CH183048A - Verfahren zum Betrieb einer gittergesteuerten Umrichteranlage, die ein Mehrphasennetz mit einem zeitweise ohne erregenden Taktgeber arbeitenden Einphasennetz kuppelt. - Google Patents

Description

  Verfahren zum Betrieb einer gittergesteuerten     Umriehteranlage,    die ein     Nehrphasen-          netz    mit einem zeitweise ohne erregenden Taktgeber arbeitenden     Einphasennetz     kuppelt.    In Anlagen zur Kupplung eines Mehr  phasennetzes mit einem     Einphasennetz    mit  Hilfe eines gittergesteuerten Umrichters hat  man     angegeben,    die Steuerung so vorzuneh  men, dass .die vom Umrichter     gelieferte    Span  nung     Rechteckform    besitzt.

   Um die Dreh  stromleistung bei pulsierender Einphasen  leistung konstant zu halten, hat man     weiter     angegeben,     Induktivitäten    und Kapazitäten  auf der     Einphasenseite    .des     Umrichters    ein  zubauen,

   wobei die     Induktivitäten    die Diffe  renz zwischen der     Umrichterspannung        recht-          eckförmiger    Kurvenform     und    der     sinus-          förmigen        Einphasenspannung    des Einphasen  netzes und die Kapazitäten die Differenz  zwischen dem     Umrichterstrom        rechteckför-          miger    Kurvenform und dem Netzstrom       sinusförmiger    Kurvenform aufnehmen.

   Eine  solche Schaltung ist in     Abb.    1 beispielsweise  dargestellt, wo in der Kathodenleitung des  Umrichters eine Drossel und parallel zum       Einphasentransformator    ein Kondensator ge-    schaltet .ist. Hierbei ist vorausgesetzt,     dass     die Frequenz der durch den Umrichter     ge-          kuppelten    Netze durch parallel arbeitende  Generatoren gehalten wird.

   Fällt zeitweise  der Generator auf der     Einphasenseite    aus,  das heisst arbeitet die     Umrichteranlage    ohne  erregenden Taktgeber am     Einphasennetz,    so  wird die     Einphasenfrequenz    irgend einen  gegenüber dem Normalwert     veränderten     Wert - annehmen. Durch den Ausfall     des     Generators wird im allgemeinen auch die  Spannung des     Einphasennetzes    verändert.  



  Gegenstand der Erfindung ist     nun    ein  Verfahren, welches die     Aufrechterhaltung     des Betriebes der     Umrichteranlage    ermög  licht, wenn das     Einphasennetz    zeitweise ohne  erregenden Taktgeber     (Synchrongenerator)     arbeitet.

   Nach dem Verfahren gemäss der Er  findung sollen die zusammen einen Schwin  gungskreis bildenden Elemente,     nämlich     Kapazität des Umrichters und die durch die  Gittersteuerung bestimmte     Induktivität    des-      selben,     Induktivität    des     Einphasentransfor-          mators,    sowie     Induktivität    und Kapazität  des     Einphasennetzes    einerseits derart ein  gestellt werden, dass die Eigenfrequenz     dieses          Schwingungskreises    gleich der normalen  Betriebsfrequenz des     Einphasennetzes    ist,  anderseits aber so eingestellt werden,

       .dass    die  Spannung des     Einphasennetzes    bei Ausfallen  des Generators auf der     Einphasenseite    an  genähert. konstant gehalten wird.  



  Die Frequenz des     Einphasennetzes        is        l     durch die Eigenfrequenz des Schwingungs  kreises, dessen Elemente oben aufgezählt  sind, gegeben. Fasst man alle     Kapazitäten     zur resultierenden Kapazität C und alle       Induktivitäten    zur resultierenden     Induk-          tivität    L zusammen, so gilt die     bekannte     Resonanzgleichung     co'    .     L    . C = 1. Man er  kennt aus dieser Gleichung, dass die gleiche  Frequenz     co    für verschiedene Werte von L  und C erhalten wird, sofern ihr Produkt  obiger Gleichung genügt.

   Von diesen vielen  Möglichkeiten gibt es aber eine, bei der       gleichzeitig    die     gewünschte        Einphasenspan-          nung        auftrifft.    Die resultierende Kapazität  und     Induktivität    werden derart geregelt,     dass     gerade diese bestimmten Werte von L und C  erreicht werden. Es ergibt sich aber daraus,  dass es im allgemeinen nicht genügen wird,  nur die Kapazität oder nur die     Induktivität     zu regeln, sondern dass beide geregelt werden  müssen, um die voneinander unabhängigen       Betriebsgrössen,    Frequenz und Spannung,  einhalten zu können.  



