Anordnung zur Steuerung von elastischen Umrichtern. Bei Umrichtern, das heisst Einrichtungen zur unmittelbaren Frequenzumformung mit tels gesteuerter Entladungsstrecken, vorzugs weise gittergesteuerter Dampf- oder Gasent- ladungsstrecken, muss man den verschieden artigen Betriebsverhältnissen Rechnung tra gen. Das bedingt im allgemeinen, dass jede Entladungsstrecke in der einen Halbwelle der niederfrequenten Spannung gemäss den Bedingungen des Gleichrichterbetriebes, in der andern Halbwelle der niederfrequenten Spannung gemäss den Bedingungen des Wechselrichterbetriebes zu steuern ist.
Um ein genaues Arbeiten zu erzielen, ist es bei Verwendung gittergesteuerter Entladungs strecken zweckmässig, die Gitterspannung möglichst finit rechteckförmigen Spannungen zu steuern.
Ehe das Wesen der Erfindung erläutert wird, sei kurz das Wichtigste über Umrich ter an Hand der Schaltung nach Fig. 1 ge schildert. Der Umrichter enthält einen Mehr- phasentransfürmator ss mit einer Vieleck wicklung, die an das höherfrequente Dreh stromnetz angeschlossen ist, und mit zwei mit den beiden Gruppen von gittergesteuer ten Dampf- oder Gasentladungsstrecken <B>1'...</B> 3' und 1" . . . 3" verbundenen Sternwicklun gen und einen mit dem niederfrequenten Ein phasennetz verbundenen Transformator 7.
Wie man erkennt, kann man die Entladungs strecken zu einem mehranodigen Entladungs gefäss mit gemeinsamer Kathode zusammen fassen. Die Einrichtung 5 mit den zusätz lichen Entladungsstrecken 4' und 4" möge zunächst ausser Betacht bleiben. Die Steuer bedingungen für die Entladungsstrecken 1'. .. 3' und 1" . . . 3" sollen nunmehr in Ver bindung mit Fig. 2 erläutert werden.
Im obern Teil sind bei Zugrundelegung einer trapezförmigen oder rechteckförmigen Span nungskurve die Steuerverhältnisse für nicht ausgezeichneten Betrieb (vergl. Schweizer Patentschrift Nr. 173 887) angegeben. Man erhält einen Kurvenverlauf G für die nie derfrequente Einphasenspannung. Die schraf fierten Bereiche mit den zugehörigen Ziffern stellen die Zeiten dar, in denen die be treffenden Entladungsstrecken gemäss dem Gleichrichterbetrieb arbeitsbereit gehalten werden.
Die nur einmal gezeichnete Linie K soll das Bezugspotential der Kathode dar stellen, während die Linie 0 ein durch eine Vorspa-nnung geliefertes Potential ist, das für eine Sperrung ausreicht. Im mittleren Teil ist der entsprechende Kurvenverlauf -T' für Wechselrichterbetrieb, gemäss welchem eine in den Entladungsstrecken bestehende Entladung mit Hilfe eines Kommutierungs- kondensators zum Löschen gebracht wird, mit den ähnlichen schraffierten Zeitteilchen für die zweigestrichene Gruppe von Eni- ladungsstrecken dargestellt.
Da nun die Kurvenverläufe G und TV sich spiegelbild lich nicht decken, ergeben sich bekanntlich betriebsmässig innere Kurzschlussströme, die zur Folge haben. dass die Gesamtspannung den Kurvenverlauf E annimmt. Beim starren T?mrichter, bei dem das Frequenzverhältnis konstant ist, lassen sich sämtliche Arbeits bedingungen, insbesondere auch die Kurven form der Gitterspannung, genau festlegen. Beim elastischen Umrichter hingegen, bei dem das Frequenzverhältnis gerade nicht konstant ist, lassen sich die Arbeitsbedin gungen nicht beliebig genau festlegen.
So kann es vorkommen, dass der Nulldurchgang der sekundären, niederfrequenten Spannung und damit das Ende der Gleichrichter- und Wechselrichterimpulse mit dem Ende einer der Impulse beispielsweise für l.' . . . 3' nicht zusammenfällt. Beim elastischen Umrichter- betrieb ergibt sich somit als neue Forderung, dass die Gleichrichter- bezw. Wechselrichter impulse einer Gruppe von Entladungsstrek- ken jederzeit plötzlich aussetzen können.
Vorliegende Erfindung erstrebt einen elastischen Umrichterbetrieb, der alle betrieb lichen Forderungen möglichst genau erfüllt, und sieht zu diesem Zweck ausser den für Gleich- und Wechselrichterbetrieb vorgese henen Steuereinrichtungen solche für die Kommutierung vor, die einerseits die Gleich Wechselrichtersteuerung zu beliebig wähl barem Zeitpunkt zu beeinflussen gestatten, anderseits jederzeit den Nulldurchgang der niederfrequenten Spannung ermöglichen.
Dies lässt sich zum Beispiel mit Hilfe zweier verschiedener Arten von Entladungs strecken durchführen, nämlich mit Entla dungsstrecken für den Gleich- und Wechsel richterbetrieb und solchen zur Veränderung des Komniutierungsvorganges.
Die Erfindung soll nachstehend an Hand von Beispielen näher erläutert werden. Aus Fig. 1. erkennt man, dass in Verbindung mit einem aus Induktivität und Kapazität be stehenden Schwingungskreis zwei gitterge- steuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken 4' und 4" vorgesehen sind, die, den Konimu- tierungsvorga.ng ini Nulldurchgang der se kundären,
niederfrequenten Spannung beein- fltissen. Wie ini einzelnen aus Fig. 2 und 3 zii ersehen ist, wird eine bestimmte Zeit, be vor die Spannung F durch Null durchgeht, entweder die Entladungsstrecke 4' oder 4" freigegeben und damit der Schwingungskreis eingeschaltet. Beispielsweise; mögen eben die Entladungsstrecken 1'. .<B>.3'</B> gemäss dem Gleichrichterbetrieb gearbeitet haben.
Dann übernimmt der Schwingungskreis mittels der Entladungsstrecke 4' die Last (vergl. hierzu die Erläuterungen in der Schweizer Patent schrift Nr. 19929.5) und die zuletzt bren nende Entladungsstrecke der eingestrichenen Gruppe erlischt.
Ist nach dieser Lastüber- na.hnie genügend Zeit verstrichen, so dass auch die zuletzt brennende Entladungs strecke entionisiert ist, wird die Gleichrich- tersteuerung der zweigestrichenen Gruppe und die Wechselrichtersteuerung der einge strichenen Gruppe eingeschaltet und damit die neue Halbwelle der niederfrequenten Spannung erzeugt.
Sobald also die Kommutierungsentla- dungsstrecke 4' eingeschaltet wird, muss die Gleichrichtersteuerung von der eingestriche nen Gruppe weggenommen werden, da nun die Stromlieferung auf den Schwingungs- kreis übergeht.
Gleichzeitig müssen aber auch die oben beschriebenen betriebsmässigen Kurzschlüsse zwischen den beiden Gruppen von Entladungsstrecken unterbunden werden, da sonst der Schwingungskreis nicht in der Lage ist, die Last zu übernehmen. Um dies zu erreichen, werden zugleich mit dem Ein schalten des Schwingungskreises über Ent ladungsstrecke 4' die Wechselrichterimpulse der Entladungsstrecken l", 2" und 3" etwas verschoben, so dass sie mit den Gleichrichter- impulsen von Anode l', 2' und 3' in Phase sind.
