DE2905389A1

DE2905389A1 - Regelungsverfahren fuer einen ventilstromrichter

Info

Publication number: DE2905389A1
Application number: DE19792905389
Authority: DE
Inventors: Aleksandr Petrovitsch Dotsenko; Andrei Vasilievitsch Kamenev; Zigmund Moiseevit Rubtschinsky; Boris Nikolaevitsch Tichmenev; Anton Konstantinov Yagolkovsky
Original assignee: VNII SCHELEZNODOROSCHNOGO TRAN
Current assignee: VNII SCHELEZNODOROSCHNOGO TRAN
Priority date: 1979-02-13
Filing date: 1979-02-13
Publication date: 1980-08-14
Also published as: DE2905389C2; FR2454218A1; SE445411B; FR2454218B1; CH647108A5; SE7901981L

Description

Vsesojuzny Nauchno-issledovatelsky institut Zheleznodorozhnogo transporta

RbGESLUaGSVEBSIaHHBN Ii¹UB EIKBN VEHTILSTiiOMB ICHTEB

Uie vorliegende Erfindung betrifft Steuerungsmethoden für elektrische Ventile und bezieht sich insbesondere auf Hege lung s verfahr en für einen Ventilstromrichter.

Lie vorgeschlagene Erfindung findet vorzugsweise

in Ventil-Wechselsüromrichtern für elektrische Betriebs-

(Lokomotiven)
Mittellauf b'e2n~ und Nahbahnen sowie in die Ventilstjnomrichter speisenden Umformer unter stat ionen für Eiektroenergie-tJberuragungsleitungen und in verschiedenartige Gleichstrom- und WechseIstromverbraucher speisenden Umformereinrichtungen der Elektroindustrie .Anwendung,

L's ist ein Phasenregelungsveüfahren für einen Ventilstromrichter (s. beispielsweise 'die DE-PS

1244941, Klasse HO2m, 21d², 12103) weit bekannt, darin bestehend, daß in ^eder Halbperiode der Speisespannung die Steuerimpulse auf die Hauptventile des Stromrichters mit einer Verzögerung um einen in den Grenzen dieser Halbperiode regelbaren Winkel gegeben werden, instatt einer Halbsinusoide der Transformatorspannung wird der

030033/0 466

Belastung ein Teil zugeführt ₉ was einen entsprechenden wert der gleichgerichteten Spannung bestimmte Das genannte in den bekannten Schaltungen realisierte Verfahren sichert keinen ausreichenden i¥ert des Leistungsfaktors und führt zu oiner erhöhten Forraverzerrung des Primär-

und
Stroms ν einer Verstärkung von die Ve r bindung s leitung en

beeinflussenden ötromoberwelien der Tonfrequenz»

Es ist ein Hegelungsverfahren für einen Ventilstromrichter (s. beispielsweise die DE-PS ·

Klasse 21d , Gr« 12/03) "weit bekannt _s indem eine teilweise Dämpfung des elektrischen Stroms im Transformator uad eine Blindleistungskompensation des Speisenetzes mit Hilfe von Impuls-Ventilschaitern zur Anwendung kommen. Das genannte Verfahren besteht darin_f daß in iedez HaIbperiode der Speisespannung die phasengeregelten Steuerimpulse auf die Hauptventile des gesamten Stromrichters und dann am Ende der Halbperiode der Speisespannung auf Dämpf ungs"wentiIe des gesamten Stromrichters gegeben werden· In diesem Fall ist der Ventilstromrichter in Form einer Reihenschaltung aus einphasigen ^symmetrischen halbgesteuerten Gleichrichterbrücken ausgeführt. Hierbei ist ein Teil der Brücken mit Kommutierungskondansatoren, -drosseln und elektrischen Ventilen ausgestattet. Diese Elemente verwirklichen eins erzwungene Unterbrechung des Teiles des gesamten Laststromes des Transformat or s,

030033/0466

der über die betreffende Brücke fließt, sowie eine teilweise Bündle ist ungskomoensation des Transformators und des Bahnnetzes· Das Vorhandensein der genannten Elemente führt zur Vergrößerung ihrer -abmessungen und Iuasse.

