DE723642C - Procedure for starting converters - Google Patents

Description

Verfahren zum Anlassen von Umrichtern Die Erfindung bezieht sich auf die Steuerung von unmittelbaren Umrichtern, also solchen, die ohne Zwischenstromkreis einen Wechselstrom gegebener Frequenz in einen solchen beliebig anderer Frequenz umformen: Die Erfindung betrifft insbesondere die Steuerung von soggenannten asynchronen Umrichtern, bei denen das Übersetzungsverhältnis beliebig veränderlich ist. Um diesen Umrichtern eine Wechselspannung gewünschter Kurvenformen zu -entnehmen, werden den Steuergittern der Entladungsstrecken Steuerspannungen zugeführt, die sowohl in Abhängigkeit von der im Primärnetz herrschenden Spannung als auch von der im Sekundärnetz vorhandenen bzw. an dieses Netz zu liefernden Spannung stehen. Derartige Umrichter werden auch als Steuerumrichter bezeichnet, da bei ihnen die Form der erzeugten Wechselspannung mit Hilfe der Steuerung festgelegt wird.Method for starting converters The invention relates to the control of direct converters, i.e. those that do not have an intermediate circuit an alternating current of a given frequency into any other frequency reshaping: The invention relates in particular to the control of so-called asynchronous Converters in which the transmission ratio can be changed as required. To this one To extract an alternating voltage of the desired waveform from converters, the Control grids of the discharge paths are supplied with control voltages, which are both dependent from the voltage prevailing in the primary network as well as from the voltage present in the secondary network or the voltage to be supplied to this network. Such converters are also referred to as control converters, because with them the form of the generated alternating voltage is determined with the help of the control.

Es ist bekannt, daß die Steuerspannung des Umrichters, welche die Frequenz der vom Umrichter zu erzeugenden Spannung hat, entweder von dem vom Umrichter zu speisenden Sekundärnetz oder von einer von diesem Sekundärnetz unabhängigen Spannungsquelle geliefert werden kann. Diese beiden Arten von Steuerschaltungen sollen im folgenden als Netzerregungssteuerschaltung und Fremderregungssteuerschaltung bezeichnet werden.It is known that the control voltage of the converter which the Frequency of the voltage to be generated by the converter, either that of the converter secondary network to be fed or from a voltage source independent of this secondary network can be delivered. These two types of control circuits are discussed below may be referred to as a mains excitation control circuit and a separate excitation control circuit.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Anlassen von Umrichtern, welches darin besteht, daß während des Anlassens zunächst die Fremderregungssteuerschaltung und nach Anschältung des Umrichters an das Sekundärnetz die Netzerregungssteuerschaltung zur Lieferung der Steuerspannung von Sekundärfrequenz benutzt wird.The invention relates to a method for starting converters, which consists in that first the separate excitation control circuit during starting and after connecting the converter to the secondary network, the network excitation control circuit is used to supply the control voltage of the secondary frequency.

Nähere Einzelheiten der Erfindung und die dadurch erzielbaren Vorteile seien an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.Further details of the invention and the advantages that can be achieved thereby are explained in more detail with reference to the embodiment shown in the drawing.