Die so entstandenen "Kommutierungs- impulse" der Anoden l", 2" und 3" sind in Fig. 2 angegeben und mit 1"K, 2"K und 3"K bezeichnet.
Beide Gruppen von Entladungsstrecken werden demnach der Reihe nach von drei Arten von Impulsen erregt: Von Gleichrich ter-, Wechselrichter- und Kommutierungs- impulsen. - Fig. 3 zeigt, wie sich die verschie denen Impulsarten der Reihe nach ablösen, und zwar erhält in der Zeit t, bis t2 das ein gestrichene System Gleichrichter-, das zweit gestrichene Wechselrichterimpulse. In der Zeit t2 bis t, ist die Kommutierungsanode 4' zugeschaltet,
für diese Zeit übernimmt also der Schwingkreis 5 (Fig. 1) die Last. Dazu sind für diese Zeit die Gleichrichterimpulse von dem eingestrichenen System wegzuneh men und die Wechselrichterimpulse in die Kommutierungsimpulse 1"K, 2"K, 3"K (Fig. 2) umzuwandeln. Die Steuerung der zweigestrichenen Gruppe ist gegenüber der der eingestrichenen Gruppe um 180 in der Phase verschoben.
Für die Zeit t3 bis t, er hält das eingestrichene System Wechselrich ter- und das zweigestrichene Gleichrichter impulse. In der Zeit t4 bis t, übernimmt die Kommutierungsanode 4" die Last. Für diese Zeit wird daher die Gleichrichtersteuerung von der zweigestrichenen Gruppe weggenom men und die Wechselrichterimpulse der ein- gestrichenen Gruppe zu Kommutierungs- impulsen in der Phase verschoben.
Durch die Kurvenverläufe der Fig. 2 und 3 ist somit festgelegt, wie die Steuereinrichtung arbeiten muss. Im folgenden wird gezeigt, wie sich dies mit Hilfe zweier verschiedenartiger Gat tungen von Entladungsstrecken durchführen lässt.
Fig. 4 zeigt die eingestrichene Gruppe von Entladungsstrecken nebst der Steuerein richtung für die zu den Anoden 1', 2' und 3' gehörigen Gitter. Zu jedem Gitter der Haupt entladungsstrecken gehört ein Steuerkreis, bestehend aus Gasentladestrecke und Wider stand, z. B. gehört zu Gitter 1' Gasentla- dungsstrecke 10' und Widerstand 11'. Die Gitter dieser Hilfsentladungsstrecken sind negativ vorgespannt und können über die Steuertransformatoren l2', 22' und 32' kurz zeitig positiv zur Kathode gemacht werden.
Ausserdem ist noch ein vierter gesteuerter Röhrenkreis 50', 51' und 52' angeordnet, der an kein Gitter der Hauptentladungsstrecken angeschlossen ist. Die Kathoden der vier Hilfsentladungsstrecken sind durch die vier Kondensatoren K,'... K4 miteinander ver bunden. Wenn das Steuerrohr 10' allein brennt, entsteht im Widerstand 11' ein Span nungsabfall, der das Gitter der Hauptanode 1' positiv gegen die Kathode macht. Steuer rohr 10' gibt somit Anode 1' frei.
Wird an schliessend, durch Erregen des Steuertransfor mators 22' das Gitter des Steuerrohres 20' kurzzeitig positiv, so zündet Rohr 20' und ermöglicht den Entladungseinsatz zur Anode 2 des Hauptgefässes. Durch den Stromstoss, der beim Einschalten von Rohr 20 über Kon densator K,' auf das Rohr 10' gelangt, wird der Strom in Rohr 10' unterbrochen. Bei nicht erregtem Steuertransformator 12' wird durch das Zünden von Rohr 20' das Rohr 10' gelöscht.
Der Steuertransformator 22' gibt durch seinen Impuls nicht nur die Anode 2' frei, sondern nimmt gleichzeitig vom Gitter der Hauptanode 1' die positive Spannung. weg. Werden die Steuertransformatoren 12', 22' und 32' der Reihe nach kurzzeitig erregt, so erhalten die Hauptentladungsstrecken über die Hilfsentladungsstrecken 10', 20' und 30' eine Impulsfolge, wie sie in Fig. 2 darge stellt ist.
Sollen die Impulse der Hauptent- ladungsstrecken plötzlich verschwinden, so wird der Steuertransformator 52' erregt. Es zündet Steuerrohr 50', das über die Konden satoren hi,' <I>. . .</I> K4' die übrigen Steuerrohre zum Erlöschen bringt und damit sämtliche Steuerimpulse: wegnimmt.
Da die Steuer gefässe 10', 20' und 30' an Gleichspannung liegen, sind die Steuerimpulse an keine be stimmte Phasenlage gebunden, das heisst man kann mit der Schaltung sowohl Gleiehrichter- als auch Wechselrichter- und schliesslich Kommutierungsimpulse auf die Gitter der Hauptentladungsstreeken <B>1'.</B> .. 3' geben.
Für die Erregung der Gittertransforma toren der Steuerrohre 10', 20'. . . bedient man sich vorteilhaft einer Anordnung mit Elek tronenröhren, deren Schaltung Fig. 5 zeigt. Mit den Ziffern 12', 22' und 32' sind diesel ben Steuertransformatoren bezeichnet wie in Fig. 4. Diese Transformatoren liegen primär in den Gitterkreisen der Steuerrohre von Fig. 4 und werden sekundär vom Anoden strom der Elektronenröhren 13', 23' und 33' von Fig. 5 durchflossen.
Zur Steuerung der zweigestrichenen Gruppe von Entladungsstrecken gehört eine gleichartig geschaltete Gruppe von gasge füllten Steuerröhren nach Fig. 4, deren Steuertransformatoren 12", 22" und 32" ebenfalls in Fig. 5 angegeben sind. Fig. 5 enthält somit die komplette Steuerung für 'beide Gruppen von Hauptentladungsstrecken.
Die Elektronenröhren 13', 23', 33', 13", ?3", 33" enthalten im Anodenkreis je einen Steuertransfarmator 12 ', 22' usw. und liegen gemeinsam an einer Gleichspannung. Die CTittcr aller Röhren sind über Widerstände R an eine negative Vorspannung gelegt, die so gross ist, dass in den Elektronenröhren kein Strom fliesst. Um die Gitter positiv zu machen, liegen parallel zu den Widerständen R drei in Reihe geschaltete Spannungen, nämlich die Spannung der Sekundärwicklun gen IV., . . .
TV- eines Drehst.romtransforma- tors mit der Primärwicklung TV,'. die ihrer seits über den Drehregler D vom Drehstrom- netz RST gespeist wird:
ferner die Span- nrrng am Widerstand R, bezw. ii_, die über den Transformator A vom Einphasennetz UT' geliefert wird und drittens die Spannung am Widerstand R3 bezw. R4, die über die Elek- t'ronenröhren b'', und<B>8,</B> dem Gleichstromnetz entnommen wird. Jedes Gitter der Röhren 13', 23' usw. ist mit zwei Transformator wieklungen des Drehstromtransformators verbunden.
Die Spannung dieser TransfGr- matorwicklungen ist um<B>180'</B> in der Phase verschoben, z. B. liegt am Gitter der Ent ladungsstrecke 13' die Phase R von Wick lung W, und die negative Phase R von Wicklung W;,.
