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Verfahren zum Betrieb von Stromrichtern.
Bei der Energieübertragung mit Hilfe von gittergesteuerten Entladungsstrecken, insbesondere bei der Umformung von Gleich-in Wechselstrom und von Wechselstrom in solchen anderer Frequenz, oder aber auch bei der Hochspannungübertragung wird mit Vorteil eine zusätzliche Kommutierungseinrichtung verwendet, so wie das bereits mehrfach (vgl. hiezu die deutschen Patentschriften Nr. 634,978, 653673 und die französische Patentsehrift Nr. 809221) angegeben wurde. Dabei kann ein Kondensator, ein Schwingkreis oder auch eine Kommutierungsmaschine Verwendung finden.
Zweckmässigerweise wird die Kommutierungseinrichtung über gittergesteuerte Entladungsstrecken mit Dampfoder Gasfüllung jeweils im Augenblick der Kommutierung bzw. kurz vorher angeschaltet, und kurz nach dem Abklingen des Kommutierungsstromstosses wieder abgeschaltet. Die Bemessung der Kommutierungseinrichtung erfolgt dabei entsprechend der normalen Belastung der betreffenden Umformungseinriehtung. Es hat sich nun gezeigt, dass bei stark induktiver Last diese Kommutierungseinrichtungen gelegentlich versagen. Selbst eine übermässig grosse Bemessung der Kommutierungs- einrichtung, weit über die normale Grösse hinaus, kann ein derartiges gelegentliches Versagen nicht verhüten. Tritt nun ein solches Versagen auf, so ist der gesamte Betrieb der Umformungsanlage in Frage gestellt, da dann z.
B. ein Wechselrichter kippt bzw. bei einem Umrichter derartige Überströme auftreten, dass die Überstromschutzeinrichtung anspricht und die Umrichteranlage vollständig abge- schaltet wird.
Der Grundgedanke vorliegender Erfindung ist der, das gelegentliche Versagen der Kommutierungseinrichtung zuzulassen und dafür Mittel vorzusehen, die trotzdem ein Weiterarbeiten der Umformungseinrichtung, sei es unter kurzzeitigem Verzicht auf die Güte der Kurvenform der erzeugten Spannung, sei es mit Hilfe einer ganz kurzen Unterbrechung des normalen Betriebes, gewährleisten.
An Hand der Figuren soll der Erfindungsgedanke an verschiedenen Beispielen aus dem Stromrichtergebiet erläutert werden.
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ladungsstrecken bekanntlich je nach der vorliegenden Energierichtung Gleich-oder Wechselrichterimpulse zugeführt werden. Es wird nun angenommen. dass zufolge stark induktiver Last die Kommutierungseinrichtung versagt. In Abhängigkeit von dem dann auftretenden Überstrom werden nun gemäss der Erfindung alle den Gittern des Umrichters zugeführten Gleichrichterimpulse unterdrückt.
Es wird dann die vom Umrichter erzeugte Spannung gemäss der Kurve t,'E'verlaufen, wobei der Nulldurchgang der Spannung nicht wie gefordert beim Zeitpunkt t1 erfolgt, sondern zur Zeit t2 ; das bedeutet also, dass im Augenblick des Versagens der Kommutierungseinrichtung der Umrichter gewissermassen für kurze Zeit starr arbeitet. Nimmt man an, dass die dargestellte Kurvenform U E der Sollkurve entspricht, so kann bei Versagen der Kommutierungseinrichtung der Überstrom einen vorher bestimmbaren Wert nunmehr nicht überschreiten. Dieser Überstrom ist der in der Figur dargestellten schraffiert gezeichneten Spannungsfläche proportional.
Es gelingt also trotz Versagens der Kommutierungseinrichtung den Umrichterbetrieb unter kurzzeitigem Verzicht auf gute Annäherung der
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Ist-an die Sollkurve, aufrecht zu erhalten. Stellt die in Fig. 1 dargestellte Kurve die Teilspannung eines Mehrfachumrichters dar, so kann z. B. die Verschlechterung der Kurvenform dadurch wieder ausgeglichen werden, dass eine der zeitlieh lärgcr arbeitenden andern Teilspannungen entsprechend geändert wird und kürzer arbeitet (vgl. z. B. die französische Patentschrift Nr. 817725). In Fig. 2
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anordnung dar.
Die Umformungseinrichtung besteht aus einem bekannten mehrphasigen Gleichriehter G sowie einem Parallelwechselrichter mit Kommutierungssehwingkreis W, so wie er etwa in der französischen Patentschrift Nr. 817725 näher erläutert ist. Im GIeiehstromzwischenkreis 5, 6 ist eine Drossel D eingeschaltet. Mit 7 soll der gesamte Gittersteuerungsmechanismus für den Gleiehriehtel G angedeutet werden. Versagt nun die Kommutierungseinrichtung des Wechselrichters IT, so tritt ein Gleichstromkurzschluss des Wechselrichters ein, der Wechselrichter kippt.
