Steuereinrichtung zur Tastung eines Umrichters Zur Erzeugung von Wechselspannungen einer von der Netzfrequenz eines gegebenen Wechselstromnetzes abweichenden Frequenz mittels eines sogenannten Um richters ist es vorteilhaft, fremdgeführte Wechselrichter zu verwenden, die an einen gesteuerten oder unge- steuerten Gleichrichter angeschlossen sein können. Eine derartige Anordnung eines Gleichrichters und eines mit diesem verbundenen Wechselrichters wird als Umrichter mit Gleichstromzwischenkreis bezeichnet.
Als Gleichrichter können beispielsweise gesteuerte Gasentladungsstromrichter oder Halbleitergleichrich- ter-Anordnungen verwendet werden.
Ein Prinzipschaltbild einer bekannten Anordnung eines zweipulsigen fremdgeführten Wechselrichters in der Mittelpunktschaltung zeigt Fig. 1. Er besteht aus zwei gesteuerten Gasentladungsröhren 1 und 1', einem Transformator 2 mit einer einphasigen Primärwicklung und einer zweiphasigen Sekundärwicklung in Mittel punktschaltung, einem Kondensator 3 und einer in die Gleichstromzuleitung des Wechselrichters eingeschalte ten Drossel 4. Die Steuerung der Röhren erfolgt durch ein Gittersteuergerät 5, das für die erzeugte Wechsel spannung frequenzbestimmend ist.
Mittels eines Schalters 6 kann der Wechselrichter an die beispiels weise einem Gleichrichter entnommene Eingangs gleichspannung Ug angeschlossen werden. Die Wech selspannung des Wechselrichters, die mit u" bezeich net ist, kann an der primären Einphasenwicklung des Transformators 2 abgenommen werden.
Nach Schliessen des Schalters 6 wird zunächst die jenige Entladungsröhre, deren Steuergitter gerade eine positive Spannung erteilt ist, stromführend, wobei der Gleichstrom ig auftreten soll. Hierbei wird infolge der zwischen der einen sekundären Teilwicklung und der ganzen Sekundärwicklung des Transformators ent stehenden Spannungsübersetzung der Kondensator 3 auf eine Spannung bis zum etwa doppelten Betrag der Gleichspannung Ug aufgeladen.
Bei Erscheinen eines positiven Gitterspannungs- impulses des Gittersteuergerätes an der bisher ge sperrten Entladungsröhre zündet nun auch diese, worauf unter der Wirkung der Kondensatorspannung ein mehr oder weniger steil ansteigender, über beide Entladungsröhren fliessender Kreisstrom j entsteht, dessen Anstieg so lange anhält, bis der in der zuerst stromführenden Röhe fliessende Differenzstrom ig- j durch Null geht.
Diesen für gewöhnlich sehr kurzen Ablösevorgang der Entladungsröhren bezeichnet man bekanntlich als Kommutierung. In ähnlicher Weise lösen sich in der Folgezeit die beiden Gasentladungs- röhren 1, 1' abwechselnd in der Zeitfolge der Gitter spannungsimpulse des Gittersteuergerätes ab, wobei während der Dauer des Stromflusses in jeder der beiden Röhren eine vollständige Umladung des Kondensators 3 von positiver zu negativer Spannung oder umgekehrt stattfindet.
Die Kurvenform der auf diese Weise ent stehenden Wechselspannung wird bekanntlich von der Kapazität des Kondensators 3, der Induktivität der Drossel 4 und der an der Primärwicklung des Trans formators 2 anliegenden Belastung bestimmt.
Derartige Umrichter, deren Gleichrichter und Wechselrichter auch mehrpulsig ausgebildet sein kön nen, werden neuerdings in zunehmendem Masse zur Erzeugung eines Wechselstromes netzfremder Frequenz in Hochspannungsleitungen zum Zwecke einer soge nannten Rundsteuerung angewendet. Für eine der artige Steuerung ist es indessen zur Übertragung einer bestimmten Information notwendig, den Wechselstrom und damit den Umrichter impulsmässig zu tasten.