Damit diese an dasselbe Git ter angeschlossenen Transformatorwicklun- gen keinen Kurzschluss ergeben, sind nicht bezifferte Trockengleichrichter dazwischen- geschaltet. Die Spannungen der Wicklungen W;;
und W, sind grösser als die Spannungen der Wicklungen<I>W</I>und W4. Sind die Span nungen an den beiden Widerständen R, und RNull, so ergibt sich zum Beispiel für die Gitterspannung der Entladungsstrecke 13' die Kurve LT gemäss Fig. 6, die sich aus der Aneinanderreihung der gleichgerichteten Spannungen von Wicklung W@ Phase<I>R</I> und Wicklung T4'.; Phase R zusammensetzt.
Die Halbwelle TV, ist, wie bereits erwähnt, etwas grösser als die Halbwelle W.@.
Kurve 1 in Fig. 6 zeigt den Anodenstrom der Entladungsstrecke 13'. Sobald die Git terspannung (T einen bestimmten Wert Ua überschreitet, setzt der Anodenstrom steil ein. Der rasche Stromanstieg des Anodenstromes überträgt sich über den Steuertransformator 12 auf das Gitter des Steuerrohres 10' (Fig. 4), das durch diesen Impuls zum Zünden kommt.
Wenn Rohr 10' einmal ge zündet hat, wird es durch den Steuertrans formator 12' nicht mehr beeinflusst. Infolge dessen hat bei gezündetem Rohr 10' die ab steigende Flanke des Anodenstromes 1 gemäss Fig. 6 keinen Einfluss auf Rohr 10' mehr. In Fig. 6 ist ferner die Anodenspannung ZTit der Anode 1' des Hauptgefässes angegeben. Dadurch, dass die Spannung W3 grösser ist als die Spannung W." wird der Anstieg des Stromes I in der Phase verschoben.
Wie ein Vergleich mit Fig. 2 zeigt, ergeben die durch 'WI hervorgerufenen Stromstücke 11 die Gleichrichterimpulse und die durch W3 her vorgerufenen Impulse I die Wechselrichter impulse für Anode 1'.
Um zu erreichen, dass Anode 1' während der positiven Halbwelle der Einphasenspannung nur die Gleichrich- terimpulse, während der negativen Halbwelle nur die Wechselrichterimpulse erhält, ist in Reihe zu den Wicklungen W2 <B>...</B> W5 des Drehstromtransformators die am Widerstand B1 bezw. Ii, liegende Spannung geschaltet.
Diese Spannung entspricht den verschiedenen Halbwellen der Einphasenspannung und be wirkt, dass die Anode 1' im Takt der Ein phasenspannung abwechselnd entweder nur die Gleichrichter- oder nur die Wechselrich- terimpulse erhält.
Die an den Entladungsstrecken 18', 10' und 1' dargestellten Verhältnisse gelten sinn gemäss auch für die übrigen einander zuge ordneten Entladungsstrecken. Fig. 5 zeigt, wie diese einzelnen Entladungsstrecken zu verschiedenen Gruppen zusammengefasst wer den, die gemeinsam durch die negative Span nung an den Widerständen R1 bezw. B2 ab wechselnd ausgeschaltet werden.
Die dritte Spannung, an der die Gitter der Elektronenröhren M', 23' usw. liegen, dient dazu, vor dem Nulldurchgang der Spannung Ul=T die Gleichrichterimpulse weg zunehmen und die Wechselrichterimpulse in der Phase nacheilend zu verschieben, das heisst aus den Wecbselrichterimpulsen Kom- mutierungsimpulse zu machen.
Dies ge schieht dadurch, dass der Spannung U" gemäss Fig. 6 noch eine zusätzliche negative Span- ,jung IT, aufgedrückt wird, wie in Fig. 7 angegeben ist. Durch die Zusatzspannung U, rücken die Halbwellen der Wechselspannung W2 so stark ins Negative, dass sie keinen Anodenstrom 1 auslösen.
Die Halbwellen W3 rücken ebenfalls ins Negative und erzeugen einen Strom IK, der gegenüber dem in Fig. 6 in der Phase verschoben ist. VZ wird so ein gestellt, dass der Anstieg von ZK, hervorgeru fen durch 11'", dieselbe Phasenlage zur Hauptspannung LTa, hat, wie vorher die Gleiehrichterimpulse von Halbwelle W=. Durch die Zusatzspannung U, gelingt es so mit,
einerseits die Gleichrichterimpulse zum Verschwinden zu bringen und anderseits die Wechselrichterimpulse so in der Phase zu verschieben, dass sie zu Kommutierungs- impulsen geworden sind.
Um die Zusatzspannung UZ an den Wi derständen B3 und B4 herzustellen, sind die Widerstände mit den Elektronenröhren S, und 8, in Reihe geschaltet. Die Elektronen röhren werden mittels Gitter gesteuert, deren Steuerspannung von der sinusförmigen Ein phasenspannung UTr abgenommen wird.
Da gegenüber UIT eine bestimmte Phasenvor- eilung erforderlich ist, liegt der Steuertrans formator B an einer Brücke, gebildet aus Widerstand B$ und Kondensator C$. Die sinusförmige Steuerspannung würde an sich einen Anodenstrom bedingen, der den posi tiven Sinuswellen der Einphazenspannung entsprechen würde.
Um diese Halbwellen mehr der Rechteckform anzupassen, liegen die Sekundärwicklungen des Steuertransfor mators B über hochohmige Widerstände B, und B6 an den Gittern der Röhren S, und 8.,. Sobald der Transformator B den Gittern ge genüber der Kathode eine bestimmte schwach negative bezw. positive Spannung gibt, be ginnt ein kräftiger Gitterstrom zu fliessen, der verhindert, dass die Gitter zu stark posi tiv werden.
Fig. 8 zeigt die Einphasenspannung U, und dazu phasenrichtig den Verlauf der Spannungen an den Widerständen B,, R2, B" und B" sowie den resultierenden Spannungs verlauf an B,_ und B3 bezw. B2 und B4. Durch das Ansteigen von U$,3 bezw. <B>UR,
</B> wer den die Gleichrichterimpulse von den Steuer röhren gemäss Fig. 4 weggenommen. Es ge nügt aber nicht, nur die Gitter der Steuer rohre negativ zu machen. Vielmehr müssen die Steuerrohre, die die Gleichrichterimpulse dem Hauptgefäss übermitteln, selbst er löschen. Um diese Rohre zum Löschen zu bringen, wird gleichzeitig mit dem Anstei gen von UR, bezw. UR" das Steuerrohr 50' bezw. 50" gezündet.
Durch das Zünden von 50' bezw. 50" wird, wie oben beschrieben, das vorher brennende Rohr, das den Gleich richterimpuls an das Hauptgefäss übermit- telte, gelöscht.
t m beim Anstieg von Uit, bezw. Ljx, gleichzeitig die Entladungsstrecke 50' bezw. 50" zünden zu können, liegt paral lel zum Widerstand R3 bezw. R., ein Steuer transformator E bezw. F, dessen Sekundär wicklung 52' bezw. 5?" beim Einsetzen des Anocenstromes von S, bezw. S2 das Steuer rohr 50' bezw. 50" zum Zünden bringt.
Fig. 3 zeigt die Zeiten, zu denen die Kommutierungsanoden 4' bezw. 4" frei7u- geben sind. Der Beginn der Freigabe fällt zusammen mit dem Anstieg von UR;, bezw. URI. Aus diesem Grunde werden die Gitter der gasgefüllten Steuerrohre 40' und 40", die die Anoden 4' bezw. 4" einschalten, ebenfalls mittels der Steuertransformatoren E und F gesteuert.
