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DE1563120A1 - Anordnung bei Stromrichtern - Google Patents

Anordnung bei Stromrichtern

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Publication number
DE1563120A1
DE1563120A1 DE19661563120 DE1563120A DE1563120A1 DE 1563120 A1 DE1563120 A1 DE 1563120A1 DE 19661563120 DE19661563120 DE 19661563120 DE 1563120 A DE1563120 A DE 1563120A DE 1563120 A1 DE1563120 A1 DE 1563120A1
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DE
Germany
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voltage
converter
valves
generator
arrangement
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DE19661563120
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Lennart Eidenvall
Kurt Lidberg
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ABB Norden Holding AB
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ASEA AB
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Publication date
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Description

Anordnung bei Stromrichtern
Die Erfindung betrifft eine Anordnung, um bei Stromrichtern aiit steuerbaren Halbleiterventilen die Nachteile zu beseitigen, die entstehen, wenn bei Senkung oder Ausfall der am Stromrichter angeschlossenen Wechselspannung die Ventile nicht kommutieren können·
Ein Stromrichter, dessen Gleichspannungsseite Induktanzen oder EMKs enthält, ist davon abhängig, daß die am Stromrichter angeschlossene Wechselspannung eine gewisse kleinste Größe hat, damit eine Kommutierung stattfinden kann. Wenn die Kommutierung in einem gewissen Augenblick ausbleibt, aber der Belastungssti*ora trotzdem äen Stromrichter passiert, werden das oder die Ventile, die den Strom unmittelbar vor dem genannten Zeitpunkt führten, kontinuierlich den ganzen Belastungsstrom führen. Die
Ventile sind normalerweise nicht dafür bemessen, so daß die Gebe
fahr ihrer Über/lastung vorliegt. Ein weiterer, Nachteil der ausbleibenden Kommiitieran& bei aufrechterhaltenem Belastungsstrom
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ist, daid der Stromrichtertransformator gleichstrommagnetisiert wird·
Der Zweck der Erfindung ist eine Anordnung zu schaffen, mit der die oben genannten Nachteile vermieden werden können. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltorgan die am Stromrichter angeschlossene Wechselspannung abtastet, und, wenn diese einen gewissen Wert unterschreitet, einen kontinuierlichen Steuerstrom an die Zündelektroden der steuerbaren Ventile anschließt*
Die Erfindung ist im.folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben, die die Erfindung in Anwendung auf einen Stromrichter zeigt, der zu einem Magnetisierungssystem eines dreiphasigen Synchrongenerators gehört.
Die Feldwicklung 2 des Generators 1 wird von zwei reihengeschalteten Stromrichtern gespeist, einerseits vom gesteuerten Stromrichter 3 und anderseits vom ungesteuerten Stromrichter 4. Parallel mit der Feldwicklung 2 ist ein nichtlinearer Widerstand 5 für die Begrenzung der Spannung über der Feldwicklung angeschlossen. Der Generatorstrom passiert die Primärwicklung 6 einer Dreiphasendrosselspule 7· In der Sekundärwicklung 8 der Drossel wird dann eine Spannung erzeugt, die proportional dem Generatorstrom und um 90° im Verhältnis zu diesem phasenverschoben ist. Die Primärwicklung 9 eines Spannungstransformators 10 ist an Ausgangsklemmen des Generators angeschlossen und tastet also die Klemmen-
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spannung des Generators ab. In den Sekundärwicklungen 11 und 12 des Spannungstransformators wird somit eine der Klemmenspannung des Generators proportionale Spannung erzeugt. Da die Sekundärwicklung 11 des Spannungstransformators 10 mit der Sekundärwicklung 8 der Drossel 7 reihengeschaltet ist, wird der ungesteuerte Stromrichter 4 mit der Vektorsumme au + bjT gespeist, wobei Ü die Klemmenspannung des Generatora und Ύ dessen Belastungsstrom.ist. Durch zweckmäßige Bemessung der Konstanten a und b kann in bekannter weise erreicht werden, daß der Magnetisierungsbedarf des Generators innerhalb eines großen Bereichs bei jeder Kombination von Klemmenspannung und Belastung annähernd exakt vom Stromrichter 4 gedeckt wird· TJm eine noch exaktere Regelung der Generatorspannung zu ermöglichen und um eventuell eine Konstanthaltung der Spannung in einem Punkt im Wechselstromnetz zu erlauben, ist in bekannter '«Yeise der gesteuerte Stromrichter
3 auf seiner Gleichspannungsseite in Reihe mit dem Stromrichter
4 angeschlossen. Der erstere erhält Steuerimpulse zu den Ventilen vom Steuerimpulsgerät 13 und kann sowohl als Gleich- wie auch als Wechselrichter arbeiten. Das Steuerimpulsgerät 13 erhält seine Speisespannung von der Sekundärwicklung 12 aes Spannungstransformators 10, an der auch der Stromrichter 3 angeschlossen ist. Das Steuerimpulsgerät 13 regelt die Ausgangsspannung des Stromrichters 3 in Abhängigkeit von einem von einem Meßgerät 14 erhaltenen Signal» Dieses letztere Gerät tastet die abgegebene Spannung und den Strom des Generators mit Hilfe der Transformatoren 15 bzw. 16 ab, kombiniert diese beiden Größen in gewünschter ««eise und vergleicht das Resultat mit einer Bezugsgröße.
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Das Differenzsignal wird wie erwähnt dem Steuerimpulagerät 13 zugeführt, wodurch ein an sioh bekannter geschlossener Regelkreis erhalten wird.
Nach der Erfindung ist eine unabhängige Spannungsquelle vorgesehen, z.B. die über den Gleichrichter 17 und Batterielader 18 von der Sekundärwicklung 12 des Spannungstransformators 10 geladene Akkumulatorbatterie 19. Die Akkumulatorbatterie ist über einen Umschalter 20 an einem Oszillator 21 angeschlossen und speist diesen· Dessen Ausgangsspannung ist an der Primärwicklung 21 einea Transformators 22 angeschlossen, der mit den Sekundärwicklungen 23» 24 und 25 versehen ist. Diese sind in Reihe mit ' den Gleichrichterbrücken 26, 27 und 28 zwischen Kathode und Steuerelektrode an Je einem der drei zum Stromrichter 3 gehörenden Ventile angeschlossen. Der Umschalter 20 tastet die vom Gleichrichter 17 abgegebene Spannung ab, die proportional der Klemmenspannung des Generators ist, und, wenn diese einen gewissen Wert unter sehr eiltet, schließt er die Akkumalat or batter ie an den Oszillator 21! an, der dann startet und einen kontinuierlichen Steuerstrom ah alle drei Ventile im Stromrichter 3 liefert.
