DE1029462B

DE1029462B - Double contact converter

Info

Publication number: DE1029462B
Application number: DES50554A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Johann Boehm
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1956-09-27
Filing date: 1956-09-27
Publication date: 1958-05-08

Description

Die Erfindung betrifft einen Doppel-Kontaktumformer mit Schaltdrosseln und selbsttätigem Lastausgleich, mittels gegensinniger Beeinflussung der Rückmagnetisierung der Schaltdrosseln der beiden parallel arbeitenden Umformersysteme und besteht darin, daß der Feldmittelwert eines von den Lastströmen der beiden Umformersysteme in entgegengesetzten Richtungen magnetisieren Magnetkernes mittels eines Hallgenerators erfaßt und dessen Hallspannung über einen Verstärker in die Rückmagnetisierungskreise der Schaltdrossel eingeführt wird. Dadurch wird eine höhere Genauigkeit des Ausgleichs gegenüber den bekannten Ausgleichschaltungen erzielt.The invention relates to a double contact converter with switching throttles and automatic load balancing, by influencing the reverse magnetization of the switching reactors in parallel with the two working converter systems and consists in the fact that the field mean value is one of the load currents of the two converter systems in opposite directions magnetize the magnetic core by means of a Hall generator detected and its Hall voltage via an amplifier in the back magnetization circuits the switching throttle is introduced. This results in a higher accuracy of the compensation compared to the known Compensation circuits achieved.

Die Erfindung wird im folgenden an zwei Ausfü'hrungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 erläutert.The invention is explained below using two exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2.

Fig. 1 zeigt das Schaltschema einer Doppelstern-Saugdrosselschaltung. An den beiden Sekundärwicklungen eines Speisetransformators H₁ deren Sternpunkte über eine Saugdrossel S miteinander verbunden sind, liegen die beiden Umformersysteme, deren einzelne Phasen die Reihenschaltung je einer Kontakteinrichtung K und einer Schaltdrossel SD enthalten und zu den positiven Gleichstromsammelschienen P₁ bzw. P₂ geführt sind. Die gemeinsame negative Gleichstromschiene Λ^Γ ist an die Mitte der Saugdrossel 6* angeschlossen. Nebenwege und Vormagneti-, sierungseinrichtungen sind der besseren Übersicht halber weggelassen und in der bei Kontaktumformern bekannten Weise zu ergänzen. Die Rückmagnetisierung der Schaltdrossel erfolgt durch ebenfalls bekannte Hilfskreise, die von einem Hilfstransformator T gespeist werden und je eine Rückmagnetisierungswicklung R, eine Hilfsdrossel HD mit Sättigungskern und vorzugsweise rechteckförmiger Magnetisierungsschleife und einem Ausgleichswiderstand AW in Serienschaltung enthalten, so daß in ihnen trapezförmige Wechselströme fließen. Durch die verschiedene Größe der Magnetkerne der Schaltdrosseln SD einerseits und der Hilfsdrosseln HD andererseits bzw. durch die verschiedene Höhe der zu ihrer Ummagnetisieruug erforderlichen magnetischen Spannungen und durch einen überlagerten Gleichstrom, der von einer Hilfsspannungsquelle HS herrührt und beispielsweise ausreicht, die Hilfsdrosseln positiv zu sättigen, ohne jedoch den Magnetisierungszustand der Hauptschaltdrosseln SD wesentlich zu beeinflussen (letzteres z. B. vermöge einer verhältnismäßig geringen Windungszahl der Rückmagnetisierungswicklungen R gegenüber derjenigen der Hilfsdrosseln HD), oder/und durch die übliche Ausschaltvormagnetisierung der Hauptschaltdrosseln SD mittels eines konstanten negativen Gleichstromes kann erreicht werden, daß die positiven Abschnitte des Trapezstromes, welche die Rückmagnetisierung be-Doppel-Kontaktumformer Fig. 1 shows the circuit diagram of a double-star suction throttle circuit. On the two secondary windings of a supply transformer H _1, the star points of which are connected to one another via a suction choke S , are the two converter systems, the individual phases of which contain the series connection of a contact device K and a switching choke SD and are routed to the positive direct current busbars P ₁ and P ₂ . The common negative DC ^{bus Λ Γ} is connected to the center of the suction throttle 6 *. By-pass routes and pre-magnetization devices are omitted for the sake of clarity and must be supplemented in the manner known from contact converters. The reverse magnetization of the switching choke is done by also known auxiliary circuits, which are fed by an auxiliary transformer T and each contain a reverse magnetization winding R, an auxiliary choke HD with a saturation core and preferably a rectangular magnetization loop and a balancing resistor AW in series, so that trapezoidal alternating currents flow in them. Due to the different sizes of the magnetic cores of the switching chokes SD on the one hand and the auxiliary chokes HD on the other hand or due to the different levels of the magnetic voltages required for their remagnetization and due to a superimposed direct current that comes from an auxiliary voltage source HS and is sufficient, for example, to positively saturate the auxiliary chokes, However, without significantly influencing the magnetization state of the main switching chokes SD (the latter e.g. due to a relatively small number of turns of the reverse magnetization windings R compared to that of the auxiliary chokes HD), and / or through the usual switch-off bias of the main switching chokes SD by means of a constant negative direct current can be achieved that the positive sections of the trapezoidal current, which the back magnetization be-double contact transducers