Die beschriebenen. Icegei längsverfahren für einen Ventiistromrichter werden in Ventilstromrichtern verwirklicht, in denen die die Energie speichernden reaktiven Elemente (Kondensatoren, Drosseln) von der Speisequelle (einem Transformator) mit Hilfe nichtlinearer Hilfselemente - elektrischer Ventile - immer getrennt sind. Infolgedessen werden natürliche stetige Schwingungen elektromagnetischer Energie in deren Stromkreisen z^angslä'ufig unterbrochen, und die Spannungen aa diesen Elementen steigen auf Werte an, die die Amplitude der Speisespannung wesentlich übertreffen, was eine Vergrößerung der installierten Leistung der Ventile und eine Isolationsverstärkung verursacht. Darüber hinaus wird die erzwungene Unterbrechung der stetigen elektromagnetischen Prozesse von Stoßschwingungen im Bahnnetz begleitet, die dessen Einwirkung auf die Verbindungsleitungen verstärken

Es ist auch ein i*e ^e lung έ verfahr en für einen Ventilstromrichter (s. beispielsweise den UdSSR-TJrhe bersehein N. 481474, Klasse B 601 7/16, HO2m, 5/16, H02p 15/16) bekannt, das auf der Ausnutzung eines Schwingungsvorganges für den Strom in einem an die Klemmen der Spei-

030033/0466

sequelie aes Stromrichters,, d.h.«. parallel zur Sekundärwicklung eines opeisetransformstors, direkt angeschlossenen Kondensator aufbaut» ILs genannte Verfahren geht dahin, daß in jeder Halbperlode der Speisespannung die pnasengei'egelten Steuerimpulse wiederholt auf die Haupt-Ventile des Stromrichters und auf die Dämpf ungsventile des Stromrichters im Laufe der gesamten liaibperiode der speisespannung geliefert werden^

Im genannten Verfahren wird die !Regelung des VentilstromriGhters durch ein mehrfaches Ein- und .ausschalten der gleichen Ventile des otromrichtex-s erreichte Hierbei stellen die Zeitintervalle -zwischen der Lxnspeisung der phasengersgelten Steuerimpulse auf die Haupt- und Dämpfungsventile keinen konstanten Wert dars, sondern hängen vom vifert der Belastung ab_g was seinerseits die .Anwendung spezieller Folgeeinrichtungen im System der automatischen Steuerung erfordert,, die das system komplizieren und die Zuverlässigkeit der Arbeit des Stromrichters herabsetzen ·

Die mehrfache Kommutierung des elektrischen .stromes im Laufe einer Halbperiode mit Hilfe der gleichen Ventile bewirkt erhöhte Leistungsverluste in den Ventilen und dem Kondensator und erfordert eine Komplizierung von och ut zv or richtungen des Stromrichters® Die Form Verzerrungen der Primärstromkurve führen bei Störungen in der

030033/0466
BAD ORIGINAL

Steuerung ζω? Erniedrigung des Leistungsfaktors und zur Verstärkung von Störeinflüssen auf die Verbindungsleitungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Verfahren zu schaffen, bei dem die Reihenfolge der Einwirkung auf die Ventile des Stromrichters eine Reduzierung von Leistungsverlusten und eine Erhöhung der zuverlässigkeit der Regelung des VentilstromBichters gewährleistet.

Dies wird dadurch erreicht, daß im Regelungsverfahren für einen Ventiistromrichter, der von einem Transformator gespeist wird, zu dessen Sekundärwicklung eine tfeihenschaltung aus einem Kondensator und einer durch einen elektronischen Schalter überbrückten Drossel parallel liegt, und der mindestens eine einphasige Ventilbrücke mit Haupt- und Dämpfungsventilen enthält, an die eine Belastung geschaltet ist, darin bestehend, das in jeder Halbpariode der Speisespannung die phasengeregelten Steuerimpulse auf die Haupt- und Dämpfungsventiie des Stromrichters gegeben werden, die Einspeisung der phasengeregelten Steuerimpulse im Laufe der gesamten Halbperiode der Speisespannung auf die Hauptventile des Stromrichters gemäa der Erfindung abwechselnd in Grenzen der ersten Halbperiode von im Momeat der Einspeisung der phasenge regelten Steuerimpulse entstehenden Eigenschwingungen des elektrischen Stromes im Kondensator erfolgt,

030033/0466

während die Einspeisung der phasengeregelten Steuerimpulse in der zweiten Hälfte der Halbperiode der Speisespannung auf die Dämpfungsventile des Stromrichters auch abwechselnd in Grenzen der ersten Halbperiode von im Moment der Einspeisung der phasengeregelüen Steuerimpulse entstehenden Eigenschwingungen des Stromes im Kondensator geschieht.