In der Zeichnung bedeutet i ein Drehstromnetz, das den Eingangstransformator a der Umrichteranlage speist. An den Eingangstransformator z sind die Umrichtergefäße 3 und q. mit ihren Anoden 5 angeschlossen. Die Kathoden 6 der beiden Entladungsgefäße 3 und q. sind über einen Ausgangstransformator 7 mit dem Nullpunkt der Sekundärwicklung des Eingangstransformators z verbunden. Die Sekundärwicklung 8 des Ausgangstransformators 7 speist ein Einphäsennetz g. Die Anoden 5 des Entladungsgefäßes 3 sind mit Steuergittern i o ausgerüstet, .die von dem Steuertransformator i i mit Spannungen versorgt werden, die sich aus der Überlagerung einer primärseitigen und einer sekundärseitigen Wechselspannung ergeben. FürdasEntladungsgefäß q. ist ein entsprechender Steuertransformator vorgesehen, der nicht bezeichnet ist.In the drawing, i means a three-phase network, which is the input transformer a feeds the converter system. The converter vessels are connected to the input transformer z 3 and q. connected to their anodes 5. The cathodes 6 of the two discharge vessels 3 and q. are connected to the zero point of the secondary winding via an output transformer 7 of the input transformer z connected. The secondary winding 8 of the output transformer 7 feeds a single-phase network g. The anodes 5 of the discharge vessel 3 have control grids i o equipped, .which are supplied with voltages from the control transformer i i, resulting from the overlay one on the primary side and one on the secondary side Alternating voltage. For the discharge vessel q. is a corresponding control transformer provided, which is not designated.

Der Umrichter besitzt zur Erzeugung der Steuerspannung von Sekundärfrequenz zwei verschiedene Arten von Steuerschaltungen, und zwar eine Netzerregungssteuerschaltung, die an das vom Umrichter gespeiste Netz angeschlossen ist, und eine Fremderregungssteuerschaltung, welche von dem vom Umrichter gespeisten Netz unabhängig ist. Als Netzerregungssteuerschaltung dient ein Aufteilkreis 2o, der an das Sekundärwechselstromnetz 9 angeschlossen ist und aus der Reihenschaltung einer Drosselspule 21, eines Widerstandes 22 und eines Kondensators 23 besteht. Zwischen dem Mittelpunkt dieses Aufteilkreises 2o und seinen beiden Enden werden zwei aufeinander senkrecht stehende Einphasenspannungen abgegriffen. Die Aufteilung der Einphasenspannung in zwei senkrechte Komponenten erfolgt deshalb, um eine Regelung in zwei Achsen und damit eine beliebige Einstellung der Phase der Sekundärsteuerspannung zu ermöglichen. Je eine dieser beiden Spannungskomponenten wird den Primärwicklungen der beiden Regeltransformatoren (Induktionsregler, Schubtransformatoren o. dgl.) 24 und 25 zugeführt, deren Sekundärwicklungen in Reihe liegen. Die Sekundärwicklungen der beiden Regler sind mit dem Transformator 26 verbunden. Durch Verstellen der beiden Regler 24 und 25 von Hand oder durch selbsttätige Regler 27 und 28, z. B. Thomaxegler, kann jede Einphasenspannungskomponente für sich in weiten Grenzen verstellt werden, so daß die dem Transformator 26 zugeführte resultierende Spannung je die gewünschte Größe und Phasenlage -erhalten kann.The converter has a secondary frequency to generate the control voltage two different types of control circuit, namely a line excitation control circuit, which is connected to the mains supplied by the converter and a separate excitation control circuit, which is independent of the mains supplied by the converter. As a mains excitation control circuit A dividing circuit 2o, which is connected to the secondary alternating current network 9, is used and from the series connection of a choke coil 21, a resistor 22 and one Capacitor 23 is made. Between the center of this division circle 2o and his two mutually perpendicular single-phase voltages are tapped at both ends. The division of the single-phase voltage into two vertical components is therefore carried out, a regulation in two axes and thus any setting of the phase of the Allow secondary control voltage. One of these two tension components each is the primary windings of the two regulating transformers (induction regulators, thrust transformers o. The like.) 24 and 25, the secondary windings of which are in series. The secondary windings the two regulators are connected to the transformer 26. By adjusting the two controllers 24 and 25 by hand or by automatic controllers 27 and 28, z. B. Thomaxegler, each single-phase voltage component can be adjusted within wide limits be, so that the resulting voltage applied to the transformer 26 depending on the desired size and phase position.

