DE842368C - Anordnung zur Gittersteuerung fuer Synchron-Umrichter - Google Patents

Description

• Anordnung zur Gittersteuerung für Synchron-Umrichter Zur unmittelbaren t'nifornituig von Wechselstrom gegebener Frequenz in \\'echselstrom kleinerer Fre-<luetiz, ixispiels@\eisc von I)i-elisti-oin von 50 Hz in Einphasenwecliselstro in von i h'=3 Idz. ist es bekannt, gittergesteuerte Entladungsstrecken, vorzugsweise mit Dampf- oder Gasfüllung, zu verwenden. Es ist weiter bekannt. die Gitter in Abhängigkeit der Spannungen der beiden Netze zu steuern. Dabei benötigt man verhältnismäßig lange Steuerimpulse für Gleichricliterbetxieb und kürzere Impulse für `\'echselrichterlietrieli.Diese Steuerimpulse müssen die Arbeitsbereitschaft jeder Entladungsstrecke während beider Halbwellen des Netzes mit der kleineren Frequenz sicherstellen. Am besten gelingt dies, wenn man die Steuerimpulse voneinander unabhängig gestaltet. z. 13. getrennte Steuerungen. Bei elastischen Umrichtern muß die Steuerung den verschiedenen Arbeitsbedingungen und -möglichkeiten angepaßt sein. Bei Synchronumrichtern sind die Verliältniss<# einfacher, und die Erfindung bezweckt einen einfachen Aufbau für die Gittersteuerung. Erfindungsgeinäß gelingt dies bei Synchronumricliterii, manchmal auch als Sternumrichter bezeichnet, dadurch, daß die Steuerung der Hauptentladungsstrecken unmittelbar oder mittelbar durch ungesteuerte I-Iilfsgleichrichter, die mehrphasig, vorzugsweise unsymmetrisch gespeist werden,bewirktwird.
• Ehe der Erfindungsgedanke an Hand der Zeichnung erläutert wird, sei zunächst bemerkt, daB es bereits bei normalen nielirphasigen Wechselrichtern bekannt ist, die Gitter durch einen ungesteuerten Hilfsgleichrichter gleicher I'liasenzahl, wie sie der Wechselrichter aufweist, zu steuern. Bei normalen Gleichrichtern und Wechselrichtern ist aber dies möglich, weil jede Entladungsstrecke den gleichen Arbeitsbedingungen unterliegt. Bei Umrichtern sind jedoch die Arbeitsbedingungen für die Entladungsstrecken verschieden, und das zeigt sich auch darin, daß die Steuerimpulse verschieden lang sind. Außerdem ist zu beachten, daß es auch bekannt ist, bei Umrichtern einen gittergesteuerten Hilfsgleichrichter zu verwenden; es bedarf keiner ausführlichen Begründung, däß die Verwendung eines ungesteuerten Hilfsgleichrichters eine erhebliche Vereinfachung ist und bei Synchronumrichtern auch dadurch ermöglicht wird, daß man bei diesen nur in Abhängigkeit des niederfrequenten Netzes zu steuern braucht.
• Als Ausführungsbeispiel sei ein Synchron-Umrichter (5o.Hz : 162/s Hz) angenommen. In Fig. i der Zeichnung ist die beispielsweise trapezförmige niedcrfrequente Spannung e eines Teilumrichters dargestellt. Der darunter gezeichnete Steuerplan läßt erkennen, daß die Entladungsstrecken verschieden lange Impulse erhalten müssen. Auch die Einflüsse der Kommutierung bei der Kurve e sind zu erkennen. An Stelle der bisher üblichen gittergesteuerten Hilfsentladungsstrecken erfolgt nun die Steuerung durch einen ungesteuerten Hilfsgleichrichter gemäß Fig.2. An einen geeigneten, umlaufenden, mehrphasigen Umformer bekannter Art, der aus dein 5o-Hz-Drehstromnetz die auch durch den Umrichter gewünschte Frequenz von 162/s Hz liefert, ist primärseitig ein der Steuerung angepaßter mehrphasiger Transformator i angeschlossen, dein sekundärseitig eine achtphasige Spannung mit jeweils geeigneter Phasenlage und Amplitude entnommen wird. Phasenlage und Amplitude dieser mehrphasigen, unsymmetrischen Hilfsspannung können durch geeignete Anzapfungen der Transforniatorwicklung je nach den verlangten Bedingungen verändert werden. Diese Spannungen werden als Anodenspannung einem ungesteuerten achtanodigen Hilfsgefäß 2 zugeführt. Natürlich ist es auch möglich, mehrere einanodige Gefäße zu verwenden. Gleichstromseitig ist der Gleichrichter mit einem Wirkwiderstand 3 bzw. mit einem anderen Verbraucher als Nutzleistung belastet. jedoch muß die Belastung auf der Gleichstromseite stets größer bemessen sein als auf der Anodenseite, da sonst der gewünschte Kommutierungsvorgang nicht in der für die Ausbildung der Kurvenform der Steuerimpulse erforderlichen Zeit vor sich gehen würde. Gleichstromseitig ist der Gleichrichter ferner noch mit einer Kathodendrossel q. belastet. In den Anodenzuleitungen des Gleichrichters entsteht nun ein Strom, der dem Steuerplan einer Umrichterhälfte (eine Gruppe von Hauptentladungsstrecken) für die positive und negative Halbwelle entspricht, d. h. daß die Aussteuerung einer Umrichterhälfte sowohl für den Gleich- wie auch für den Wechselrichterbetrieb allein durch einen Hilfsgleichrichter bewirkt wird. Eine diesen Stromimpulsen proportionale Spannung für die Steuerung der Umrichtergefäße wird an den in die Anodenzuleitungen eingeschalteten Wirkwiderständen 5 abgegriffen und transformatorisch direkt oder über eine bekannte Verstärkereinrichtung 6 (Röhrenvei#stärker, magnetischer Verstärker) den Gittern des Umrichtergefäßes 7 zugeführt.