  In den     Abb.    2 bis 5     bedeutet    a das Dreh  stromnetz, b das     Einphasennetz    und e .das  Entladungsventil mit Gas- oder Dampf  entladungsstrecke und mit Anoden, Kathode  und den Anoden vorgelagerten Steuergittern.  Das Ventil wird aus dem Drehstromnetz  über den Transformator d gespeist. Das Ein  phasennetz sei zeitweise durch einen in der  Abbildung nicht     dargestellten,    taktgebenden  Generator erregt. Mit f ist der Einphasen  transformator bezeichnet.

   L ist die zum  Beispiel in die Kathodenleitung gelegte  Drossel, und C,     Ci,        C2,        C3    sind parallel zu  den Wicklungen des Einphasentransforma-         tors    gelegte     Kondensatoren.    Die Frequenz  und die Spannung des     Einphasennetzes    sind  so lange konstant, als der am Einphasen  netz b hängende und als Taktgeber dienende  Synchrongenerator in Betrieb ist.

   Ändern  sich nun infolge     Ausfallens    des Generators  am     Einphasennetz    die Kapazität und     Induk-          tivität    desselben, so müssen diese Ände  rungen am Umrichter kompensiert werden,  damit stets die     Resonanzbedingung,des    oben  bezeichneten :Schwingungskreises für .die Be  triebsfrequenz des     Einphasennetzes    erfüllt  und dessen Spannung angenähert konstant  bleibt.  



  Die Änderung einer einzelnen Konstan  ten des Schwingungskreises kann auf ver  schiedene     Arten    erfolgen. Beispielsweise  kann nach     Abb.    2 der Wert der Kapazität  des Schwingungskreises durch Zu- und Ab  schalten einzelner     Kondensatorelemente    C2,       C3    mittels Schalter     S2,   <B>8,</B> geändert werden.

    Die wirksame Kapazität kann nach     Abb.    3  auch durch     Anzapfungen    am Einphasen  transformator f geregelt werden. Ähnlich  wie     Abb.    3 wirkt die Schaltung -der     Abb.    4,  wo das     Übersetzungsverhältnis    des Ein  phasentransformators f geändert wird. An  statt die Kapazität C selbst zu regulieren,  kann auch parallel zu derselben eine regu  lierbare Drossel g eingeschaltet werden, wie  dies in     Abb.    5 gezeigt ist. Es kann ebensogut  eine zusätzliche     Induktivität    in Reihe zur  Kapazität     geschaltet    werden.

   Zur Änderung  der     Induktivität    kann die     Magnetisierungs-          charakteristik    des     Einphasentransformators     verändert werden. In     Abb.    6 bedeutet a die  normale     Magnetisierungskurve    eines Ein  phasentransformators, und der Punkt P ent  spricht der Betriebsspannung. Auf der     AU,'-          Achse    kann dann der     Magnetisierungsstrom     des Transformators direkt abgelesen werden.  Soll der     Magnetisierungsström    grösser wer  den, so wäre eine beträchtliche Erhöhung der       Betriebsspannung    erforderlich.

   Um .dies zu  verhüten, kann durch     Verwendung    von spe  ziallegierten Blechen die     Magnetisierungs-          kurve    des     Einphasentransformators    nach  Kurve     ss    eingestellt werden. Steigt die Ein-           phasenspannung    nur wenig über die Span  nung des Betriebspunktes P, so erhöht sich  der     Magnetisierungsstrom    .des Transforma  tors ganz beträchtlich.

   Auf     :diese    Weise er  folgt eine automatische Kompensation der       Induktivität    des Schwingungskreises in     Ab-          liängigkeit    der     Einphasenspannung.    Man  kann die     Magnetisierungscharakteristik    des       Einphasentransformators    f auch dadurch  verändern, dass man eine zusätzliche Gleich  strommagnetisierung vorsieht und diese ver  änderbar macht. Zur Veränderung :der     Ma,g-          netisierungscharakteristik    des Einphasen  transformators kann man auch einen regel  baren Luftspalt im Eisen vorsehen.  



       Bekanntlich    wird zur Regelung der an  das     Einphasennetz    abgegebenen     Umriehter-          leistung    und zwecks guter     Kommutierung     die Kommutation von einem System auf das  andere System vollzogen, bevor die Ein  phasenspannung :durch Null geht. Dies ist  in     Fig.    7     dargestellt,    wo E die Spannung des       Einphasennetzes    und J den vom Umrichter  abgegebenen Strom darstellt. Die Netzspan  nung geht im Punkte B durch Null und der       Umriehterstrom    im Punkte A.