Die Fremderregungssteuerschaltung besteht aus einem Zweiphasensynchrongenerator29, der ebenfalls zwei senkrecht aufeinanderstehende Spannungskomponenten erzeugt und entweder von einem an das Drehstromnetz i oder an ein Hilfsnetz 3o angeschlossenen Asynchronmotor 3 i oder von einem- Gleichstrommotor 32 angetrieben werden kann. Der Gleichstrommotor 32 wird aus einem Hilfsnetz 33 gespeist, das gleichzeitig die Erregung der Maschinen 32 und 29 liefert. Um die Steuerung von Fremderregung auf Netzerregung umzuschalten, ist schließlich ein Umschalter 34 vorgesehen.The separate excitation control circuit consists of a two-phase synchronous generator29, which also generates two perpendicular tension components and either from one connected to the three-phase network i or to an auxiliary network 3o Asynchronous motor 3 i or by a DC motor 32 can be driven. The DC motor 32 is fed from an auxiliary network 33, which at the same time Provides excitation of machines 32 and 29. To control external excitation on To switch over the mains excitation, a changeover switch 34 is finally provided.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Zum Zwecke des Anlassens des Umrichters wird man vorteilhaft den Synchrongenerator 29 von dem Asynchronmotor 3 i aus antreiben. Der Asynchronmotor arbeitet dabei mit einer geringen Schhipffrequenz. Diese Tatsache wirkt sich deshalb besonders günstig aus, da bei synchronem Antrieb und bei k#jnstantem Leistungsfaktor auf der Sekundärseite des Umrichters eine ungleiche Belastung der einzelnen Transformatorenphasen und Stromrichteranoden auftreten kann. Durch den asynchronen Antrieb schlüpft diese ungleiche Phasenbelastung über die einzelnen Anoden hinweg, so daß im Mittel eine gleichmäßige Belastung aller Teile auftritt. Benutzt man den Gleichstrommotor 32 zum Antrieb des Generators 29, so kann durch Einstellung der Drehzahl die vom Umrichter abgegebene Frequenz in weiten Grenzen geregelt werden. Die Drehzahlbeeinflussung kann durch Feldänderung oder Anlaßwiders.tände im Ankerkreis der Gleichstrommaschine 32 vorgenommen werden, wie in der Zeichnung angedeutet ist. Im allgemeinen braucht die Drehzahl nur um wenige Prozent im über- bz«-. untersynchronen Sinne geändert zu werden, so daß keine Cberlastung der Asynchronmaschine 31 eintritt. Bleiben die Regler a4 und 25 auf einem festen Wert eingestellt, so wird die sekundäre Steuerspannung starr sein und ihre Größe und Phase auch bei Änderungen im sekundären Wechselstromnetz beibehalten. Der Strom könnte deshalb bei Kurzschlüssen gefährliche Werte annehmen, wenn er nicht durch besondere Schutzmaßnahmen niedrig gehalten wird, welche im Störungsfalle die zugeführte Steuerspannung herabdrücken. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise Schnellregler vorsehen, welche über die Regler 24 und 25 die Steuerspannung verändern und damit jede gewünschte Abhängigkeit von den Netzverhältnissen ermöglichen. So kann z. B. der Schnellregler bis zu einer bestimmten Strombelastung auf konstante Spannung regulieren und alsdann die Spannung absinken lassen, oder er kann in Abhängigkeit von dem Strom im sekundären Wechselstromnetz arbeiten, so daß eine Kompoundierung der Umrichterkennlini-en in Abhängigkeit vom Strom erfolgt.The mode of operation of the arrangement is as follows: For the purpose of starting of the converter, one will advantageously use the synchronous generator 29 from the asynchronous motor 3 i off power. The asynchronous motor works with a low switching frequency. This fact has a particularly favorable effect, since it is a synchronous drive and if the power factor is constant on the secondary side of the converter, an unequal one Load of the individual transformer phases and converter anodes can occur. Due to the asynchronous drive, this unequal phase load slips over the individual anodes away, so that on average an even load on all parts occurs. If the direct current motor 32 is used to drive the generator 29, so the frequency output by the converter can be increased by setting the speed Limits are regulated. The speed can be influenced by changing the field or Anlaßwiders.tände are made in the armature circuit of the DC machine 32, such as is indicated in the drawing. In general, the speed only needs a few Percent in over- or "-. sub-synchronous sense to be changed so that no overloading the asynchronous machine 31 occurs. The controls a4 and 25 remain at a fixed value If the value is set, the secondary control voltage and its size will be rigid and phase retained even with changes in the secondary AC grid. The current could therefore assume dangerous values in the event of a short circuit if it does not through special protective measures are kept low, which in the event of a fault the supplied Press down the control voltage. For this purpose, one can, for example, use a quick regulator provide which change the control voltage via the regulator 24 and 25 and thus enable any desired dependency on the network conditions. So z. B. the fast regulator to a constant voltage up to a certain current load regulate and then let the tension drop, or he can depend on it from the electricity in the secondary AC network work, so that a compounding the converter characteristics are dependent on the current.

