DE1013774B

DE1013774B - Switching arrangement for power converters connected in parallel on the input side

Info

Publication number: DE1013774B
Application number: DEE9242A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Rudolf Doering; Dr-Ing Adil Erk
Original assignee: Emag Elektrizitaets GmbH
Current assignee: Emag Elektrizitaets GmbH
Priority date: 1954-07-09
Filing date: 1954-07-09
Publication date: 1957-08-14

Description

DEUTSCHESGERMAN

Gegenstand der Hauptpatentanmeldung ist eine Stromrichteranordnung, bei der verschiedenartige Typen von Stromrichtern am gleichen Transformator und an den gleichen Schaltdrosseln parallel angeschlossen sind, wobei für jeden eingangsseitig parallel geschalteten Stromrichter eine getrennte Belastung (dem jeweiligen Zweck angepaßter Stromverbraucher) bzw. ein getrennter Abnehmer (Stromverbraucher mit von ihm selbst bestimmter Stromaufnahme) vorgesehen ist. Dadurch wird erreicht, daß sich die Betriebseigenschäften der Stromrichter, besonders bei Verwendung eines mechanischen und eines nichtmechanischen Stromrichters, in der Zeit der Kommutierung und während der Kontakttrennung günstig beeinflussen. Im Hauptpatent ist eine Reihe von derartigen Schaltungen angegeben; bei Verwendung von Schaltdrosseln mit einem größeren Stufenstrom ist jedoch ein Materialverschleiß zu Beginn der Kontaktgabe unter Umständen nicht vermeidbar. Bei den vorgeschlagenen Schaltanordnungen muß durch die Vormagnetisierung der gemeinsamen Schaltdrossel erreicht werden, daß der Schaltdrosselstrom bis zum Ende der stromschwachen Pause die gleiche Richtung hat wie der Laststrom. Soll für jeden Zeitpunkt innerhalb der stromschwachen Pause eine einwandfreie Kontakttrennung möglich sein, so muß der Strom im Belastungszweig der echten Ventile mindestens die Größe des Stufenstromes der gemeinsamen Schaltdrossel haben. Zu Beginn der mechanischen Überlappung fließt nach sprunghaftem Anstieg über den Einschaltkontakt der halbe Belastungsstrom der echten Ventile. Bei Verwendung einer Ausschaltdrossel mit größerem Stufenstrom kann das bei den mechanischen Stromrichtern, insbesondere bei Abhebekontakten, zu Materialverschleiß durch Einschaltfeinwanderung führen. Um dieses zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, in die Zuleitungen von den gemeinsamen Schaltdrosseln zu den echten Ventilen zusätzliche Schaltdrosseln anzuordnen.The subject of the main patent application is a converter arrangement in which various Types of converters connected to the same transformer and the same switching reactors in parallel with a separate load (dem electricity consumer adapted to the respective purpose) or a separate consumer (electricity consumer with von self-determined current consumption) is provided. This ensures that the operating properties the converter, especially when using a mechanical and a non-mechanical one Converter, in the time of commutation and during contact separation. A series of such circuits is specified in the main patent; when using switching chokes with a larger step current, however, there may be material wear at the beginning of the contact not avoidable. In the proposed switching arrangements must be due to the premagnetization the common switching throttle can be achieved that the switching throttle current to the end of the low-current Pause has the same direction as the load current. Should for each point in time within the If a faultless contact separation is possible during a low-current break, then the current in the load branch must of the real valves at least the size of the stage current of the common switching throttle to have. At the beginning of the mechanical overlap, after a sudden increase, flows over the switch-on contact half the load current of the real valves. When using a cut-off throttle with a larger Step current can lead to material wear in mechanical power converters, especially in the case of lift-off contacts lead through switch-on fine migration. To avoid this, it is proposed according to the invention, in the supply lines from the common switching throttles to the real valves Arrange switching throttles.

Die Wirkungsweise der Anordnung nach der Erfindung wird erläutert an Hand der Fig. 1, die einen Kommutierungskreis einer einfachen Dreiphasen-Einwegschaltung darstellt. Die an der Kommutierung unbeteiligten Teile der dritten Phase sind weggelassen. Vor dem Beginn der Kommutierung speist die Wicklung 1 der Löschphase des Transformators über die vormagnetisierte Schaltdrossel 3, den Anodenschalter 5, den geschlossenen Kontakt 7 des mechanischen Stromrichters und die Induktivität 9 die Belastung 10; gleichzeitig speist die Transformatorwicklung 1 über die Schaltdrossel 3, die vormagnetisierte Schaltdrossel 15, das Ventil 11 und die Induktivität 13 die Belastung 14. In der Wicklung 1 des Transformators ist die Spannung u_L, in der Wicklung 2 die Spannung u_P Schaltanordnung für eingangsseitig
parallel geschaltete StromrichterThe mode of operation of the arrangement according to the invention is explained with reference to FIG. 1, which shows a commutation circuit of a simple three-phase one-way circuit. The parts of the third phase that are not involved in the commutation are omitted. Before the start of the commutation, the winding 1 of the quenching phase of the transformer feeds the load 10 via the premagnetized switching inductor 3, the anode switch 5, the closed contact 7 of the mechanical converter and the inductance 9; simultaneously the transformer winding 1 via the switch inductor 3, the pre-magnetized switching damper 15, the valve 11 and the inductor 13 supplies the load 14. In the winding 1 of the transformer, the voltage u _L, in the coil 2, the voltage u _P switching arrangement for the input side,
converters connected in parallel