Zweckmäßig ist es auch) daß bei der Segelung eines Yentilstromrichters, der zwei Gruppen einphasiger Yentilbrücken enthält, deren ^ede eine gleiche inzahi von Yentilbrücken aufweist, an deren jede eine gleiche Belastung angeschlossen ist;, die phasengeregelten Steuerimpulse im Laufe der gesamten Halbperiode der Speisespannung wechselweise auf die Hauptventiie der Brücken einer Gruppe und dann auf die Hauptventiie der Brücken der anderen Gruppe mit einem der Dauer der Halbperiode der Eigenschwingungen des elektrischen Stromes im Kondensator gleichen Abstand zwischen ihnen und die phasengeregeluen Steuerimpulse in der zweiten Hälfte der Halbpariode der Speisespannung abwechselnd auf die Dämpfungsventile der Brücken einer Gruppe und auf die Dämpfungsventile der Brücken der anderen Gruppe mit einem der Dauer der Halbperiode der Eigenschwingungen des elektriShen Stromes im Kondensator gleichen Abstand zwischen ihnen gegeben werden·

Es ist durchaus sinnvoll, daß zwecks einer vollstän-

030033/0A66

digen Auslastung der Elektroausrüstung in erzwungenen Zuständen bei teiiweisem Ausfall der Eiektroausrüstung . während del¹ Regelung eines Ventilstromrichters, der eine Yielzahi einphasiger Ventilbrücken enthält, an deren jede eine gleiche Belastung angeschlossen ist, die phasengeregelten Steuerimpulse im Laufe ctei gesamten Halbperiode der Speise spannung wechselweise auf die Eauptveniiile einer jeden der Brücken mit 2/3 der Dauer der Halbperiode der Eigenschwingungen des stromes im Kondensator gleichen abständen zwischen den auf die erste und zweite Ventilbrücke und den auf die vorletzte und letzte Ventilbrücke gegebenen Impulsen und mit 1/3 der Dauer der Halbperiode der Eigenschwingungen des Stromes im kondensator gleichen abständen zwischen den auf die mittleren. Ventilbrücken gegebenen Impulsen und die phasengeregelten Steuerimpulse in dar zv.eiten Hälfte der Halbperiode der Speisespannung auch wechselweise auf die Dämpfungsventile einer jeden der Brücken mit 2/3 der Dauer der Halbperiode der Eigenschwingungen des Stromes im Kondensator gleichen abständen zwischen den auf die erste und zweite Ventilbrücke und den auf die vorletzte und letzte Ventilbrücke gegebenen Impulsen und mit 1/3 der Dauer der Halbperiode der Eigenschwingungen des elektrischen Stromes im Kondensator gleichen Abständen zwischen den auf die mittleren Ventilbrücken gegebenen Impul-

030033/0466

sen geliefert werden«

Es ist zweckmäßig, daß bei der Regelung eines Ventiistrotarichters_s der von einem Transformator gespeist wird, dessen Sekundärwicklung uneL Kondensator in z>,ei gleiche Seile getrennt sind_f wobei die Teile des letzteren zu den entsprechenden Teilen der Sekundärwicklung parallel geschaltet sind₉ und der eine einphasige Yentilbrücke enthält, die zwei Brückenzweige , deren' Kit te 1-p unkt θ an die gesamte Sekundärwicklung angeschlossen sind, und einen Brückenzweig],, dessen !«litteIpunkt an den Mittelpunkt der Sekundärwicklung und des Kondensators angeschlossen ist, aufv-'eistj die phasengeregelten Steuerimpulse gemäß der Erfindung χα Laufe der gesamten Halbperiode der Speisespannung abwechselnd auf die Hauptventile eines Brückenzweiges dar Ventiibrücke und dann auf die Haupt ventile des anderen Bruckenzweiges der Yentilbrücke mit einem der Dauer der Halbperiode der Eigenschwingungen des elektrischen Stromes im Kondensator gleichen ibstand zwischen ihnen und die phasengeregelten Steuerimpulse in der zweiten Hälfte der Halbperiode der Speisespannung abwechselnd auf die Dämpfungsventile eines Brückenzweiges und auf die Dampf ungsventile des anderen Brückenzv.eiges der Yeniiilbrücke mit einem der Dauer der Hclbperiode der Eigenschwingungen des elektrischen Stromes ia Kondensator gleichen Abstand zwischen ihnen gegeben werden«

030033/0466

ORIGINAL

Sinnvoll ist, daß zwecks Vermeidung induktive!! Spannungsverluste ira Transformator im Augenblick de χ Einspeisung del phasengeregelten Steuerimpulse an den Haupt-