Die Steuerrohre 40' und Oll" lie gen nicht, wie die übrigen Hilfsentladungs- strecken gemäss Fig. 4 an Gleichspannung, sondern an der Einphasenspannung l'l'. Da durch wird in einfacher Weise erreicht, dass die Impulse dieser Steuerrohre von selbst. erlöschen. Die Impulse haben die in Fig. 3 gezeichnete Form 4' und 4".
Eine Anordnung gemäss Fig. 4 besitzt noch den Nachteil, dass die Kathoden der Steuerstrecken in ihrem Potential dauernden Sprüngen unterworfen sind; nehmen diese Kathoden doch beim Brennen der Ent ladungsstrecke fast das volle positive Poten tial an, während sie nach der Löschung der Entladung das negative Potential der Span nungsquelle erhalten. Da.
die Steuergitter der Hilfsentladungsstrecken auch im Zustand nach der Löschung der Entladungsstrecke sperrfähig sein müssen, so bedeutet dies, dass entweder für jedes Rohr gesondert, einzel schaltbare Vorspannungsquellen vorhanden sein müssen, oder, da dies elektrisch nicht durchführbar ist, da-ss die umschaltbare Vor spannungsquelle mit einem Pol an dem nega tiven Pol der Speisespannungsgleiehstrom- quelle angeschlossen wird.
Dabei tritt aber, sofern die Entladungsstrecke sich im Betrieb befindet und das Gitter dann elektrisch das Potential der Anoden annimmt, am Gitter widerstand ein Spannungsabfall auf, der grösser ist als die Betriebsgleichspannung der Hilfsentladungsstreeke. Dieser grosse Span nungsabfall kann zu unerwünscht grossen Steuerströmen führen und die Steuerung er schweren.
Ausserdem ist, wie der Fig. 4 zii entnehmen ist, die Brennzeit der Hilfsent- ladungsstrecke gleich der Arbeitsbereitschaft der Hauptentladungsstrecke; ein Verfahren, das man etwa als Arbeitsstromverfahren be zeichnen könnte.
Versagt daher bei einer Hilfsentladungsstrecke die Sperrung mit Hilfe der Gittersteuerung, so tritt eine dauernde Arbeitsbereitschaft aller Hauptent- ladungsstrecken einer Gruppe ein, die zu unzulässigen Brenndauern und Überströmen führen kann.
Sollen nun auch den Gittern der Hauptentladungsstrecken Steuerungs impulse längerer Zeitdauer (derartige Fälle können zum Beispiel bei der Sperrung der Entladungsstrecken im Rückzündungsfalle auftreten), deren zeitliche Dauer grösser als eine höherfrequente Halbwelle ist, zugeführt werden, so bereitet das zufolge der induk tiven Kopplung der Hilfsentladungsstrecken 10' bis 50' mit Vorsteuerung über die Trans formatoren 12' bis 52' Schwierigkeiten.
In Fig. 9 ist eine Anordnung angegeben, die die erwähnten Nachteile vermeidet, es also gestattet, das Potential der Kathoden der Hilfsentladungsstrecken eindeutig festzu legen.
Wie aus der Fig. 9 ferner ersichtlich wird, gelingt es auch, das bei der Steuerung nach der Fig. 4 eintretende sogenannte Ar beitsstromverfahren in ein Ruhestromverfah- ren umzuwandeln, so dass die Sperrzeit der Hilfsentfädungsstrecken gleich der Arbeits bereitschaft der Hauptentladungsstrecken wird.
Die Hilfsentladungsstrecken werden nun so gesteuert, dass beispielsweise bei einer dreiphasigen Anordnung jede Steuerentla- dungsstrecke während 120 gelöscht ist und während der übrigen 940 brennt, das heisst, dass stets nur eine Entladungsstrecke gelöscht ist, die beiden andern aber gleichzeitig bren nen. Bei n-phasigen Steuerkurven müssen stets (n-1) Entladungsstrecken gleichzeitig brennen.
Die Brennzeit einer Steuerstrecke beträgt dann
EMI0007.0002
Die Kopplung der Hilfsentladungsstrek- ken 10' bis 50' mit der Vorsteuerung, so wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, erfolgt nunmehr auf galvanischem Wege.
Die Steuerbedingung für die regelmässige zyklische Aufeinanderfolge der Impulse for dert im n-phasigen System, dass das jeweils zündende Rohr nur ein einziges von den n-1 übrigen, gerade brennenden Rohren löscht. Zur Erfüllung dieser Forderung kann man die Kommutierungseinrichtung oder die Steuerung der Hilfsentladungsstrecken oder beide heranziehen.
Will man die Steuer strecken mit negativer Vorspannung betrei ben und die Zündung lediglich durch kurze positive Spannungsstösse bewirken, dann muss man beispielsweise durch Vorschalten von Trockengleichrichtern vor die zwischen die Anode der einzelnen Entladungsstrecken ge schalteten Löschkondensatoren und durch entsprechende Bemessung der letzteren dafür sorgen, dass beim Zünden einer Steuerstrecke immer nur die im Zyklus nachfolgende ge löscht wird. Die Bedingung aber, dass die Impulse für die Umrichterstrecken beliebig zu- und abgeschaltet und. ebenso in der.
Phase umgeschaltet werden können, lässt sich nur bei gleichzeitiger Beeinflussung der Steuer impulse der Steuerstrecken, also durch Kom bination mit dem folgenden .Verfahren erfül len. Die Steuerung der Steuerstrecken er folgt entsprechend der Kommutierungsbedin- gung in einem n-phasigen System sowohl bei der zyklischen Aufeinanderfolge, als auch bei allen Impulsumschaltungen hinsichtlich der Phase so, dass bei jeder Zündung alle Steuerstrecken ausser der, die gerade gelöscht werden soll, positives Gitterpotential haben.
Zur Erfüllung der Forderung der belie bigen Zu- und Abschaltbarkeit, sowie der Umschaltbarkeit hinsichtlich dem Phasen wird eine zusätzliche, in die Kommutierung mit einbezogene Hilfsentladungsstrecke vorgese hen und so beschrieben, dass sie während des Arbeitens der den Hauptentladungsstrecken zugeordneten Steuerstrecken dauernd brennt und während der geforderten Abschaltzeit für die Impulse der betreffenden Gruppe er-.
loschen ist, wobei sie durch Zündung der letzten nicht brennenden Steuerstrecke ge löscht wird und schliesslich am Ende der Ab schaltperiode zündet und dadurch die dann "fällige" Steuerstrecke löscht.
Die Steuerung der Entladungsstrecken er folgt dabei derart, dass zum Beispiel zur Ab schaltung der Impulse die Gitter aller Steuer entladungsstrecken positiv gemacht werden und gleichzeitig durch Anlegen einer Sperr spannung die zusätzliche Hilfsentladungs- strecke gelöscht wird. Während der Ab schaltdauer brennen dann sämtliche Steuer- entladungsstreeken. Beim Wiedereinschalten der Impulse wird durch Zündung der zu sätzlichen Hilfsentladungsstrecke diejenige Steuerstrecke gelöscht; deren zugehörige Um richter-Hauptentladungsstrecke als nächste freigegeben werden soll.
Vorteilhaft macht es sich bemerkbar, dass mangelnde Sperrfähigkeit eines Gitters einer Steuerstrecke nur zum Brennen aller Steuer strecken und damit höchstens zum Abschal ten einer Umrichterhälfte führen kann, nie aber zu Überströmen.