Zusatz zur Patentanmeldung E 6897 VIIIb/21 d²
(Auslegeschrift 1 011 052)Addition to patent application E 6897 VIIIb / 21 d ²
(Interpretation document 1 011 052)

Anmelder:Applicant:

EMAG Elektrizitäts-Gesellschaft m.b.H., Frankfurt/M.EMAG Elektrizitäts-Gesellschaft m.b.H., Frankfurt / M.

Dr.-Ing. Adil Erk und Dr.-Ing. Rudolf Döring,Dr.-Ing. Adil Erk and Dr.-Ing. Rudolf Döring,

Braunschweig,
sind als Erfinder genannt wordenBraunschweig,
have been named as inventors

wirksam. In Fig. 2 ist der Verlauf dieser Spannungen in Abhängigkeit von der Zeit cot aufgetragen. Bis zum Phasenschnittpunkt von u_L und u_F zur Zeit t_x haben bei Annahme unendlich großer Induktivitäten 9 und 13 die Ströme i^, i^ und i_LZ konstante Werte, wie dies in der Fig. 3 für den Strom i_LZ und in der Fig. 4 für den Strom i_L^ dargestellt ist. Bei Betrieb ohne Zündverzögerung wird zur Zeit t_t der Kontakt 8 geschlossen, d. h., die Punkte 17, 20 und 19 haben das gleiche Potential. Zwischen den Punkten 17 und 18 liegt eine Spannung, gegeben aus dem über das Ventil 11 fließenden Strom i_LZ und der Kennlinie des Ventils. Diese Spannung, die auch zwischen den Punkten 18 und 19 liegt, treibt einen Strom i_FZ über die vormagnetisierte Schaltdrossel 16 und das Ventil 12. Da der Anstieg des Stromes i_FD der Folgephase nach einer cos-Funktion erfolgt, muß zunächst die Löschphase über den Kontakt 7, den Verzweigungspunkt 20, den Kontakt 8, den Verzweigungspunkt 19, die Schaltdrossel 16 und das Ventil 12 sowie über den Punkt 17, die Schaltdrossel 15 und das Ventil 11 je die Hälfte des Stromes i_ZB treiben. Zur Vermeidung eines unzulässigen sprunghaften Anstieges des Stromes über den Kontakt 8 ist die zusätzliche Schaltdrossel 16 so vormagnetisiert, daß zu Beginn der Stromführung des Ventils 12 der plötzliche Stromanstieg verhindert wird (Fig. 3; J₁). Der während dieser Einschaltstufe über die Schaltdrossel 16 und das Ventil 12 fließende Strom muß kleiner sein als der maximal zulässige Schalt-effective. In Fig. 2, the course of these voltages is plotted as a function of time cot. Up to the phase intersection of u _L and u _F at time t _x , assuming infinitely large inductances 9 and 13, the currents i ^, i ^ and i _{LZ have} constant values, as shown in FIG. 3 for the current i _LZ and in the Fig. 4 is shown for the current i _L ^ . When operating without ignition delay, contact 8 is closed at time t _t , ie points 17, 20 and 19 have the same potential. Between the points 17 and 18 there is a voltage, given from the current i _LZ flowing through the valve 11 and the characteristic curve of the valve. This voltage, which is also between points 18 and 19, drives a current i _FZ through the premagnetized switching throttle 16 and the valve 12. Since the increase in current i _{FD of} the following phase takes place according to a cos function, the extinction phase must first use the Contact 7, branch point 20, contact 8, branch point 19, switching throttle 16 and valve 12 and via point 17, switching throttle 15 and valve 11 each drive half of the current i _ZB. In order to avoid an impermissible sudden increase in the current through the contact 8, the additional switching throttle 16 is premagnetized so that the sudden increase in current is prevented at the beginning of the current flow of the valve 12 (FIG. 3; J ₁ ). The current flowing through the switching throttle 16 and the valve 12 during this switch-on stage must be less than the maximum permissible switching