Normalerweise wirkt die Magnetisierungsausrüstung so, daß der Stromrichter 4 eine Magnetisierungsspannung abgibt, die eine für die aktuelle Spannung und Belastung annähernd exakte Magnetisierung ergibt. Eventuelle Korrekturen führt der Stromrichter 3 aus, der, da er entweder als Gleich- ouer als Wechselrichter arbeiten
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kannt entweder seine Gleichspannung zu der Ausgangsspannung des 3tromriciiters 4 addiert oder aie von dieaer aubtrahiert.
Bei einem Kurzschluß auf dem Y/schselstromnetz in der Fähe dea Generators ainkt die Klemmen spannung dea G-eneratora auf einen niedrigen Wert, während der Belastungsstrom steigt. Der Stromrichter 4 liefert weiterhin eine Magnetlsierungsspannung, die größer sein kann ala bei ungestörtem Betrieb. Weiter wird in der Feldwicklung 2 eine Spannung induziert, die bestrebt ist, den Magnetisxerungaatrom vorwärtszutreiben. Dieser kann also bei Kurzschluß größer werden als bei ungestörtem Betrieb. Gleichzeitig sinkt die am Stromrichter 3 angeschlossene Wechselspannimg auf einen Wert, der so niedrig werden kann, daß die Ventile des Stromrichters nicht kommutieren können. Wenn, dies eintritt, wird eines der Ventile den eventuell angestiegenen Magnetisierungsstrom führen. Dann besteht eine große Gefahr, daß dieses Ventil überbelastet wird, wenn es nicht von Anfang an stark überdimensioniert wird. Nach der Erfindung schließt jedoch, wenn die Generatorspannung so niedrig wird, daß die Gefahr von ausbleibender Kommutierung vorliegt, der Umschalter 20 den Akkumulator 19 an den Oszillator 21 an. Dieser startet dann, und seine von den Ventilen 26-28 gleichgerichtete Ausgangsspannung liefert einen kontinuierlichen Steuerstrom an die Ventile des Stromrichters 3. Diese verteilen dann den Magnetisierungsstrom zwischen sich, und die Überbelastungsgefahr ist behoben. Insbesondere bei Stromrichtern mit mehreren parallelarbeitenden Ventilen in federn Zweig bietet
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die Anordnung naoh der Erfindung wesentliche Vorteile, indem "bei ausbleibender Kommutierung die Stromverteilung auf die parallelarbeitenden Ventile in demselben Zweig erleichtert wird, wenn ein kontinuierlicher Steuerstrom zugeführt wird.
Auch bei Start des Generators 1 bietet die Anordnung nach der Erfindung Vorteile. Da das Steuerimpulsgerät 13 von der Generatorspannung gespeist wird, wird es nicht funktionieren, ehe die Generatorspannüng einen recht hohen Wert erreicht hat. Vorher kann kein Magnetisierungsstrom durch den Stromrichter 3 fließen. Die Feldwicklung des Generators muß deshalb bei den früher bekannten Ausrüstungen von einer zusätzlichen Spannungsquelle (z.B. Stationsbatterie) während des größten Teils des Spannungsaufnähmeverlaufs gespeist werden. Wenn die Magnetisierungsausrästung mit einer Anordnung nach der Erfindung versehen ist, wird sie am Anfang der Spannongaaufnahme einen kontinuierlichen Steuerstrom an die Ventile des Stromrichters 3 liefern. Dieser Stromrichter wird dann, wie natürlich auch der Stromrichter 4, als Gleichrichter arbeiten und bei'der Spannuntiäaufnanme mithelfen. Der Bedarf an Magneti&ierungsstrom von der Stationsbatterie wird dadurch wesentlich vermindert und kann sogar eliminiert werden, wenn uer Generator eine ausreichend hohe Remanenzspannung hat.
Das Anwendungsgebiet der Anordnung ist nicht auf Stromrichter in Magnetisierungsausrüstungen begrenzt. Die Anordnung bietet dieselben Vorteile bei allen Stromrichtern, bei denen aus ir ^, end -
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einem Grunde, z.B. wenn. Induktanz en oder EMKs auf der Gleichspannungsseite sind, der Belastungsstrom, durch den Stromrichter vorwärtsgetrieben wird, auch wenn die Wechselspannung ausbleibt. .
Die Anordnung kann im Rahmen der Erfindung in verschiedener '»»'eise ausgeführt werden. In dem oben gezeigten Ausführungsbeispiel kann z.B. die Akkumulatorenbatterie 19 durch eine andere unabhängige Spannung quelle ersetzt werden, \ienn die unabhängige Spannungsquelle eine Wechselspannungsquelle ist, kann der Oszillator wegbleiben, wobei die Spannungsquelle über einen Transformator und einen Gleichrichter an die "Ventile angeschlossen wird. Der Umschalter 20 ,kann ein spannungsabtastendeB Relais, ein statischer Umschalter oder irgendeine andere an sich bekannte Anordnung, sein. Falls alle Ventile eine gemeinsame Kathode haben, wie im Stromrichter 3 oben, ist an und für sich ein Oszillator 21 nicht notwendig, sondern die Gleichspannungsquelle kann dann direkt an Steuerelektroden der Ventile angeschlossen werden, eventuell über Reihenwiderstände oder ein Potentiometer, um eine zweckmäßige Größe des Steuerstroms zu erhalten. Der Oszillator 21 hat zusammen mit dem Transformator 22 aen. Vorteil, daß dank den getrennten Sekundärwicklungen 23-25 die Ausgänge der Anordn n&· an auf verschiedenen Potentialen liegende» Ven- · tile angeschlossen werfen können.
Die erfindun^soemäße Anordnung bietet also bei Stromrichtern im allgemeinen die Vorteile von geringerer Überbelastungsgefahr
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bei ausbleibender Kommutierung und Verhindern von Grleichstrommagnetisierung des Stromrichtertransformatars. Bei Stromrichtererregervorrichtungen für Generatoren ergibt sie außer diesen Vorteilen auch eine leichtere Spannungsentnahme,
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Claims (1)