Will man zur Erfüllung der Steuer bedingungen den Kommutierungskreis und die Steuerung gemeinsam heranziehen, so kann man bei kurzzeitigen Spannungsstössen auf die Gitter der Steuerstrecken die zykli sche Reihenfolge im Arbeiten der Gefässe durch Polygonschaltung der Löschkondensa toren mit vorgeschalteten Gleichrichtern er reichen. Zum Ausschalten der Impulse er halten alle Gitter der Steuerstrecken positive Spannung.
Zum Aus- und Wiedereinschalten der Impulse ist ein Löschrohr vorgesehen, das jedoch durch eine getrennte Entladungs strecke löschbar sein muss und auf Grund stärkerer Belastung mit einer Sternschaltung von Kondensatoren jedes andere Rohr zwar löschen kann, aber von keiner der Steuer strecken beeinflussbar ist.
Fig. 9 zeigt eine dreiphasige Steuer gruppe für die Steuerung der entsprechenden Entladungsstrecken im Llmriclitergefäss 6. Die Steuerstrecken 10', 20' und 30' sind mit den vorgeschalteten Steuerwiderständen 11, 21 und 31 in Parallelschaltung an die Gleich spannungsquelle angeschlossen. Das Poten tial der Steuereinrichtung gegenüber der Ka thode des Hauptgefässes 6 wird vermittels eines einstellbaren Potentiometers 60 einge stellt. Die Steuergitter des Gefässes 6 sind ,jeweils zwischen der Anode der zugehörigen Steuerstrecke und dem zugehörigen Steuer widerstand angeschlossen.
Parallel zu den Steuerstrecken liegt an der Gleichspannungs- quelle über einen Strombegrenzungswider- stand 51 eine weitere Hilfsentladungsstrecke 50', mittels derer die An- und Abschaltung sämtlicher Impulse der betreffenden Gruppe bewirkt werden kann. Um beim Zünden einer Steuerstrecke stets eine andere löschen zu können, sind Kommutierungskondensat:o- ren k.,' bis 1-;' vorgesehen, über welche die Steuerstrecken 10', 20' und 30' mit samt der Hilfsentladungsstreeke 50' im Ring geschal tet sind.
Durch entsprechende Steuerung und ge gebenenfalls durch unsymmetrische Bemes sung der einzelnen Kondensatoren lässt sieh stets erreichen, da.ss betriebsmässig die drei Steuerstrecken einander zyklisch ablösen, während die Entladungsstrecke 50' dauernd brennt, dass bei gelöschter Entladungsstrecke 50' die drei Steuerstrecken sämtlich leitend sind, und dass durch die Einleitung der Ent ladung in der Strecke 50' die im Arbeits zyklus folgende Steuerstrecke gelöscht wird.
Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel finit im Grunde gleichartiger Schaltung. Ledig lich die Kommutierungskondensatoren k," bis k,li' sind in Stern angeordnet und dabei mög lichst gleich bemessen, wenigstens für die Kommutierung der Steuerstrecken unterein ander. Der Kondensator k<B>,</B>' kann bei dieser Schaltung auch ganz weggelassen werden, ohne dass an der Arbeitsweise etwas geändert wird.
Eine weitere Ausführungsmöglichkeit bietet die Vereinigung von im Vieleck bezw. in Stern geschalteten Kommutierungskonden- satoren, wobei zum Beispiel Kondensatoren k,' bis k3' zwischen den Anoden der Steuer strecken 10' bis 30' zur betriebsmässigen Steuerung vorgesehen sind, während weitere Kondensatoren k1" bis k;," jeweils zwischen den Anoden der Steuerstrecken 10' bis 30' und der Anode der Entladungsstrecke 50' zur Steuerung der Gesamtimpulse vorgesehen sind.
Bei einer derartigen Schaltung können ferner, wie oben schon erwähnt wurde, gleichrichtende Elemente, z. B. Trocken gleichrichter, jeweils in Reihe mit den in Dreieck geschalteten Kondensatoren k1' bis k.; vorgesehen sein, uin die zyklische Folge der Steuerstrecken in jedem Falle sicherzu stellen.
Zur Darstellung der Arbeitsweise der Einrichtung nach Fig. 9 möge Fig. I L die nen. Die Kurven alo, (12o, a9" und a,o stellen jeweils den Verlauf der Anodenspannung an den Entladungsstrecken 10' bis 50' dar, wäh rend die Kurven g1" , g#"o, g5" den Verlauf der Steuerimpulse angeben.
Durch die Steue rung der Entladungsstrecke 50' wird bei spielsweise eine Sperrung der LTmriehter- gruppe während der Zeit T bewirkt. Im A.ttgenblick t, wird die Steuerstrecke 10' ver möge ihrer Gittersteuerung gelöscht, die ini Arbeitszyklus "fällig" ist.
Der Augenblick t1 (Ende der Sperrperiode) braucht nicht. mit dem Beginn der normalen Arbeitsperiode der Entladungsstrecke 10' zusammenzufallen, er kann auch später liegen, so dass dann die erste löschende Entladungsstrecke (.im Bei spiel Entladungsstrecke 10') nur für eine entsprechend kürzere Zeit gelöscht bleibt. Wie die Kurven zeigen, löschen zwar in be stimmten Zeitpunkten stets alle zwei Steuer strecken zur gleichen Zeit für einen kurzen Augenblick, da sämtliche Entladungsstrecken von der gerade zündenden Entladungsstrecke her das Löschpotential über die Löschkon- densatoren aufgedrückt wird.
Beachtet man aber, dass das Potential der Kathode des I'm- richtergefässes 6 etwa nach der Geraden ek verläuft, wie sie in Fig. 11 bei Kurve a._o eingezeichnet ist, und dass die dargestellten Kurven alo, a,_o, a"", in bezug auf diese Gerade ek nichts anderes darstellen als den. Verlauf der entsprechenden Gitterimpulse der Haupt entladungsstrecken, so erkennt man,
dass diese an sich nicht beabsichtigte kurzzeitige Löschung nur eine zusätzlich negative Git- terspannungsspitze zur Folge hat, die jedoch die Steuerung nicht nachteilig beeinflusst. Dieses Ausführungsbeispiel erlaubt es somit, eine sichere und einfache, rein elektrisch arbeitende Steuerung vorzusehen, ohne dass die Nachteile der in Fig. 4 vorgeschlagenen Steuerung in Kauf genommen zu werden brauchen.
Durch die Erfindung wird also erreicht, dass die normalen Steuerbedingungen für Gleichrichter- und Wechselrichterbetrieb si chergestellt werden und ausserdem in jedem gewünschten Zeitpunkt die niederfrequente Wechselspannung durch Null gehen kann, das heisst die Erfindung ermöglicht eine ste tige Veränderung des Nulldurchganges der niederfrequenten Spannung.
Arrangement for controlling elastic converters. In the case of converters, i.e. devices for direct frequency conversion by means of controlled discharge paths, preferably grid-controlled vapor or gas discharge paths, the various operating conditions must be taken into account. This generally means that each discharge path in the one half-wave of the low-frequency voltage the conditions of the rectifier operation, in the other half-wave of the low-frequency voltage is to be controlled according to the conditions of the inverter operation.
In order to achieve accurate work, it is useful when using grid-controlled discharge stretches to control the grid voltage as finite rectangular voltages as possible.
Before the essence of the invention is explained, the most important thing about Umrich ter on the basis of the circuit of FIG. 1 is briefly described ge. The converter contains a multiphase transformer ss with a polygonal winding that is connected to the higher-frequency three-phase network and with two vapor or gas discharge paths <B> 1 '... </B> 3' controlled by the two groups of grid-controlled and 1 "... 3" connected star windings and a transformer 7 connected to the low-frequency single-phase network.