Die Umschaltung von einer Betriebsart auf die andere ist durch die dargestellte Schaltung auf einfache Weise möglich, und zwar wird hierbei besonders berücksichtigt, daß , die Umschaltung möglichst stoßfrei vori;enommen wird. Soll.' beispielsweise ein leer laufender Umrichter auf ein in Betrieb befindliches Wechselstromnetz zugeschaltet werden, so ist zuerst der einphasenseitige Schalter der Umrichteranlage geöffnet. Ist nun der Umrichter mit Hilfe der Fremderregungssteuersehaltung hochgefahren, so kann bei angenähert gleicher Frequenz von Umrichter und Netz im Falle der Phasengleichheit der Umschalter 34 auf die Netzerregungssteuerschaltung umgelegt werden, so daß die Steuerschaltung aus dem bereits in Betrieb befindlichen Netz entnommen wird. Da der Umrichter noch leer laufend ist, wird eine dabei evtl. auftretende sprungweise Äüderung der ausgesteuerten Umrichterspannung ohne Bedeutung sein, weil dadurch nur Blindströme verursacht werden. Sind die beiden Regler 24 und 25 in ihrer besonders gekennzeichneten Normalstellung, so wird die jetzt vom Umrichter ;erzeugte Spannung genau synchron mit der Spannung des Einphas;ennetzes sein. Ein Zusammenschalten kann daher ohne weitere Synchronisiervorrichtung vorgenommen werden.Switching from one operating mode to the other is made possible by the The circuit shown is possible in a simple manner, and is particularly here takes into account that the switchover is carried out as smoothly as possible. Intended to.' For example, an idling converter on an AC network that is in operation switched on, the single-phase switch of the converter system is the first opened. If the converter is now started up with the help of the separate excitation control, this can be done with approximately the same frequency of the converter and network in the case of phase equality the changeover switch 34 can be switched to the mains excitation control circuit, so that the Control circuit taken from the network already in operation will. Since the converter is still idling, a possibly occurring sudden changes in the output converter voltage will be of no significance because this only causes reactive currents. Are the two controllers 24 and 25 in their The normal position that is specially marked, then the one that is now generated by the converter; The voltage must be exactly synchronized with the voltage of the single-phase network. An interconnection can therefore be carried out without any further synchronizing device.

Soll ferner !ein vom Umrichter allein gespeistes Netz mit einem anderen parallel geschaltet werden, so wird in diesem Fall der Umrichter durch die Fremderregung gesteuert werden. Wurde nun vorher im Eigenbetrieb des Umrichters der die sekundäre Steuerspannung liefernde Generator 29 von dem asynchronen Motor 3 i angetrieben, so wird man nun auch die Gleichstrommaschine einschalten. Dies ist stoßfrei möglich, da man die Spannung der vor der Umschaltung als Generator arbeitenden Gleichstrommaschine nach der Hilfsgleichspannung, welche die Maschine: nach der Umschaltung mit Gleichstrom speist, einregulieren kann.Should also! A network fed by the inverter alone with another are connected in parallel, in this case the converter is activated by the external excitation being controlled. Was the secondary Control voltage supplying generator 29 driven by the asynchronous motor 3 i, so one will now also switch on the DC machine. This is possible without bumps, because the voltage of the DC machine working as a generator before the switchover according to the auxiliary DC voltage, which the machine: after switching with DC current feeds, can regulate.