Anmelder:Applicant:

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Johann Böhm, Erlangen,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Johann Böhm, Erlangen,
has been named as the inventor

wirken, höher und dafür von kürzerer Dauer sind alsact, are higher and therefore of shorter duration than

so die negativen Abschnitte, deren Wirkung auf die Hauptschaltdrosseln .ST? geringfügig sind im Vergleich zu den übrigen Magnetisierungsspannungen. Durch Veränderung des aus der Hilfsspannungsquelle HS herrührenden Überlagerungsstromes, z. B. mittels Änderung ihrer Steuerspannung U_gl wird die Höhe der negativen Trapezabschni'tte und dadurch mittelbar die Breite der ihnen stets flächengleichen positiven Trapezabschnitte und mithin der Rückmagnetisierungsgrad der Hauptschaltdrosseln SD verändert. Je stärker die letzteren rückmagnetisiert werden, um so kürzer wird die Einschaltstufe, um so höher also der magnetische Aussteuerungsgrad des Umformers. Mittels der veränderbaren Steuerspannung U_g kann also die Ausgangsspannung des Umformers erhöht und herabgesetzt werden.so the negative sections, whose effect on the main switching reactors .ST? are minor compared to the other magnetizing voltages. By changing the superimposed current resulting from the auxiliary voltage source HS , e.g. B. by changing their control voltage U _gl , the height of the negative Trapezabschni'tte and thereby indirectly the width of the positive trapezoidal sections of the same area and thus the degree of reverse magnetization of the main switching throttles SD is changed. The more the latter are magnetized back, the shorter the switch-on stage, i.e. the higher the degree of magnetic modulation of the converter. The output voltage of the converter can thus be increased and decreased by means of the variable control voltage U _g.

In dieses Rüekmagnetisierungssystem greift die Lastausgleichsregelung ein. Im Luftspalt der Saugdrossel S₁ vorteilhaft an einer verengten Stelle desselben, ist ein Hallgenerator HG angeordnet, der von einem konstanten Hilfsstrom /_s in Längsrichtung durchflossen ist. Dieser Strom ist z. B. einer Batterie über einen Einstellwiderstand entnommen. Die Ausgangsspannung des Hallgenerators ist dem Momentanwert des vom Hallgenerator erfaßten Feldes nach Größe und Richtung proportional. Ihr Wert beträgt bei Sättigung des Drosseleisens etwa 1V. Durch Glättung dieser Ausgangsspannung mittels einer Glättungsdrossel GD erhält man eine dem zeitlichen Mittelwert des erfaßten Feldes entsprechende Spannung, die als Eingangsgröße einem Verstärker V zugeführt wird. Nach der Zeichnung ist an eine sechsphasige Magnetverstärkergruppe in Gegentaktschaltung gedacht, es kann aber auch ein elektronischer, insbesondere ein Halbleiterverstärker mit Tran-si-The load compensation control intervenes in this re-magnetization system. In the air gap of the suction throttle S _1, advantageously at a narrowed point thereof, a Hall generator HG is arranged, through which a constant auxiliary current / _{s flows} in the longitudinal direction. This stream is z. B. taken from a battery via a setting resistor. The output voltage of the Hall generator is proportional to the size and direction of the instantaneous value of the field detected by the Hall generator. When the choke iron is saturated, its value is about 1V. By smoothing this output voltage by means of a smoothing choke GD , a voltage corresponding to the average value of the detected field over time is obtained, which is fed to an amplifier V as an input variable. According to the drawing, a six-phase magnetic amplifier group in push-pull circuit is intended, but an electronic, in particular a semiconductor amplifier with tran-si-

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stören, verwendet werden. Die Ausgangsspannung des Verstärkers V wird, unter Umständen ebenfalls geglättet, in den Rückmagnetisierungskreis über einen Widerstand W, an dessen Mitte der eine Pol der Hilfsspannungsquelle HS angeschlossen ist, mit soleher Polung eingeführt, daß die magnetisch geregelte Spannung des den höheren Laststrom führenden Umformersystems vermindert und diejenige des anderen Systems erhöht und somit der verlangte Lastausgleich selbsttätig herbeigeführt wird. Die Erhöhung bzw. Verminderung der Umformerspannungen kommt dadurch zustande, daß sich die Ausgangsspannung des Verstärkers V am Widerstand W zur Hälfte additiv der dem Rückmagnetisierungskreise des einen Umformersystems zugeführten Steuerspannung U_g überlagert, zur anderen Hälfte jedoch subtraktiv der dem Rückmagnetisierungskreise des zweiten Umformersystems zugeführten gleichen Steuerspannung U_e, so daß also der überlagerte Gleichstrom im Rückmagnetisierungskreise des anderen Systems herabgesetzt wird. Da die auszuregelnden Unsymmetrien in der Größenordnung von 1 % der Ausgangsgleichspannung des Umformers liegen, genügt eine relativ geringe Bauleistung des Verstärkers.disturb, be used. The output voltage of the amplifier V is, possibly also smoothed, into the reverse magnetization circuit via a resistor W, at the center of which one pole of the auxiliary voltage source HS is connected, with such a polarity that the magnetically regulated voltage of the converter system carrying the higher load current is reduced and that of the other system is increased and thus the required load balancing is brought about automatically. The increase or decrease in the converter voltages is due to the fact that half of the output voltage of the amplifier V at the resistor W is superimposed additively on the control voltage U _g supplied to the reverse magnetization circuit of one converter system, and on the other half subtractively from the same control voltage supplied to the reverse magnetization circuit of the second converter system U _e , so that the superimposed direct current in the back magnetization circuit of the other system is reduced. Since the asymmetries to be corrected are in the order of magnitude of 1% of the output DC voltage of the converter, a relatively low construction output of the amplifier is sufficient.