In Abhängigkeit von dem in der Drossel D auftretenden ubernormalen Spannungsabfall erhält die Gittersterungseinrichtung 7 einen derartigen Impuls, dass alle Gitter des Gleichrichters G gesperrt werden und damit die Gleichstromzufuhr zum Wechselrichter unterbrochen wird. Infolge dieser Unterbrechung hört auch der Gleichstromkurzsehluss des Wechselrichters auf, der Überstrom an der Drossel geht zurück und die Sperrwirkung an den Gittern des Gleichrichters wird in dem Masse geringer, in dem der Überstrom in der Drossel D abklingt : die Umformungseinrichtung arbeitet wieder ordnungsgemäss.
Es empfiehlt sieh, die Einschaltung der Gleichspannung allmählich vorzunehmen, etwa dadurch, dass die Gitter des Gleichrichters zuerst nur teilweise ihre Sperrwirkung aufgeben, damit bei abermaligem Versagen der Kommutierungseinrichtung nicht gleich der volle Kurzschlussstrom fliesst.
Wie bereits ausgeführt wurde, genügt es, beim Versagen der Kommutierungseinrichtung eines Wechselrichters kurzzeitig die Gleichstromzuführung zu unterbrechen. An und für sich würde es daher genügen, in den Gleichstromzuführungen eines Wechselrichters einen Unterbrechungssehalter vorzusehen, der kurzzeitig die Gleichstromzufuhr unterbricht, u. zw. so lange, bis der Gleichstrom- kurzschluss im Wechselrichter erloschen ist. Durch den Schalter würde dann sofort wieder die volle Gleichspannung am Wechselrichter liegen.
Ist jedoch die Unterbieehung, die durch den Schalter hervorgerufen wird zu kurz, oder aber versagt die Kommutierungseinrichtung abermals, so würde das Einschalten der vollen Gleichspannung die im Wechselrichter arbeitenden Entladungsstrecken erheblich gefährden. Bei einem selbständig arbeitenden Wechselrichter werden daher gemäss der Erfindung die in Fig. 4 vorgesehenen Einrichtungen benutzt. In der Figur wird mit 1 : 3 ein Parallelwechselrichter bezeichnet, von dem nur die primäre Transformatorwicklung 14 bezeichnet wurde. Dem Wechsel-
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zu diesem Schalter 8 liegt, in Reihe mit einem Vorwiderstand 12, ein weiterer Schalter 9.
Der Schalter 8 wird durch die vom Wechselrichter erzeugte Ausgangsspannung des Transformators 14 betätigt bzw. gehalten, während die Stromspule 11 des Schalters 9 erst im Falle des Versagens der nicht gezeichneten Kommutierungseinrichtung vom Hauptstrom durchflossen wird. Tritt beim Versagen der Kommutierungseinrichtung das Kippen des Wechselrichters ein, so entfällt die im Transformator 14 auftretende Wechselspannung und der Schalter 8 öffnet sich. Es fliesst dann ein Strom durch den Vorwiderstand 12 und die Stromspule 11 des bisher offenen Schalters 9 nach dem Gleichrichter hin, so dass mit einer gewissen einstellbaren Verzögerung dem Wechselrichter eine gegenüber dem normalen Betrieb verringeite Gleichspannung zugeführt wird.
Arbeitet nun der Wechselrichter mit dieser verringerten Gleichspannung einwandfrei, so schliesst auch die Spannungsspule wieder den Schalter 8 und der Normalbetrieb des Wechselrichters ist wieder hergestellt. Zweckmässigerweise bemisst man die Auslösezeiten der beiden Schalter 8 und 9 verschieden, u. zw. so, dass der Schalter 8 sofort nach dem Auftreten des Gleiehstromkurzsehlusses und dem Verschwinden der erzeugten Weehselspannung anspricht, während der Schalter 9 dann mit einer derartigen Zeitverzögerung geschlossen wird, dass der Kippvorgang des Wechselrichters bereits sein Ende gefunden hat.
Das Wiedelanlassen des Schalters 8 geschieht dann ebenfalls mit einer gewissen Zeitverzögerung, so dass weitere, etwa bei dem Betrieb mit verringerter Gleichspannung auftretende Fehlkommutierungen stets so lange nur mit der verringerten Spannung betrieben werden, bis ein einwandfreier Betrieb wieder hergestellt ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Aufrechterhaltung des Betliebes von mit Zwangskommutierungseinrichtungen versehenen Wechselrichtern. auch beim fehlerhaften Arbeiten dieser Zwangskommutierungseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung der speisenden Gleichspannung in Abhängigkeit von der erzeugten Wechselspannung kurzzeitig unterbrochen wird und das Wiedereinschalten mit verminderter Gleichspannung erfolgt.