»■

ventilen dar Brücken des Str Umrichters die phasenge regelten Steuerimpulse zusätzlich auf die Dampfungsventile gegenüberliegender Brückenzweige der Ventilbrücken des Stromrichters geliefert v, er den.

i-weckmäßig ist es auch., daß zur Beseitigung der Beeinflußung der Arbeit des Stromrichters durch äußere Stromverbrauches im Augenblick der Einspeisung des ursprünglichen phasengeregelten Steuerimpulses aux die Haupt?ventile des Ventilstiomriahjiers und im Augenblick der Einspeisung des ursprünglichen phasengeregelten Steuerimpulses auf die Dämpfungsventile des Ventilstromrichters die phasengeregelten Steuerimpulse zusätzlich auf den elektronischen Schalter des Ventiistromrichters gegeben werden·

Die anderen Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung sollen aus einer nachfolgenden eingehenden Beschreibung des Verfahrens, ihrer Ausführungsbeispiele und beiliegenden zeichnungen ersichtlich werden· Es ze igt:

iⁿig. 1 eine elektrische Prinzipschaltung der ersten Variante eines Ventilstromrichters mit zwei Gruppen von Ventilbrücken zur Beaiisierung des vorliegenden Verfah-

030033/0466

^D ORIGINAL

rons, gemäß der Erfindung;

i'ig. 2 (a, b, c) Zeitdiagrainme für Spannungen und Ströme in den Elementen eines Ventilstromrichters im GIeichricliterbetrieb in einer Zwischenregelstufe , gemäß der Erfindung;

Fig« P (a, b, c) Leitdiagramme für Spannungen und Ströme in den Elementen eines Ventilstromrichters im GIeichrichterbetrieb in einer Anfangs- und einer 3i'nd~ regelstufe, gemäß der Erfindung;

Fig. 4 (a , b, c) Zeitdiagramme für Spannungen und Ströme in den Elementen eines Ventilstromrichters im wechselrichter be trieb, gemäß der Erfindung;

iig» 5 sine elektrische Prinzipschaltung der zweiten Variante eines Ventilstromrichters mit zwei Gruppen von Venuilbrücken zur Bealisierung des vorliegenden Verfahrens, gemäß der Erfindung;

Fig_# 6 eine elektrische Prinzipschaltung der dritten Variante eines Ventilstromrichters mit zwei Gruppen von Ventilbrücken zur Realisierung des vorliegenden Verfahrens, gemäß der Erfindung;

Fig. 7 eine elektrische Prinzipschaltung eines eine Vielzahl von Ventilbrücken aufweisenden Ventilstromrichters zur Bealisierung des vorliegenden Verfahrens, gemäß der Erfindung;

Fig. 8 (a, b, c) Zeitdiagramme für Spannungen und

030033/0466

BAD ORIGINAL

Ströme in den Elementen des in iJ'ig· 7 dargestellten Ventiistromrichters, gemäß der Erfindung;

Fig. 9 eine elektrische Prinzips cha itung eines eine Ventil brücke aufweisenden Ventiistronirichte-rs eui Realisierung des vorliegenden Verfahrens, gemäß der Erfindung;

Fig. 10 (a, b, c, d, e) Leitdiagrarnße für Spannungen und ströme in Transformatorwicklungen und in einem Kondensator bei der iusführung des in Fxg« 9 dargestellten Ventiistromrichüers, gemäß der Erfindung;

Fig.. 11 (a, b, c, d, e, f, k) Zc- it diagram me für Spannungen und Ströme in den Elementen des in B'ig. 9 gezeigten Ventilstromrichters im Gleichrichterbetrieb, gemäß der Erfindung;

Fig. 12 (a, b, c, d, e, f, k) Zeitdiagramme für Spannungen und Ströme in den Elementen des in Fig· 9 wiedergegebenen Ventilstromrichters im vifeohaeirichterbe trieb, gemäß der Erfindung;

Fig· 13 (a, b, c) Zeitdiagratnrae für Spannungen in i'ransformatorwickiungen und an einem Kondensator bei der Ausführung des in Ii¹Xg. 4 dargestellten Ventils tr Umrichters zur Realisierung des eine Vermeidung induktiver Spannungsverluste im Transformator vorsehenden Verfahrens, gemäß der Erfindung;

Fig· 14· (a, b, c) Zeitdiagramme für Spannungen und Ströme in den Elementen eines Ventiistromrichters im Falle

030033/0466 -—-

Bad

einer Beseitigung der Einwirkung seitens äußerer ötrotnverbraucher_s gemäß der Erfindung?