As you can see, the discharge paths can be combined to form a multi-anode discharge vessel with a common cathode. The device 5 with the additional discharge sections 4 'and 4 "should initially be disregarded. The control conditions for the discharge sections 1'... 3 'and 1". . . 3 "will now be explained in connection with FIG.
In the upper part, based on a trapezoidal or rectangular voltage curve, the control ratios for non-excellent operation are given (see Swiss Patent No. 173 887). A curve G is obtained for the low-frequency single-phase voltage. The hatched areas with the associated numbers represent the times in which the relevant discharge paths are kept ready for work according to the rectifier operation.
Line K, drawn only once, is intended to represent the reference potential of the cathode, while line 0 is a potential supplied by a bias voltage that is sufficient for blocking. The middle part shows the corresponding curve -T 'for inverter operation, according to which a discharge existing in the discharge paths is extinguished with the aid of a commutation capacitor, with the similar hatched time particles for the group of discharge paths underlined.
Since the curves G and TV do not mirror each other, it is known that internal short-circuit currents result during operation, which result. that the total voltage assumes the curve shape E. With the rigid hopper, in which the frequency ratio is constant, all working conditions, especially the curve shape of the grid voltage, can be precisely defined. In the case of elastic converters, on the other hand, where the frequency ratio is not constant, the working conditions cannot be specified with any precision.
So it can happen that the zero crossing of the secondary, low-frequency voltage and thus the end of the rectifier and inverter pulses with the end of one of the pulses, for example for 1. ' . . . 3 'does not coincide. In the case of elastic converter operation, there is a new requirement that the rectifier or Inverter pulses in a group of discharge paths can suddenly stop at any time.
The present invention seeks an elastic converter operation that meets all operational requirements as precisely as possible, and for this purpose provides, in addition to the control devices provided for rectifier and inverter operation, those for commutation which, on the one hand, allow the rectifier control to be influenced at any time , on the other hand, enable the zero crossing of the low-frequency voltage at any time.
This can be done for example with the help of two different types of discharge routes, namely with discharge routes for the rectifier and inverter operation and those for changing the communication process.
The invention is to be explained in more detail below using examples. From Fig. 1 it can be seen that in connection with an oscillating circuit consisting of inductance and capacitance, two grid-controlled vapor or gas discharge paths 4 'and 4 "are provided, which, the Konimutierungsvorga.ng ini zero crossing of the secondary,
affect low frequency voltage. As can be seen in FIGS. 2 and 3 zii, a certain time before the voltage F passes through zero, either the discharge path 4 'or 4 "is released and the oscillating circuit is switched on. For example, let the discharge paths 1' .. <B> .3 '</B> have worked according to the rectifier operation.
Then the oscillation circuit takes over the load by means of the discharge path 4 '(cf. the explanations in Swiss Patent No. 19929.5) and the last burning discharge path of the grouped in is extinguished.
If enough time has elapsed after this load surge so that the last burning discharge path is deionized, the rectifier control of the group with two lines and the inverter control of the group with lines are switched on and the new half-wave of the low-frequency voltage is generated.
As soon as the commutation discharge path 4 'is switched on, the rectifier control must be removed from the grouped in, since the current supply is now transferred to the oscillating circuit.
At the same time, however, the operational short circuits described above between the two groups of discharge paths must also be prevented, since otherwise the oscillating circuit will not be able to take over the load. In order to achieve this, the inverter pulses of the discharge paths 1 ", 2" and 3 "are shifted a little at the same time as the oscillation circuit is switched on via the discharge path 4 ', so that they match the rectifier pulses from the anode 1', 2 'and 3 'are in phase.
The resulting "commutation pulses" of the anodes 1 ", 2" and 3 "are indicated in FIG. 2 and labeled 1" K, 2 "K and 3" K.
Both groups of discharge paths are accordingly excited in sequence by three types of pulses: rectifier, inverter and commutation pulses. - Fig. 3 shows how the various types of impulses replace one another in sequence, namely in the time t until t2 the deleted system receives rectifier, the second deleted inverter pulses. In the time t2 to t, the commutation anode 4 'is switched on,
for this time, the resonant circuit 5 (Fig. 1) takes over the load. To do this, the rectifier pulses must be removed from the line system for this time and the inverter pulses converted into commutation pulses 1 "K, 2" K, 3 "K (Fig. 2). The control of the group with two lines is 180 compared to that of the group with lines postponed in phase.
For the time t3 to t, it keeps the line system inverter and the line rectifier impulses. In the time t4 to t, the commutation anode 4 "takes over the load. For this time, the rectifier control is therefore removed from the group with two lines and the inverter pulses of the group with the line shifted in phase to commutation pulses.
The curves in FIGS. 2 and 3 thus determine how the control device must work. The following shows how this can be carried out with the help of two different types of discharge path types.
Fig. 4 shows the crossed group of discharge paths together with the control device for the grids belonging to the anodes 1 ', 2' and 3 '. For each grid of the main discharge paths is a control circuit consisting of gas discharge path and counter stand, z. B. belongs to grid 1 'gas discharge path 10' and resistor 11 '. The grids of these auxiliary discharge paths are biased negatively and can be briefly made positive to the cathode via the control transformers 12 ', 22' and 32 '.
In addition, a fourth controlled tube circuit 50 ', 51' and 52 'is arranged, which is not connected to any grid of the main discharge paths. The cathodes of the four auxiliary discharge paths are connected to one another by the four capacitors K, '... K4. If the control tube 10 'burns alone, there is a voltage drop in the resistor 11', which makes the grid of the main anode 1 'positive to the cathode. Control tube 10 'thus releases anode 1'.
If then, by energizing the control transformer 22 ', the grid of the control tube 20' is briefly positive, the tube 20 'ignites and enables the discharge to the anode 2 of the main vessel. By the current surge, which when you turn on the pipe 20 via Kon capacitor K, 'reaches the pipe 10', the current in pipe 10 'is interrupted. When the control transformer 12 'is not energized, the pipe 10' is extinguished by igniting the pipe 20 '.
The pulse of the control transformer 22 'not only releases the anode 2', but at the same time takes the positive voltage from the grid of the main anode 1 '. path. If the control transformers 12 ', 22' and 32 'are energized briefly one after the other, the main discharge paths via the auxiliary discharge paths 10', 20 'and 30' receive a pulse sequence as shown in FIG.
If the pulses of the main discharge paths are to suddenly disappear, the control transformer 52 'is excited. It ignites the control tube 50 ', which is connected to the capacitors hi,' <I>. . . </I> K4 'causes the remaining control tubes to go out and thereby removes all control impulses.
Since the control vessels 10 ', 20' and 30 'are connected to DC voltage, the control pulses are not tied to any specific phase position, i.e. the circuit can be used to convert both rectifier and inverter and finally commutation pulses to the grid of the main discharge lines <B > 1 '. </B> .. 3'.
For the excitation of the grid transformers of the control tubes 10 ', 20'. . . one uses an arrangement with electron tubes advantageously, the circuit of which is shown in FIG. The numbers 12 ', 22' and 32 'denote the same control transformers as in FIG. 4. These transformers are primarily located in the lattice circles of the control tubes of FIG. 4 and are secondary to the anode current of the electron tubes 13', 23 'and 33 5 flows through it.
4, whose control transformers 12 ″, 22 ″ and 32 ″ are also indicated in FIG. 5. FIG. 5 thus contains the complete control for both Groups of main discharge paths.