Der Asynchronmotor braucht nicht abgeschaltet zu werden, da er stabilisierend wirkt. Durch Drehzahländerung des Gleichstrommotors wird die Frequenz der beiden parallel zu schaltenden Teile einander angeglichen. Auch die. richtige Phasenlage der Größe der beiden senkrechten Spannungskomponenten kann durch Beeinflussung des Gleichstrommotors 32 und der Erregung des Generators 29 erreicht werden. Sind nun die von der Maschine 29 gelieferten Steuerspannungen mit den Spannungen am Aufteilkreis 2o, der von dem parallel zu schaltenden Netz gespeist wird-, synchron, so kann eine ielektrische Kupplung beider Netze vorgenommen werden. Gleichzeitig wird die Steuerung des Umrichters auf die Netzerregung umgelegt. Da die Regler 24 und 25 vorher in ihre Normal: stellung gebracht waren, stimmt die vom Umrichter abgegebene Spannung mit der Netzspannung überein.The asynchronous motor does not need to be switched off because it is stabilizing works. By changing the speed of the DC motor, the frequency of the two becomes parts to be switched in parallel are aligned with one another. Also the. correct phase position the size of the two perpendicular stress components can be influenced by influencing the DC motor 32 and the excitation of the generator 29 can be achieved. Are now the control voltages supplied by the machine 29 with the voltages on the dividing circuit 2o, which is fed by the network to be connected in parallel, synchronously, a ielectric coupling of both networks can be made. At the same time the controller of the converter is transferred to the line excitation. Since controllers 24 and 25 were previously in their normal: position, the voltage output by the converter is correct corresponds to the mains voltage.

Es wäre schließlich noch der Betriebsfall zu berücksichtigen, bei dem der Umrichter bei Störungen im Netz vom Parallelbetrieb auf Einzelbetrieb stoßfrei übergeführt werden muß. Arbeitet der Umrichter parallel mit einem anderen Netz, so befindet sich der Umschalter 3 q. auf der Stellung Netzerregung. Mit dem Gleichstrommotor 32 wird alsdann der Fremderregungsmaschinensatz hochgefahren und so synchronisiert, daß die netzerregte Steuerspannung mit der fremderregten zusammenfällt. Alsdann kann der Umschalter 3¢ auf Fremderregung umgehegt werden, ohne daß _ rein Stoß 'hierbei auftritt. Gleichzeitig werden die entsprechenden Kupplungsschalter der parallel arbeitenden Netze geöffnet. Hiernach wird man vorteilhaft den Antrieb des Generators 29 von der Gleichstrammaschine 32 auf die Wechselstrommaschine 3 i umschalten.Finally, the operational case would have to be taken into account that of the converter from parallel operation to single operation bumplessly in the event of faults in the network must be transferred. If the inverter works in parallel with another network, so is the switch 3 q. on the position grid excitation. With the DC motor 32 the separate excitation machine set is then started up and synchronized in such a way that that the line-excited control voltage coincides with the separately excited. Then the changeover switch 3 ¢ can be turned around to external excitation without the "pure shock" being involved occurs. At the same time, the corresponding clutch switches of the parallel working networks open. After this, it is advantageous to drive the generator 29 switch from the DC machine 32 to the AC machine 3 i.

