Anordnung zur Dämpfung der durch die Gesamtanlage im Umrichterbetrieb
bedingten Schwingungen Bei Gleich- und Wechselrichtern sind die bei der Spannungsbildung
entstehenden Oberwellen »im wesentlichen von der Frequenz des speisenden oder zu
speisenden Netzes und der Phasenzahl bzw. Anzahl der Entladungsstrecken sowie der
den Entladungsstrecken zugeordneten Höhe der einzelnen Phasenspannungen abhängig.
Dieser proportionale Zusammenhang zwischen Phasenzahl und Oberwellen bei den bisher
genannten Stromrichtern rührt daher, daß die Ablösung der einzelnen Entladungsstrecken
in regelmäßigen, gleichen Zeitabständen erfolgt. Im Gegensatz hierzu ist bei den
Umrichtern zufolge der Eigenart der Spannungsbildung (Forderung der möglichst genauen
Annäherung der erzeugten Spannung an die Sinusform) die Arbeitsdauer der einzelnen
Entladungsstrecken verschieden groß. Aus diesem Grunde neigen die Umrichter dazu,
eine Schwingung auszubilden, deren Frequenz durch die Scheinwiderstände der Transformatoren
und Drosselspulen sowie des Netzes und der daran angeschlossenen Einrichtungen bestimmt
ist. Soweit aber Umrichter zwangsweise mit gleichlanger Brenndauer der einzelnen
Entladungsstrecken arbeiten, erzeugen sie eine rechteckförmige Spannung, die bekanntlich
ebenfalls alle ungeradzahligen Harmonischen enthält. Es sind bereits Anordnungen
bekanntgeworden, die die bei Stromrichtern auftretenden Oberwellen mit Hilfe von
Siebkreisen oder auch nur von Kondensatoren schwächen; man erreicht dabei eine Unterdrückung
oder Schwächung der den Siebkreisen entsprechenden Resonanzfrequenz. Der Umrichter
bildet dann eine sehr starke Oberwelle aus, die der Spannungsresonanz des gesamten
angeschlossenen Hauptstromkreises, bestehend aus Transformatorinduktivität und den
unter Umständen vorgeschalteten Drosseln, zusammen mit dem gesamten oftmals kapazitiven
Scheinwiderstand der Resonanzkreise und des Netzes entspricht. Beträgt z. B. bei
einer Frequenz von 25o Hz der induktive Scheinwiderstand des Einphasentransformators
eines Umrichters einschließlich der Drosseln 5o Ohm und der kapazitive Scheinwiderstand
der Resonanzkreise
einschließlich des Netzes ebenfalls 5o Ohm,
so kommt eine Schwingung mit dieser betrettenden Frequenz von 2,50 Hz zur
2@usbildung. Der Strom erreicht hierbei einen Wert, der nur durch die im allgemeinen
kleinen Ohmschen Widerstände begrenzt ;wird. Dadurch wird eine unerwünschte Belastung
der Kondensatoren, wie vor allem auch des Umrichters, verursacht. Es ist daher bereits
eine Anordnung zur Dämpfung der durch die Gesamtanlage bedingten Schwingung bekanntgeworden.
die in Abb. i dargestellt ist. Die vom Umrichter i an das Netz 2 gelieferte Spannung
wird durch Siebkreise 3 und q. geglättet, wobei z. B. der Siebkreis 3 für eine niedrigere
Frequenz, etwa 3oo Hz, als Kreis.a. etwa 6oo Hz, ausgelegt und damit der erstgenannte
der Grundfrequenz von 25o Hz am nächsten sei. Durch die Einschaltung des Widerstandes
R wird der durch die Eigen Schwingung des gesamten Uinrichterstromkreises einschließlich
der Induktivität LT,, des Einphasentransformators hervorgerufene Strom wesentlich
gedämpft, aber gleichzeitig auch die Wirksamkeit des betreffenden Siebkreises in
bezug auf seine Resonanzfrequenz herabgesetzt, d. h. die Wirkung des betreffenden
Siebkreises ist nur unvollkommen, da nunmehr kein vollkommener Kurzschluß für die
betreffende Oberwelle vorliegt und deshalb ein dem Ohmschen Spannungsabfall entsprechender
Anteil der Oberwelle in der Umrichterausgängsspannung enthalten ist.Arrangement for damping the vibrations caused by the entire system in converter operation. With rectifiers and inverters, the harmonics that arise when the voltage is generated are »essentially dependent on the frequency of the supplying or to be fed network and the number of phases or number of discharge paths as well as the height assigned to the discharge paths individual phase voltages dependent. This proportional relationship between the number of phases and harmonics in the converters mentioned above is due to the fact that the individual discharge paths are replaced at regular, equal time intervals. In contrast to this, because of the nature of the voltage generation (requirement of the most accurate possible approximation of the generated voltage to the sinusoidal shape), the working time of the individual discharge paths varies in the converters. For this reason, the converters tend to develop an oscillation, the frequency of which is determined by the impedance of the transformers and reactors as well as the network and the devices connected to it. If, however, converters are forced to work with the individual discharge paths burning for the same length, they generate a square-wave voltage which, as