DE1270666B

DE1270666B - Anordnung zur Regelung einer Wechselspannung mit einem Zusatztransformator und gegenparallelgeschalteten Thyristoren

Info

Publication number: DE1270666B
Application number: DE19621270666
Authority: DE
Inventors: Gustav Klein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-07-04
Filing date: 1962-07-04
Publication date: 1968-06-20

Description

Anordnung zur Regelung einer Wechselspannung mit einem Zusatztransformator und gegenparallelgeschalteten Thyristoren Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur selbsttätigen Regelung einer Wechselspannung auf einen konstanten Wert unter Verwendung eines im Zuge einer Netzleitung angeordneten Zusatztransformators, dessen Primärspannung über gegenparallelgeschaltete Thyristoren von der zu regelnden Größe beeinflußt wird.
Die Verwendung gegenparallelgeschalteter elektrischer Ventile in Regelkreisen ist bekannt. Die Ventile liegen dabei im Verbraucherstromkreis und haben daher die volle Verbraucherstromstärke zu übertragen, was, abgesehen davon, daß der zu übertragenden Leistung verhältnismäßig enge Grenzen gesetzt sind, auch insbesondere bei höheren Frequenzen auftretende starke Verluste zur Folge hat.
Es sind ferner Wechselspannungsregler mit einem im Zuge der Netzleitung angeordneten Zusatztransformator bekannt, dessen Primärwicklung an zwei gegenparallelgeschaltete Elektronenröhren oder Transistoren angeschlossen ist. In diesen Fällen wird die Steuerspannung für die Röhren bzw. die Transistoren über einen Verstärker und mindestens einen übertrager aus der Verbraucherspannung gewonnen. Die Schaltungen haben den Nachteil, eines verhältnismäßig hochohmigen Ausgangs gegen Netz, was eine hohe Phasendrehung zur Folge hat.
Erfindungsgemäß werden diese Nachteile bei einem Wechselspannungsregler der eingangs bezeichneten Art dadurch vermieden, daß an die Wechselspannung eine Brückenschaltung aus wenigstens zwei gegenparallelgeschalteten Thyristoren und einem Autotransformator mit Mittelpunktsanzapfung oder wenigstens zwei weiteren gegenparallelgeschalteten Thyristoren angeschlossen ist und in dem Diagonalzweig der Brückenschaltung die Primärwicklung des Zusatztransformators liegt. Der Zusatztransformator kann dabei wechselspannungseingangsseitig oder -ausgangsseitig angeordnet sein. Gegenüber den bekannten Wechselspannungsreglern hat die erfindungsgemäße Anordnung einen wesentlich höheren Wirkungsgrad, da außer der Schleusenspannung der Thyristoren keine weiteren Verluste auftreten und infolge des kleinen Innenwiderstandes der Schaltung bei Laständerungen an den Wechselspannungsausgangsklemmen eine bessere Regelcharakteristik erzielt wird. Obwohl die Thyristoren nicht unmittelbar im Verbraucherstromkreis liegen, ergibt sich eine hohe Regelgeschwindigkeit sowie eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades auch bei hohen Netzfrequenzen.
Besonders vorteilhaft ist es, den gegenparallelgeschalteten Thyristoren wenigstens einen induktiven Widerstand nachzuschalten, damit der steile, von den Thyristoren verursachte Spannungsanstieg abgeschwächt und damit die Kurvenform der Ausgangsspannung verbessert wird. Durch die Verwendung der induktiven Widerstände werden auch Störungen im Frequenzbereich der Nachrichtenübertragung vermieden.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand der in den F i g. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben.
Bei dem in F i g. 1 gezeigten Wechselspannungsregler bildet der Autotransformator 9 mit den steuerbaren Ventilpaaren 1, 2 und 1', 2' eine Brückenschaltung, aus deren Diagonale eine Zusatzspannung für den Zusatztransformator 10 gewonnen wird. Abhängig von der Spannung an den Ausgangsklemmen mp-U des Gerätes werden den Gitter-Kathoden-Strecken 6 und 6' der steuerbaren Ventile 1 bzw. 1' und - um 180 elektrische Grad dazu verschoben -den Gitter-Kathoden-Strecken 7 und 7' der steuerbaren Ventile 2 bzw. 2' zeitlich veränderliche Spannungen zugeführt. Diese Spannungen kommen aus einem (nicht gezeigten) Steuergerät und sind vorzugsweise impulsförmig. Je nachdem, welches der Ventilpaare stärker ausgesteuert wird, addiert sich die in der Brückendiagonale entstehende Zusatzspannung zur speisenden Spannung an den Klemmen MP-R hinzu oder subtrahiert sich von dieser.
Da der durch die Thyristoren gesteuerte Einsatz des Stromes innerhalb der Halbwellen der speisenden Wechselspannung zeitlich verschieden und steil erfolgt, ist die Ausgangsspannung mit mehr oder weniger starken Oberwellen behaftet, durch die Störungen im Frequenzbereich der Nachrichtenübertragung entstehen könnten. Um diese Oberwellen zu vermindern, ist den Thyristorpaaren 1, 2 und 1', 2' jeweils ein induktiver Widerstand 5 bzw. 5' nachgeschaltet. Darüber hinaus sind weitere Hilfsmittel zur Verminderung der Oberwellen in der Ausgangsspannung, wie beispielsweise parallelgeschaltete Kondensatoren, denkbar. Insbesondere kann parallel zu den Ausgangsklemmen eine aus einem kapazitiven und einem induktiven Widerstand bestehende Serienschaltung auf die am stärksten hervortretende Oberwelle abgestimmt sein und als Saugkreis wirken.
Die in F i g. 2 gezeigte Schaltung ist der Schaltung nach F i g. 1 analog; die wiederum aus dem Autotransformator 9 und den Thyristorpaaren 1, 2 und 1', 2' gebildete Brückenschaltung befindet sich jedoch am Eingang des Wechselspannungsreglers, während der Zusatztransformator 10 ausgangsseitig angeordnet ist. Diese Abwandlung der erfindungsgemäßen Schaltung bedingt zwar eine andere Dimensionierung der einzelnen Schaltelemente, vermittelt aber sonst die gleichen Vorteile wie die in F i g. 1 dargestellte Schaltung.
F i g. 3 stellt eine Brückenschaltung dar, die mit Hilfe des Zusatztransformators 10 aus ihrer Diagonale ebenfalls eine Zusatzspannung erzeugt, die sich in ihrer Größe stufenlos zur Spannung der Stromquelle R-MP addiert bzw. subtrahiert und dadurch eine konstante Spannung an den Ausgangsklemmen ermöglicht. Erreicht wird dies dadurch, daß die Ventilpaare 1, 4 durch das (nicht gezeigte) Steuergerät in ihrem Zündeinsatz gegensinnig zu den Ventilpaaren 2, 3 gesteuert werden. Eine solche Schaltung eignet sich insbesondere dann, wenn die Eingangswechselspannung an den Klemmen R-MP annähernd gleiche Plus- und Minusschwankungen um ihren Sollwert ausführt.
F i g. 4 zeigt eine bezüglich F i g. 3 analoge Schaltung, bei der sich jedoch ähnlich wie in F i g. 2 die Brückenschaltung am Eingang und der Zusatztransformator am Ausgang des Wechselspannungsreglers befinden.