'An Stelle des. in der Zeichnung dargestellten Maschinennetzes zur Erzielung einer Fremderregung des Umrichters können selbstverständlich auch andere Anordnungen Verwendung finden. Besonders vorteilhaft erweist sieh hierfür auch ein asynchroner Einankerumformer, da dieser einerseits das Verhältnis .der primären und sekundären Spannungskomponente konstant erhält, was zur Erhöhung der Stabilität des Umrichterbetriebes von großer Bedeutung ist, und andererseits eine fallende Charakteristik besitzt. Bei fallender Drehzahl wird auch ein steiler Lastabfall eintreten. Zur Vermeidung von Ausgleichströmen im Steuerkreis wird man Schutzmittel, z. B. Widerstände, Drosseln o. dgl., vorsehen. Es kann ferner unter Umständen angebracht ;sein, die Maschinen des Steuersatzes mit Zusatzschwungmassen auszurüsten., um .die Steuerung gegen sekundärseitige Störungen, z. B. Schaltstöße, im sekundären Wechselstromnetz unempfindlich zu machen.'Instead of the machine network shown in the drawing for Obviously, others can also achieve external excitation of the converter Arrangements are used. A also proves to be particularly advantageous for this asynchronous single armature converter, as this on the one hand the ratio of the primary and secondary stress component is kept constant, which increases stability of the converter operation is of great importance, and on the other hand a falling Has characteristic. When the speed drops, there is also a steep drop in load enter. To avoid equalizing currents in the control circuit, protective means are used, z. B. resistors, chokes o. The like. Provide. It may also be appropriate under certain circumstances ; be to equip the machines of the headset with additional flywheels. to .the Control against secondary-side disturbances, e.g. B. switching surges in the secondary AC network to make insensitive.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Anlassen von Umrichtern, deren Entladungsstrecken von einer Spannung gesteuert werden, die der zu ,erzeugenden Wechselspannung entspricht, unter Verwendung einer an sich bekannten Steuerschaltung, die von dem vom Umrichter gespeisten Netz unabhängig ist (Fremderregungssteuersch altung ),und einer an sich -ebenfalls bekannten Steuerschaltung, die an das vom Umrichter gespeiste Netz angeschlossen ist (Netzerregungssteuerschaltung), dadurch gekennzeichnet, daß während des Anlassens zunächst die Fremderregungssteuerschaltung und nach Anschaltung des Umrichters an das von dem Umrichter gespeiste Netz die Netzerregungssteuerschaltung zur Lieferung der Steuerspannung von Sekundärfrequenz benutzt wird. PATENT CLAIMS: i. Method for starting converters, the discharge paths of which are controlled by a voltage that corresponds to the alternating voltage to be generated, using a control circuit which is known per se and which is independent of the mains supplied by the converter (separate excitation control circuit), and also a control circuit per se known control circuit, which is connected to the network fed by the converter (network excitation control circuit), characterized in that the external excitation control circuit is used during starting and, after the converter is connected to the network fed by the converter, the network excitation control circuit is used to supply the control voltage of the secondary frequency. 2. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der die Fremdsteuerspannung liefernde Generator zwei Antriebe besitzt, und zwar einen Gleichstromantrieb und einjen vom Primärnetz gespeisten Wechselstromantrieb. 2. Arrangement for performing the method according to claim i, characterized characterized in that the generator supplying the external control voltage has two drives owns, namely a direct current drive and one fed by the primary network AC drive. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstromantrieb des Steuerspannungsgenerators ein Asynchronmotor ist. ¢. 3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the AC drive of the control voltage generator an asynchronous motor is. ¢. Anordnung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker- und der Feldkreis der Gleiclistromantriebsmaschine regelbar sind. Arrangement according to claim z, characterized in that the anchor and the Field circle of the Gleiclistromantriebsmaschine are controllable. 5. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fremderregung des Umrichters ein vom Primärnetz gespeister asynchroner Einankerumform@er benutzt wird.5. Order to exercise of the method according to claim i, characterized in that for external excitation of the Converter an asynchronous single-armature converter fed by the primary network is used.