is well known, also contains all odd-numbered harmonics. Arrangements have already become known which weaken the harmonics occurring in converters with the aid of filter circuits or even just capacitors; a suppression or weakening of the resonance frequency corresponding to the filter circles is achieved. The converter then forms a very strong harmonic, which corresponds to the voltage resonance of the entire connected main circuit, consisting of transformer inductance and the possibly upstream chokes, together with the entire often capacitive impedance of the resonance circuits and the network. Is z. B. at a frequency of 25o Hz the inductive impedance of the single-phase transformer of a converter including the chokes 5o ohms and the capacitive impedance of the resonance circuits including the network also 5o ohms, then an oscillation with this frequency of 2.50 Hz is formed . The current reaches a value that is only limited by the generally small ohmic resistances. This causes an undesirable load on the capacitors and, above all, on the converter. An arrangement for damping the vibration caused by the overall system has therefore already become known. which is shown in Fig. i. The voltage supplied by the converter i to the network 2 is passed through filter circuits 3 and q. smoothed, with z. B. the filter circuit 3 for a lower frequency, about 300 Hz, as Kreis.a. about 600 Hz, and thus the former is closest to the basic frequency of 25o Hz. By switching on the resistor R, the current caused by the inherent oscillation of the entire Uinrichterstromkreis including the inductance LT ,, of the single-phase transformer is substantially dampened, but at the same time the effectiveness of the filter circuit in question is reduced with regard to its resonance frequency, i.e. the effect of the filter circuit in question only imperfect, since now there is no complete short circuit for the harmonic in question and therefore a proportion of the harmonic corresponding to the ohmic voltage drop is contained in the converter output voltage.
Zweck der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden, also die
durch die Gesamtanlage bedingte Schwingung zu dämpfen und dabei die zur Unterdrückung
der Oberwellen des Umrichters vorgesehenen Siebkreise in ihrer vollen Wirksamkeit
zu helassen. Erfindungsgemäß wird in der Zuleitung vom Umrichter zum Netz ein Widerstand
angeordnet, dem eine Drosselspule parallel liegt. Die Größenverhältnisse der beiden
Schaltelemente müssen dabei so sein, daß der der Eigenschwingung der Umrichteranlage.
entsprechende höherfrequente Strom infolge des verhältnismäßig hohen Ohnischen Widerstandes
in der Hauptleitung stark gedämpft wird, daß aber der grundfrequente Strom durch
die parallel geschaltete Drosselspule mit verhältnismäßig kleiner Induktivität fast
widerstandslos fließt. Eine Anordnung nach der Erfindung ist in Abb. 2 dargestellt.
Es liegt der Widerstand in der Ztileitung vom Einphasentransformator zu den Resonanzkreisen
und damit zum -Netz. Parallel zum Widerstand R liegt zur Führung des Grundwellenstromes
(z. B. von i6->/3 Hz) eine Drosselspule I_. Es kann unter Umständen zweckmäßig sein,
Dämpfungswiderstand und Drosselspule und auch die Resonanzkreise statt in dein .1,usgangskreis
des Umrichters in einem geeigneten Zwischenkreis, z. B. auf der Primärseite des
Einphasentransformators, anzuordnen.The purpose of the invention is to avoid this disadvantage, so the
to dampen the vibration caused by the overall system and thereby suppress the vibration
the harmonics of the converter provided filter circles in their full effectiveness
to let. According to the invention, there is a resistor in the feed line from the converter to the network
arranged, which is a choke coil in parallel. The proportions of the two
Switching elements must be such that the natural oscillation of the converter system.
corresponding higher frequency current due to the relatively high Ohnic resistance
is strongly attenuated in the main line, but that the fundamental frequency current through
the choke coil connected in parallel with a relatively small inductance almost
flows without resistance. An arrangement according to the invention is shown in FIG.
The resistance lies in the central line from the single-phase transformer to the resonance circuits
and thus to the network. Parallel to the resistor R is to guide the fundamental wave current
(e.g. from i6 -> / 3 Hz) a choke coil I_. It may be useful under certain circumstances
Damping resistor and choke coil and also the resonance circuits instead of in your .1, output circuit
of the converter in a suitable intermediate circuit, e.g. B. on the primary side of the
Single-phase transformer to be arranged.