In der Schaltung nach Fig. 2 sind zwei Kontaktumformerpaare zu einem Doppelsystem zusammengefaßt. Die Darstellung ist einpolig. Gleiche Teile wie in Fig. 1 sind auch in Fig. 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die positiven Sammelschienen des einen Systems sind hier mit P₁ und P₂, seine negative Gleichstromschiene ist mit ^V₁ bezeichnet. N₂ ist die negative Schiene des zweiten Systems, dessen positive Sammelschienen die Bezeichnungen P₃ und P₁ tragen. Für den Ausgleich dieser beiden Systeme fehlt es an einer geeigneten Saugdrossel. Statt dessen ist der Hallgenerator im Luftspalt eines eigens dafür vorgesehenen Magnetkernes M angeordnet, durch dessen Fenster zwei zu verschiedenen Systemen gehörende Gleichstromschienen, im Beispiel die Schienen N₁ und N₂, mit räumlich entgegengesetzten Stromrichtungen hindurchgeführt sind, so daß der Magnetkern von der Differenz der Lastströme magnetisiert wird. Im übrigen entsprechen Schaltung und Wirkungsweise der Lastausgleichsregelung derjenigen nach Fig. 1. Die Steuerspannung U_s wird gemäß Fig. 2 nach Überlagerung mit der Ausgangsspannung des Verstärkers V am Widerstand W zunächst an die Mitten zweier weiterer Widerstände W₁ und W₂ geführt, von denen aus sich die Trapezströme und die überlagerten Gleichströme auf die Rückmagnetisierungskreise der einzelnen Kontaktumformereinheiten verzweigen. Jedes Umformerpaar kann natürlich zusätzlich mit einer Ausgleichsregelung gemäß Fig. 1 versehen sein, indem je ein Hallgenerator im Luftspalt der Saugdrosseln ^₁ bzw. S₂ angeordnet und seine Ausgangsspannung nach Verstärkung an die Widerstände W₁ bzw. W₂ gelegt wird.In the circuit according to FIG. 2, two pairs of contact transducers are combined to form a double system. The representation is unipolar. The same parts as in FIG. 1 are also provided in FIG. 2 with the same reference numerals. The positive busbars of one system are labeled P ₁ and P ₂ , its negative DC _{bus is labeled ^ V 1.} N ₂ is the negative rail of the second system, the positive busbars of which are designated P ₃ and P ₁ . There is no suitable suction throttle to balance these two systems. Instead, the Hall generator is arranged in the air gap of a specially provided magnetic core M , through the window of which two direct current rails belonging to different systems, in the example rails N ₁ and N ₂ , are passed with spatially opposite current directions, so that the magnetic core depends on the difference between the two Load currents is magnetized. Incidentally correspond circuit and operation of the load balancing scheme of the amplifier V to that of FIG. 1. The control voltage U _s is shown in FIG. 2 after superimposition of the output voltage across the resistor W initially at the centers of two further resistors W ₁ and guided W _2, of which from the trapezoidal currents and the superimposed direct currents branch off to the reverse magnetization circuits of the individual contact converter units. Each transducer pair can of course also be provided with a compensation control according to FIG. 1 by placing a Hall generator in the air gap of the suction throttles ^ ₁ and S ₂ and applying its output voltage to the resistors W ₁ and W ₂ after amplification.

Claims

Patent claims:

1. Double contact converter with switching chokes and automatic load balancing by means of opposite directions Influence of the back magnetization of the switching reactors of the two working in parallel Converter systems, characterized in that the field mean value is one of the load currents of the two converter systems in opposite directions magnetized magnetic core by means of of a Hall generator and whose Hall voltage is introduced into the reverse magnetization circuits of the switching reactors via an amplifier.

2. Double contact converter according to claim 1, characterized in that the Hall generator in the Air gap of a magnetic core is arranged, through its window two to different systems Associated DC busbars with opposite current directions are passed through.

3. Double contact converter according to claim 1 in a double star circuit with suction throttle, characterized characterized in that the Hall generator is arranged in the air gap of the suction throttle.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings