaktor gesteuert werden soll, im wesentlichen in Phase mit den Entladungsströmen der Zusatzumformungseinrichtung
sind, so daß die von der Zusatzumformungseinrichtung erzeugten Kommutierungsspannungen
die richtige Phasenlage zu den zugeordneten Stromkreisen der Hauptumformungseinrichtung
haben.
Claims (4)
- Patentansprüche:I. Anordnung zum Kommutieren bei L'mformungseinrichtungen mit gesteuerten Entladungsstrecken, vorzugsweise gittergesteuerteu Dampf- oder Gasentladungsstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zusatzumformungseinrichtung mit gegebenenfalls gesteuerten Entladungsgefäßen vorgesehen ist, die eine solche in Abhängigkeit von der Phasenlage der Ströme gesteuerte Kommutierungsspannung liefert, daß der Kommutierungsvorgang in jedem gewünschten Äugenblick einer Wechselstromperiode stattfinden kann.
- 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Zusatzumformungseinrichtung entnommene Kommutierungsspannung mittels eines Zwischenphasentransformators der Hauptumformungseinrichtung zugeführt wird.
- 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzumformungseinrichtung ein ungesteuerter Gleichrichter verwendet wird, dessen Phasenspannungen entsprechend dem gewünschten Leistungsfaktor in ihrer Phase gegenüber den Phasen der Hauptumformungseinrichtung verschoben sind.
- 4. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden bei Wechselstrom-Wechselstrom-Umformungseinrichtungen mit Gleichstromzwischenkreis, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Entladungsstromkreise des als Zusatzumformungseinrichtung wirkenden Gleichrichters mit den einzelnen Entladungsstromkreisen des AVechselrichters durch einen Zwischenphasentransformator mit je einem dem Gleichrichter und dem Wechselrichter zugeordneten Wicklungsteil verkettet sind.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US657384XA | 1931-10-01 | 1931-10-01 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE657384C true DE657384C (de) | 1938-03-03 |
Family
ID=22064764
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEA67274D Expired DE657384C (de) | 1931-10-01 | 1932-09-29 | Anordnung zum Kommutieren bei Umformungseinrichtungen mit gesteuerten Entladungsstrecken |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE657384C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1271817B (de) * | 1963-03-18 | 1968-07-04 | Asea Ab | Selbstgefuehrter Reihenwechselrichter |
-
1932
- 1932-09-29 DE DEA67274D patent/DE657384C/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1271817B (de) * | 1963-03-18 | 1968-07-04 | Asea Ab | Selbstgefuehrter Reihenwechselrichter |
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