The electron tubes 13 ', 23', 33 ', 13 "," 3 ", 33" each contain a control transformer 12', 22 'etc. in the anode circuit and are connected to a DC voltage. The CTittcr of all tubes are connected to a Negative bias is placed, which is so great that no current flows in the electron tubes. To make the grid positive, three voltages connected in series are parallel to the resistors R, namely the voltage of the secondary windings IV.
TV of a three-phase transformer with the primary winding TV, '. which in turn is fed via the rotary control D from the three-phase network RST:
also the voltage at the resistor R, respectively. ii_, which is supplied via the transformer A from the single-phase network UT 'and thirdly, the voltage across the resistor R3 BEZW. R4, which is taken from the direct current network via the electron tubes b ″, and <B> 8, </B>. Each grid of the tubes 13 ', 23' etc. is connected to two transformers like the three-phase transformer.
The voltage of these transformer windings is phase shifted by <B> 180 '</B>, e.g. B. is on the grid of the Ent discharge path 13 ', the phase R of winding W, and the negative phase R of winding W;,.
So that these transformer windings connected to the same grid do not result in a short circuit, dry-type rectifiers that are not numbered are interposed. The voltages of the windings W ;;
and W, are greater than the voltages of the windings <I> W </I> and W4. If the voltages at the two resistors R, and R are zero, the result for the grid voltage of the discharge path 13 'is, for example, the curve LT according to FIG. 6, which results from the stringing together of the rectified voltages of winding W @ phase <I> R </I> and winding T4 '.; Phase R composed.
As already mentioned, the half-wave TV is slightly larger than the half-wave W. @.
Curve 1 in FIG. 6 shows the anode current of the discharge gap 13 '. As soon as the grid voltage (T exceeds a certain value Ua, the anode current starts steeply. The rapid increase in the anode current is transmitted via the control transformer 12 to the grid of the control tube 10 '(FIG. 4), which is ignited by this pulse.
Once the pipe 10 'has ignited, it is no longer influenced by the control transformer 12'. As a result, when the tube 10 'is ignited, the rising edge of the anode current 1 according to FIG. 6 no longer has any influence on the tube 10'. In FIG. 6 the anode voltage ZTit of the anode 1 'of the main vessel is also given. Because the voltage W3 is greater than the voltage W. ", the rise in the current I is shifted in phase.
As a comparison with FIG. 2 shows, the current pieces 11 caused by 'WI' produce the rectifier pulses and the pulses I called up by W3 produce the inverter pulses for anode 1 '.
In order to ensure that the anode 1 'only receives the rectifier pulses during the positive half-wave of the single-phase voltage, and only the inverter pulses during the negative half-wave, the is in series with the windings W2 ... W5 of the three-phase transformer at the resistor B1 respectively. Ii, applied voltage.
This voltage corresponds to the various half-waves of the single-phase voltage and has the effect that the anode 1 'alternately receives either only the rectifier pulses or only the inverter pulses in the cycle of the single-phase voltage.
The relationships shown at the discharge sections 18 ', 10' and 1 'also apply accordingly to the other discharge sections assigned to one another. Fig. 5 shows how these individual discharge paths are summarized in different groups who the, respectively, by the negative voltage across the resistors R1. B2 are switched off alternately.
The third voltage, at which the grids of the electron tubes M ', 23' etc. are located, serves to remove the rectifier pulses before the zero crossing of the voltage Ul = T and to shift the inverter pulses lagging in phase, i.e. from the inverter pulses Kom - to make mutation impulses.
This is done in that the voltage U ″ according to FIG. 6 is also impressed with an additional negative voltage, young IT, as indicated in FIG. 7. Due to the additional voltage U, the half-waves of the alternating voltage W2 move so strongly into the negative that they do not trigger an anode current 1.
The half-waves W3 also move into the negative and generate a current IK which is shifted in phase compared to that in FIG. 6. VZ is set in such a way that the increase in ZK, caused by 11 '", has the same phase relation to the main voltage LTa, as before the rectifier pulses of half-wave W =. The additional voltage U, makes it possible to
on the one hand to make the rectifier pulses disappear and on the other hand to shift the inverter pulses in such a way that they have become commutation pulses.
In order to produce the additional voltage UZ at the resistors B3 and B4, the resistors with the electron tubes S and 8 are connected in series. The electron tubes are controlled by a grid, the control voltage of which is taken from the sinusoidal A phase voltage UTr.
Since a certain phase lead is required compared to UIT, the control transformer B is connected to a bridge made up of a resistor B $ and a capacitor C $. The sinusoidal control voltage would in itself require an anode current that would correspond to the positive sinusoidal waves of the single-phase voltage.
In order to adapt these half-waves more to the rectangular shape, the secondary windings of the control transformer B are via high-resistance resistors B, and B6 on the grids of the tubes S, and 8.,. As soon as the transformer B the grids ge compared to the cathode a certain weakly negative respectively. If there is a positive voltage, a strong grid current begins to flow, which prevents the grid from becoming too positive.
Fig. 8 shows the single-phase voltage U, and the correct phase of the voltages at the resistors B ,, R2, B "and B" and the resulting voltage course at B, _ and B3 respectively. B2 and B4. The increase in U $, 3 resp. <B> UR,
</B> who the rectifier pulses from the control tubes according to FIG. 4 removed. However, it is not enough just to make the control tube grilles negative. Rather, the control tubes, which transmit the rectifier pulses to the main vessel, must delete it themselves. To bring these pipes to extinguish, is at the same time with the rise conditions of UR, respectively. UR "the control tube 50 'or 50" ignited.
By igniting 50 'respectively. 50 ", as described above, the previously burning pipe, which transmitted the rectifier pulse to the main vessel, is extinguished.
t m on the rise of Uit, respectively. Ljx, at the same time the discharge section 50 'respectively. 50 "to be able to ignite, is parallel to the resistor R3 and R., a control transformer E and F, whose secondary winding 52 'and 5?" at the onset of the anocene stream from S, respectively. S2 the control tube 50 'respectively. 50 "ignites.
Fig. 3 shows the times at which the commutation anodes 4 'respectively. 4 "are released. The start of the release coincides with the increase in UR ;, or URI. For this reason, the grids of the gas-filled control tubes 40 'and 40", which the anodes 4' and. 4 "switch on, also controlled by the control transformers E and F.
The control tubes 40 'and Oll "are not, like the other auxiliary discharge paths according to FIG. 4, on direct voltage, but on the single-phase voltage l'l'. This ensures in a simple manner that the pulses of these control tubes extinguish by themselves The pulses have the shape 4 'and 4 "shown in FIG.
An arrangement according to FIG. 4 still has the disadvantage that the cathodes of the control paths are subject to constant jumps in their potential; these cathodes take on almost the full positive potential when the discharge path burns, while they receive the negative potential of the voltage source after the discharge has been extinguished. There.
the control grids of the auxiliary discharge sections must also be lockable in the state after the discharge section has been extinguished, this means that either separate, individually switchable bias voltage sources must be available for each tube, or, since this cannot be carried out electrically, the switchable bias voltage source must be available is connected with one pole to the negative pole of the supply voltage traction current source.
However, if the discharge path is in operation and the grid then electrically assumes the potential of the anodes, a voltage drop occurs at the grid resistance that is greater than the DC operating voltage of the auxiliary discharge path. This large voltage drop can lead to undesirably large control currents and make control difficult.
In addition, as can be seen from FIG. 4 zii, the burning time of the auxiliary discharge path is equal to the operational readiness of the main discharge path; a process that could be called an operating current process.