• Sofern die Einspeisung in das Bahnnetz vom Umrichter unmittelbar erfolgen soll, also ein Hochspannungsumrichter Verwendung findet, wird man zweckmäßigerweise die Verstärkereinrichtung als Isolationsstelle ausbilden. Manchmal kann es auch -zweckmäßig sein, für den Hilfsgleichrichter Trockengleichrichter zu 'verwenden.
• Bei der Anwendung des Erfindungsgedankens ist manchmal zu empfehlen, daß man für Gleichrichterbetrieb und für Wechselrichterbetrieb je einen besonderen mehrphasigen Hilfsgleichrichter vorsieht. In Abänderung der Erfindung muß dann jeweils ein Hilfsgleichrichter während einer Halbwelle des niederfrequenten Stromes gesperrt sein. Vorteilhaft rüstet man beide Hilfsgleichrichter als Entladüngsgefäße mit flüssiger Kathode und Zündstiftelektrode aus und steuert diese Zündstiftelektrode mit der niederen Frequenz derart, daß jeder Hilfsgleichrichter die Arbeitsbereitschaft nur einer Halbwelle des niederfrequenten Stromes sicherstellt. Bei einem einfachen Umrichter, der bekanntlich zwei abwechselnd Strom führende Gruppen von Hauptentladungsstrecken aufweist und auch nur eine beispielsweise trapezförmige Spannung (vgl. Kurve e in Fig. i der Zeichnung) liefert, benötigt man dann für jede Gruppe einen bzw. gemäß der Abänderung der Erfindung zwei Hilfsgleichrichter. Bei Verwendung von zwei mehrphasigen Hilfsgleichrichtern gemäß der Abänderung der Erfindung kann man vielfach mit einem Widerstand 5 (vgl. Fig. 2 der Zeichnung) je Gitter einer Hauptentladungsstrecke auskommen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Gittersteuerung für Synchron-Umrichter, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Hauptentladungsstrecken unmittelbar oder mittelbar durch ungesteuerte Hilfsgleichrichter, die mehrphasig, vorzugsweise unsymmetrisch gespeist werden, bewirkt wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenspannungen der Hilfsgleichrichter mit entsprechender Amplitude und Phase einem von niederfrequenten Netz gespeisten Transformator entnommen werden.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als-Steuerspannung für den Umrichter eine den Anodenströmen des Hilfsgleichrichters proportionale Spannung dient. ,I.
4. Anordnung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsgleichrichter gleichstromseitig außerdem mit einem Wirkwiderstand oder einem anderen Verbraucher belastet sind.
5. 5. Anordnung nach Anspruch i und q., dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinrichtung bei Hochspannungsumrichtern als Isolationsstelle ausgebildet ist.
6. 6. Anordnung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsgleichrichter Trockengleichrichter dienen.
7. 7. Abänderung der Anordnung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Gruppe von Hauptentladungsstrecken zwei Hilfsgleichrichter, je einer für Gleichrichterbetriel) und für Wechselrichterbetrieb, vorgesehen sind, daß sie Entladungsgefäße mit flüssiger Kathode und Zündstiftelektrode enthalten und daß diese Zündstiftelektroden mit der niederen Frequenz derart gesteuert werden, daß jeder Hilfsgleichrichter die Arbeitsbereitschaft nur einer Halbwelle des niederfrequenten Stromes sicherstellt. B. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß je Gitter der Hauptentladungsstrecken ein Anodenwiderstand (5) vorgesehen ist und dieser beiden Hilfsgleichrichtern angehört.