  1. Patentansprüche ι
    1J Anordnung bei Stromrichtern mit steuerbaren Halbleiterventilen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltorgan eine am Stromrichter angeschlossene Wechselspannung abtastet und, wenn diese einen gewissen.Wert unterschreitet, einen kontinuierlichen Steuerstrom an die Steuerelektroden der steuerbaren Ventile anschließt·
    2o Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kontinuierliche Steuerstrom von einer Yfechselspannungsquelle erhalten wird, deren Ausgangsspannung nach Gleichrichtung den Ventilen zugeführt wird.
    3» Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Weohselspannongaquelle ein Oszillator ist, der von einer von der an den Stromrichter angeschlossenen Wechselspannung unabhängigen Spannungsquelle gespeist wird, die vom Schaltorgan an den Oszillator angeschlossen wird, wenn, die Wechselspannung den genannten Wert unterschreitet.
    4. Anordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die unabhängige Spannungsquelle eine Akkumulatorenbatterie ist.
    5· Anordnung nach Anspruch 1 bei Erregerauarüatungen ftir
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    Synchrongeneratoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromrichter in Reihe mit der Erregerwicklung des Generators angeschlossen ist und von der Ausgangsspannung des Generators gespeist wird.
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    ORIGINAL INSPECTED
DE19661563120 1965-06-29 1966-06-25 Schutzschaltung fuer stromrichter Withdrawn DE1563120B2 (de)

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