Claims

Patentansprüche: 1. Anordnung zur selbsttätigen Regelung einer Wechselspannung auf einen konstanten Wert unter Verwendung eines im Zuge einer Netzleitung angeordnetenZusatztransformators, dessen Primärspannung über gegenparallelgeschaltete Thyristoren von der zu regelnden Größe beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an die Wechselspannung eine Brückenschaltung aus wenigstens zwei gegenparallelgeschalteten Thyristoren und einem Autotransformator mit Mittelpunktsanzapfung oder wenigstens zwei weiteren gegenparallelgeschalteten Thyristoren angeschlossen ist und in dem Diagonalzweig der Brückenschaltung die Primärwicklung des Zusatztransformators liegt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - daß der Zusatztransformator wechselspannungseingangsseitig oder -ausgangsseitig angeordnet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß den gegenparallelgeschalteten Thyristoren wenigstens ein induktiver Widerstand nachgeschaltet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 661540; deutsche Auslegeschriften Nr. 1128 529, 1128 530, 1129 601; USA.-Patentschrift Nr. 2 985 816; Electrical Engng., Band 53, 1I, vom Oktober 1934, S.1366, 1367, 1369; Brown-Boveri-Mitt., 48 (1961), S. 270, 273; Siemens-Elektrodienst, 4 (1962), 3, S. 5; AEG-Mitt., 52 (1962), 5/6, S. 226; AEG-Sonderdruck, Z 32/RGF 57 092, Inf: Mappe 38/10, »Steuerbare Silizium-Gleichrichter und ihre Anwendung«, vom August 1961, S. B.