Diese Tastung des Umrichters könnte beispielsweise am Wechselstromausgang des Wechselrichters oder auch im Gleichstromzwischenkreis, also im Gleich stromausgang des Gleichrichters vorgenommen wer- den. Dem stehen indessen einige Schwierigkeiten entgegen.
Die Spannungshaltung des fremdgeführten Wech selrichters ist nämlich an eine bestimmte Belastung gebunden. Bei Fehlen einer Belastung infolge einer Unterbrechung des Wechselstromkreises würde ein unzulässig hohes Ansteigen der Wechselspannung des Wechselrichters eintreten. Aus diesem Grunde ist in Verbindung mit der Wegnahme der Wechselstrom belastung die sofortige Einschaltung einer Ersatzlast er forderlich.
Bei einer solchen Umschaltung von der ge- gebenenWirklast während derTastdauer auf eine Ersatz last während der Tastlücke ist es jedoch nicht zu vermei den, dass der Wechselrichter vorübergehend mit der Summe der Ströme dieser Belastungen beansprucht ist, was zu einem Kippen des Wechselrichters, also zu einem Aussetzen der Kommutierung führen kann.
Bezüglich der zweiten genannten Möglichkeit, die Tastung des Umrichters im Gleichstromzwischenkreis vorzunehmen, ist zu bedenken, dass im vorliegenden Falle der Anwendung des Umrichters zur Einspeisung in eineHochspannungsleitungdieNetzwechselspannung als Gegenspannung des Wechselrichters auftritt. Diese Gegenspannung bewirkt, dass die Entladungsröhren des Wechselrichters bei Erscheinen eines positiven Gitter spannungsimpulses bereits zünden, bevor die Gleich Spannung mittels des Schalters 6 eingeschaltet worden ist, so dass nach Einschalten dieses Schalters eine Durchzündung einer Röhre eintreten kann, die ord nungsgemäss im Rhythmus des Wechselrichterbetriebes gesperrt sein soll.
Um diese genannten Nachteile zu vermeiden, sieht die Erfindung für die Tastung eines Umrichters, be stehend aus einem Gleichrichter, einem Gleichstrorn- zwischenkreis und einem fremdgeführten Wechsel richter mit gittergesteuerten Gasentladungsröhren und einem zugehörigen Gittersteuergerät, vorzugsweise zum Einspeisen eines Wechselstromes in ein Wechselstrom netz mit einer über der Netzfrequenz liegenden Wech- selrichterfrequenz, eine Steuereinrichtung vor,
bei welcher zwischen den Gleichstromzuleitungen am Wechselrichtereingang ein elektromagnetisch oder elektronisch wirkendes Relais angeordnet ist, das bei abgeschalteter Eingangsgleichspannung des Wechsel richters dem Gittersteuergerät eine höhere negative Gittervorspannung und bei Einschaltung der Eingangs gleichspannung des Wechselrichters unmittelbar nach Erscheinen der Eingangsgleichspannung in Abhängig keit von dieser dem Gittersteuergerät eine niedrigere negative Gittervorspannung erteilt, welche beiden Vor spannungen so bemessen sind,
dass nur bei der niedri geren Gittervorspannung die für den Wechselrichter betrieb erforderliche Einwirkung der Gitterspannungs- impulse des Gittersteuergerätes auf die Gasentladungs- röhren des Wechselrichters eintritt.
Ein Beispiel einer derartigen Steuereinrichtung nach der Erfindung ist in dem Schaltbild, Fig. 2, wiedergege ben. Die Schaltung besteht be spielsweise aus der schon in Fig. 1 dargestellten Grundschaltung eines zweipulsigen Wechselrichters in der Mittelpunkt schaltung.
Zwischen den Gleichstromzuleitungen dieses Wech selrichters ist die Spule 7 eines Gleichstromrelais, das einen Ruhekontakt 7a besitzt, angeschlossen. Durch den im spannungslosen Zustand der Relaisspule 7 bestehenden Kontaktschluss ist der positive Pol einer Hilfsgleichspannungsquelle, die über zwei Spannungs- teilerwiderstände 8 und 9 die Gleichspannungen U1 und U2 herstellt, mit der unteren auf Kathodenpoten tial liegenden Gleichstromzuleitung des Wechselrich ters verbunden. Der negative Pol dieser Hilfsgleich spannungsquelle ist mit dem Gittersteuergerät 5 verbunden.