709 657/170709 657/170

strom. Mit zulässigem Schaltstrom ist die Größe des steil ansteigenden Stromes im Augenblick der Kontaktberührung gemeint, bei dem im Dauerbetrieb noch keine störende Materialwanderung auftritt. Bei mechanischen Stromrichtern mit Abhebekontakten wird dieser Wert mit 2A angegeben. Bei dem Betrieb mit Rollelektroden liegt dieser Wert etwa bei 5 A. Die Stufenlänge der zusätzlichen Schaltdrossel muß so gewählt werden, daß sie kleiner ist als die minimale Kontaktüberlappungszeit, so daß für jeden möglichen Trennzeitpunkt die echten Ventile den Schaltdrosselstrom übernehmen können. In Fig. 3 ist der Verlauf der Ströme i_LZ, i_PZ und i_ZB schematisch wiedergegeben. Vom Zeitpunkt J₁ bis J₂ durchläuft die Schaltdrossel 16 ihre Stufe; zur Zeit i₃ findet die Trennung am Kontakt 7 statt. Die entsprechenden Kontaktströme i_L% und i_FK sind in Fig. 4 veranschaulicht.current. The permissible switching current means the size of the steeply rising current at the moment of contact, at which no disruptive material migration occurs in continuous operation. For mechanical converters with lifting contacts, this value is given as 2A. When operating with rolling electrodes, this value is about 5 A. The step length of the additional switching throttle must be selected so that it is smaller than the minimum contact overlap time, so that the real valves can take over the switching throttle current for every possible separation time. In Fig. 3, the course of the currents i _LZ , i _PZ and i _{ZB is} shown schematically. From time J ₁ to J ₂ , the switching throttle 16 passes through its stage; at time i ₃ , the separation takes place at contact 7. The corresponding contact currents i _L % and i _FK are illustrated in FIG. 4.

Für den Betrieb mit Zündverzögerung ist in Fig. 5 der Verlauf der gezündeten Spannung im Bereich der Kommutierung wiedergegeben. Die Folgephase wird um den Verzögerungswinkel α nach dem Phasenschnittpunkt gezündet. Die Gleichrichter 11 und 12 haben unmittelbar nach dem Phasenschnittpunkt kommutiert. Wie in Fig. 6 dargestellt ist, müssen dabei die beiden Schaltdrosseln 15 und 16 ummagnetisiert werden. Der gesamte Strom i_ZB fließt nun bis zum Zeitpunkt t_t (Fig. 6) über den Gleichrichter 12. Wird zur Zeit t₁ der Kontakt 8 geschlossen, so fließt unmittelbar nach der Kontaktberührung außer dem Kommutierungsstrom des Hauptkreises über Kontakt 8, Kontakt 7, Verzweigungspunkt 17, Schaltdrossel 15 und Ventil 11 ein Strom i_LZ, dessen Anstieg durch die vormagnetisierte Schaltdrossel 15 bis unter die maximal zulässige Schaltstromstärke begrenzt wird, wie Fig. 6 das für den Verlauf von i_LZ in der Zeit von t_x bis i₂ veranschaulicht. Der entsprechende Verlauf der Kontaktströme bei dem Betrieb mit Zündverzögerung ist in Fig. 7 wiedergegeben. Bei diesem Betrieb hat der Kommutierungsstrom des Hauptkreises und der zusätzlich über den Folgekontakt fließende Strom die gleiche Richtung. Die Einschaltdrossel des Hauptkreises und die Zusatzdrossel müssen nun so bemessen sein, daß im Einschaltaugenblick der sprunghaft ansteigende Kontaktstrom unterhalb der zulässigen Schaltstromstärke bleibt.For operation with ignition delay, FIG. 5 shows the course of the ignited voltage in the commutation area. The following phase is triggered by the delay angle α after the phase intersection. The rectifiers 11 and 12 have commutated immediately after the phase intersection. As shown in FIG. 6, the two switching throttles 15 and 16 must be remagnetized. The total current i _{For example,} now flows up to time t _t (Fig. 6) via the rectifier 12. If at time t _1, the contact 8 is closed, flows immediately after the contact of contact except for the commutation of the main circuit via contact 8 contact 7 Branch point 17, switching throttle 15 and valve 11 generate a current i _LZ , the increase of which is limited by the premagnetized switching throttle 15 to below the maximum permissible switching current strength, as FIG. 6 illustrates for the course of i _LZ in the time from t _x to i ₂ . The corresponding course of the contact currents during operation with ignition delay is shown in FIG. In this mode, the commutation current of the main circuit and the additional current flowing through the follow-up contact have the same direction. The switch-on choke of the main circuit and the additional choke must now be dimensioned in such a way that the sudden increase in contact current remains below the permissible switching current strength when the device is switched on.

Claims

Patent claims:

1. Converter arrangement in which different types of converters are connected in parallel to the same transformer and to the same switching reactors, whereby a separate load or a separate consumer is provided for each converter connected in parallel on the input side, according to patent application E 6897 VIIIb / 21d ² , thereby characterized in that additional switching throttles are arranged in the feed lines from the common switching throttles to the real valves.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the in series with the real valves lying additional switching chokes are premagnetized.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the additional switching throttles so dimensioned and their bias are chosen so that the step current is smaller than the maximum permissible switching current and that the step length is smaller than the minimum contact overlap time.

4. Arrangement according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that when using a switch-on choke, the step current of the switch-on choke and the step current of the additional switching choke are together less than the maximum permissible switching current.

1 sheet of drawings