If, therefore, the blocking with the help of the grid control fails in the case of an auxiliary discharge path, all the main discharge paths in a group are permanently ready for operation, which can lead to inadmissible burning times and overcurrents.
If the grids of the main discharge paths are to be supplied with control pulses of a longer duration (such cases can occur, for example, when the discharge paths are blocked in the event of a backfire), the duration of which is longer than a higher-frequency half-wave, this is the result of the inductive coupling of the auxiliary discharge paths 10 'to 50' with precontrol via the transformers 12 'to 52' difficulties.
In Fig. 9 an arrangement is shown which avoids the disadvantages mentioned, so it allows the potential of the cathodes of the auxiliary discharge paths to set clearly Festzu.
As can also be seen from FIG. 9, it is also possible to convert the so-called operating current method that occurs in the control according to FIG. 4 into a quiescent current method so that the blocking time of the auxiliary discharge sections is equal to the operational readiness of the main discharge sections.
The auxiliary discharge paths are now controlled in such a way that, for example, in a three-phase arrangement, each control discharge path is extinguished for 120 and burns during the remaining 940, which means that only one discharge path is extinguished, but the other two burn at the same time. With n-phase control cams, (n-1) discharge paths must always burn at the same time.
The burning time of a control path is then
EMI0007.0002
The coupling of the auxiliary discharge paths 10 'to 50' with the pilot control, as shown in FIG. 5, now takes place in a galvanic manner.
The control condition for the regular cyclical succession of the pulses in the n-phase system requires that the igniting tube only extinguishes one of the n-1 remaining tubes that are currently burning. To meet this requirement, the commutation device or the control of the auxiliary discharge paths or both can be used.
If you want to operate the control lines with negative bias voltage and cause the ignition only by short positive voltage surges, then you have to ensure, for example, by connecting dry rectifiers upstream of the quenching capacitors connected between the anode of the individual discharge paths and by appropriately dimensioning the latter that the Ignition of a control path is always only the one that follows in the cycle is deleted. The condition, however, that the pulses for the converter sections can be switched on and off and. also in the.
Phase can be switched, can only be fulfilled if the control impulses of the control lines are influenced at the same time, i.e. by combination with the following process. The control of the control paths takes place according to the commutation condition in an n-phase system both in the cyclical sequence and in all pulse switchings with regard to the phase so that with each ignition all control paths except the one that is about to be deleted have a positive grid potential to have.
To meet the requirement of any connection and disconnection, as well as switchability with regard to the phases, an additional auxiliary discharge path included in the commutation is provided and described in such a way that it burns continuously while the control paths assigned to the main discharge paths are working and during the required Switch-off time for the pulses of the group concerned.
erase is, whereby it is extinguished by igniting the last non-burning control route and finally ignites at the end of the switch-off period and thereby extinguishes the then "due" control route.
The control of the discharge paths takes place in such a way that, for example, to switch off the pulses, the grids of all control discharge paths are made positive and at the same time the additional auxiliary discharge path is deleted by applying a reverse voltage. All control discharge lines then burn during the switch-off period. When the pulses are switched on again, the control path is deleted by igniting the additional auxiliary discharge path; whose associated converter main discharge path is to be released next.
Advantageously, it is noticeable that the lack of blocking capability of a grid of a control path can only cause all control to burn and thus only lead to switching off one half of the converter, but never to overcurrents.
If you want to use the commutation circuit and the control together to meet the control conditions, you can achieve the cyclical sequence in the work of the vessels through polygonal connection of the quenching capacitors with upstream rectifiers in the event of brief voltage surges on the grid of the control lines. To turn off the pulses, all grids of the control lines hold positive voltage.
An extinguishing pipe is provided to switch the pulses off and on again, but it must be extinguishable through a separate discharge path and due to the higher load with a star connection of capacitors it can delete every other pipe, but cannot be influenced by any of the control routes.
Fig. 9 shows a three-phase control group for controlling the corresponding discharge paths in the Llmriclitergefäß 6. The control paths 10 ', 20' and 30 'are connected to the upstream control resistors 11, 21 and 31 in parallel to the DC voltage source. The potential of the control device with respect to the Ka method of the main vessel 6 is set by means of an adjustable potentiometer 60 is. The control grid of the vessel 6 are each connected between the anode of the associated control path and the associated control resistor.
A further auxiliary discharge path 50 'is connected to the DC voltage source parallel to the control paths via a current limiting resistor 51, by means of which the switching on and off of all the pulses of the group concerned can be effected. In order to always be able to extinguish another when igniting a control path, commutation condensate: o ren k., 'To 1-;' provided, over which the control paths 10 ', 20' and 30 'together with the auxiliary discharge path 50' are switched in the ring.
Through appropriate control and, if necessary, through asymmetrical dimensioning of the individual capacitors, it can always be achieved that the three control paths cyclically replace each other during operation, while the discharge path 50 'burns continuously, so that when the discharge path 50' is extinguished, the three control paths are all conductive, and that by initiating the discharge in the path 50 ', the control path following in the working cycle is deleted.
Fig. 10 shows an embodiment finitely basically similar circuit. Only the commutation capacitors k, "to k, li 'are arranged in a star and, if possible, have the same dimensions, at least for the commutation of the control paths with one another. In this circuit, the capacitor k," can also be completely can be omitted without changing anything in the way of working.
Another possible embodiment is the union of bezw in the polygon. in star-connected commutation capacitors, for example capacitors k, 'to k3' between the anodes of the control lines 10 'to 30' are provided for operational control, while further capacitors k1 "to k ;," are each between the anodes of the control lines 10 'to 30' and the anode of the discharge path 50 'are provided for controlling the total pulses.
In such a circuit, as already mentioned above, rectifying elements, for. B. dry rectifier, each in series with the delta-connected capacitors k1 'to k .; be provided to ensure uin the cyclical sequence of the control lines in each case.
To illustrate the operation of the device according to FIG. 9, FIG. The curves alo, (12o, a9 "and a, o each represent the course of the anode voltage at the discharge paths 10 'to 50', while the curves g1", g # "o, g5" indicate the course of the control pulses.
The control of the discharge path 50 'causes, for example, the blocking of the belt group during the time T. At the moment, the control path 10 'is deleted by virtue of its grid control, which is "due" in the work cycle.
The moment t1 (end of the blocking period) does not need. to coincide with the beginning of the normal working period of the discharge path 10 ', it can also be later, so that the first erasing discharge path (in the example discharge path 10') only remains deleted for a correspondingly shorter time. As the curves show, all two control routes always extinguish at certain times at the same time for a brief moment, since the extinguishing potential is applied to all discharge paths from the discharge path that is just igniting via the extinguishing capacitors.
Note, however, that the potential of the cathode of the funnel vessel 6 runs roughly along the straight line ek, as is drawn in FIG. 11 at curve a._o, and that the curves alo, a, _o, a " ", in relation to this straight line ek represent nothing other than the. Course of the corresponding grid impulses of the main discharge paths, one recognizes
that this brief deletion, which is not intended per se, only results in an additional negative grid voltage peak which, however, does not adversely affect the control. This exemplary embodiment thus makes it possible to provide a safe and simple, purely electrical control without having to accept the disadvantages of the control proposed in FIG. 4.
The invention thus ensures that the normal control conditions for rectifier and inverter operation are ensured and, moreover, the low-frequency AC voltage can go through zero at any desired point in time, i.e. the invention enables a constant change in the zero crossing of the low-frequency voltage.