Die Gesamtspannung U, + Uz stellt eine negative Gittervorspannung der Röhren 1 dar, die so hoch bemessen ist, dass die positiven Gitterspannungs- impulse des Gittersteuergerätes 5 steuertechnisch un wirksam bleiben. Infolgedessen kann auch unter der Wirkung der am Transformator 2 anliegenden Netz wechselspannung keine Zündung der Röhren 1 statt finden. Die Röhren 1 sind völlig gesperrt.
Die Verbindungsstelle der Spannungsteilerwider- stände 8 und 9 ist über einen hochohmigen Widerstand 10 fest mit der unteren Gleichstromzuleitung des Wechselrichters verbunden.
Die Gleichspannung U2 ist auf Grund der Auslegung der Spannungsteilerwiderstände 8 und 9 so bemessen, dass, sofern sie allein als Gittervorspannung der Röhren 1 wirksam ist, die für den Wechselrichterbetrieb erfor derliche Steuerung durch die positiven Gitterspannungs- impulse eintritt.
Wird nun der Wechselrichter, beispielsweise durch Schliessen des Schalters 6 getastet, so wird mit Er scheinen der Gleichspannung Ug am Wechselrichter die Relaisspule 7 stromführend und der Ruhekontakt 7a geöffnet. Damit wird die Gleichspannung U1 als Gitter vorspannung abgetrennt. Der positive Pol der Gleich spannung U2 legt sich nun über den Widerstand 10 an die untere Gleichstromzuleitung des Wechselrichters, womit die Gleichspannung U2 allein als Gittervor- spannung wirksam wird.
Mit Rücksicht auf die ge troffene Bemessung von U., werden die Gitterspannungs- impulse des Gittersteuergerätes wirksam, womit der Wechselrichter unter Zustandekommen des Gleich stromes ig in Funktion tritt.
Die Steuereinrichtung ermöglicht mithin ein belie biges Tasten des Wechselrichters und damit des ganzen Umrichters, ohne dass durch den Tastvorgang eine anormale Veränderung der Höhe oder der Kurvenform der Wechselspannung oder die Entstehung einer Kipp- gefahr des Wechselrichters eintritt. Ebenso ist eine vor zeitige Zündung der Gasentladungsröhren unter der Wirkung der am Transformator anliegenden Netz wechselspannung vollständig unterbunden.
Die Ausbildung der Steuereinrichtung nach der Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungs beispiel beschränkt.
Abgesehen davon, dass die Aufschaltung der Gleich spannung Ug auf den Wechselrichter nicht nur mittels eines Schalters oder Schützes 6, sondern auch mittels der Steuerung eines gegebenenfalls gittergesteuerten Gleich richters, der die Gleichspannungsquelle des Wechsel richters bildet, bewirkt werden kann, kann die mit dem Tastvorgang veränderliche Gittervorspannung des Gittersteuergerätes des Wechselrichters auf sehr ver schiedene Weise geändert werden. So kann anstelle des elektromagnetisch wirkenden Relais 7 ein mit einer Hochvakuumröhre oder mit einem Transistor bestück tes elektronisches Relais verwendet werden.
Ebenso kann die Anordnung der Gittervorspannungen U_ und U, sowie der Widerstände auf mannigfache Weise ab geändert sein, ferner kann zu dem gleichen. beabsich tigten Zweck anstelle eines Ruhekontaktes des Relais in einer anderen Schaltung ein Arbeitskontakt ver wendet werden. Bei allen solchen möglichen Anordnun gen kommt es nur darauf an, dem Gittersteuergerät 5 bei spannungslosem Relais 7 eine hohe und bei Er scheinen der Gleichspannung Ug an dem Relais 7 dem Gittersteuergerät eine erniedrigte Gittervorspannung zu erteilen.
Ebenso ist die Anwendung der Erfindung nicht auf zweipulsige Wechselrichter beschränkt, sondern auch auf höherpulsige Wechselrichter anwendbar.