   Die Kommu  tation :des     Umrichterstromes    erfolgt im  Punkte A, und es ergibt sich die Phasen  verschiebung     y.    Diese     Vorverschiebung        y     des abgegebenen Stromes gegenüber der  Netzspannung entspricht einer induktiven  Belastung des     Einphasennetzes        resp.    des       Kondensators.    Der dieser     Voreilung        entspre-          ehende    Blindstrom des Kondensators wird  nicht an das     Einphasennetz        abgegeben    und  wird somit nicht :

  durch die     Induktivität    des       Einphasennetzes    kompensiert. Es     ist    deshalb  notwendig, bei     Bestimmung,der    Netzfrequenz  diese zusätzliche induktive Belastung zu be  rücksichtigen. Anderseits kann aber gerade  durch Regelung dieser     Voreilung    eine Fein  regelung einer der zu regelnden Grössen :des  Schwingungskreises erreicht werden. Diese  Regelung erfolgt durch Einstellung Teils der Gittersteuerung, der syn  chron mit der     Einphasennetzfrequenz    arbeitet.

    Durch Verstellung des Teils der -Steue  rung, der synchron mit dem     Dreiphasennetz       arbeitet, kann .die durch erstere Verstellung  veränderte Leistung wieder auf :den Soll  wert eingestellt werden.  



  Zur Ausübung des Verfahrens kann die       Umrichteranlage    mit selbsttätig wirkenden  Mitteln versehen sein, zum     Beispiel    mit  einem Frequenz- und einem Spannungs  regler, die die Betriebsfrequenz     bezw.    die  Betriebsspannung durch Beeinflussung der  resultierenden Kapazität und     Induktivität     der Anlage     selbsttätig    aufrecht erhalten.  Diese Regler können entweder getrennt oder  gemeinsam auf mindestens zwei der ver  änderlichen Grössen     des    Schwingungskreises  wirken.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum Betrieb einer gitter gesteuerten Umrichteranlage, die ein Mehrphasennetz mit einem zeitweise ohne erregenden Taktgeber (Synchron generator) arbeitenden Einphasennetz kuppelt und bei der Induktivitäten ver wendet werden, um die Differenz zwi schen der Umrichterspannung recht eckiger Kurvenform und der sinusför- migen Spannung des Einphasennetzes und Kapazitäten,

   um die Differenz zwi schen dem U mrichterstrom rechteckiger Kurvenform und dem Netzstrom sinus- förmiger Kurvenform aufzunehmen, :da durch gekennzeichnet, dass die zusammen einen Schwingungskreis bildenden Ele mente, nämlich Kapazität des Umrich ters und die durch die Gittersteuerung bestimmte Induktivität desselben, Induk- tivität des Einphasentransformators, so wie Induktivität und Kapazität des Ein phasennetzes einerseits derart eingeste111, werden,

   dass die Eigenfrequenz dieses Schwingungskreises gleich der normalen Betriebsfrequenz des Einphasennetzes ist, anderseits aber so eingestellt werden, dass die Spannung des Einphasennetzes bei Ausfallen des Generators auf der Ein phasenseite angenähert konstant gehalten wird. II. Umrichteranlage zur Ausübung des Ver fahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie selbsttätig wir kende Mittel aufweist, welche die für die Aufrechterhaltung des Betriebes er forderliche Änderung der elektrischen Grössen der Anlage vornehmen. UNTERANSPRüCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass zur Einstel lung einer der . genannten Betriebs grössen in der Anlage angeordnete Kon densatoren verwendet werden. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass zur Einstel lung einer der genannten Betriebsgrössen .die Übersetzung des Einphasentransfor- mators geändert wird. . Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass zur Einstel lung einer der genannten Betriebsgrössen parallel zu den Kapazitäten zusätzliche Induktivitäten geschaltet werden.

   4. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass zur Einstel lung einer der genannten Betriebsgrössen in Reihe zu den Kapazitäten zusätzliche Induktivitäten geschaltet werden. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass zur Einstel lung einer der genannten Betriebsgrössen die Magnetisierungscharakteristik des Einphasentransformators geändert wird. G.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass zur Einstel lung einer der genannten Betriebsgrössen eine zusätzliche Gleichstromvormagneti- sierung des Kernes des Einphasentrans- mators verändert wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch .gekennzeichnet, dass zur Einstel lung einer der genannten Betriebsgrössen die Magnetisierung des Kernes des Ein phasentransformators durch Veränderung eines Luftspaltes erfolgt. B.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass zur Einstel lung der durch die Gittersteuerung be stimmten Induktivität des Umrichters der von der Sekundärfrequenz abhängige Teil der Gittersteuerung eingestellt wird. 9. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass zur Einstel lung der Einphasenspannung der von der Primärfrequenz abhängige Teil der Gittersteuerung geregelt wird.