Das vorgeschlagene Regelungsverfahren für einen Ventilstromrichter v.-ird durch einen von einem Transformator 2 gespeisten Ventiistrumrichter 1 (Fig* 1) realisiert. Parallel zur Sekundärwicklung J5 des Transformators 2 ist eine !reihenschaltung aus einem Kondensator 4 und einer Drossel 5 angeschlossen® Die Drossel 3 ist durch einen aus antiparallel geschalteten Ventilen 7 bestehenden elektronischen ochalser 6 überbrückt»

Das vorliegende Be ge !längsverfahren für exxien Ventilsüromrichter vsird durch einen eine Gruppe* von Ventilbrücken 9 und 9* ößd eine Gruppe 10 von Ventilbrücken 11 und 11" enthaltenden Ventilstrumrichter 1 realisiert» Die &ahl der Brücken in den Gruppen 8 und 10 kann belie.« big und muß gleich sein_e Die Gesamtzahl der Ventilbrükken im otromrichter 1 macht eins gerade ^ahi nicht weniger als zwei aus_e

Die zwei Brückenzweige der Brücken S₉ 9" und 11₉ 11* weisen in Form steuerbarer elektrischer Ventile ausgeführte Hauptventile 12, 13 auf«, Die zwei anderen Brückenzweige der Brücken 9» 9" und 11, 11" sind als völlig gesteuert ausgeführt und weisen, mit Ausnahme der Hauptventile 14, 15s> eine zu den Hauptventilen 14_t 15 parallel geschaltete Kette 16 auf«, Die Kette 16 stellt

•"0 30033/046 6

eine Keihenschaltung aus einem Komiautie:eungskondensatoJ2 17» einer KormuUtierungsdrossei 18 und einer Hiifsdiode 19 dar· Darüber hinaus beinhalten diese Bj? üc kenzweige- antipaxaliel zu den Hilfsdiöden 19 der Ketten 16 geschaltete Dämpfungsventile 20, 21,

Parallel zu einer öeden der Ventilbrücken 9» 9' und 11, 11' der beiden Gruppen 8 und 10 liegt eine gleiche Belastung 22, die in Form von miteinander wahlfrei verbundenen Bahnmotoren und einer Glattungsdrossei ausgeführt ist, die der ganzen Gruppe der Motoren geraeinsam ode£ für o'eden Stromkreis der Motoren (in Fig. nicht angedeutet) individuell ist.

Die Regelung wird sowohl im Zugbetrieb, wo der Ventilstromrichter 1 als Gleichrichter wirkt, als auch im Betrieb der- Bremsung mit Stromrückgewinnung bei elektrischen Betriebsmitteln, wo der VentiistromrichteJC 1 als vvechse !richten wirkt, vorgenommen.

Dt, s Rege lung s verfahren für den Ventilstromrichter 1 im Gieichrichterbetrieb lauft auf folgendes hinaus.

über die Sekundärwicklung-J des Transformators 2 fließt der Summenstrom I. sämtlicher Brücken 9» 9'» 11, 11' des Stromrichters 1.

Bei einem Phasenregelungswinkel «^ (I'lg. 2a)

die
den die durch^Cin der Zeichnung nicht gezeigte) Glattungs-

djjosseln der Belastungen 22 aufrechterhaltenen Ströme der

3.0 0 33/0,46

Belastungen 22 in der betreffenden Halbperiode der Speise spannung bis zum i-.eitpunkt ty in den Brücken 9». 9% 11» 11" über die Haup ,ventile 12₉ 13 fließen» Im Stromkreis der wicklung 3 des Transformators 2 und des Kondensators A- fließt ein Kapazitätsstrom i* = -i^ (Fig. 2b, 2c), während-sich die Spannung U, ^ (Hg· 2a) in der tficklung 3 und am Kondensator 4 nach einem Sinusgesetz ändert. Zur Vereinfachung sind die Vorgänge im Leistungsstromkreis unter der Voraussetzung beschrieben_s daß der gleichgerichtete Strom I^ ideal geglättet ist_o

Z\xm Zeitpunkt tj werden die phasengeregelten Steuerimpulse den Haupt ventilen 15, 12 der Brücken 9» 9' der Gruppe 8 und den Ventilen 7 <äes elektronischen Schalters 6 zugeführt· Da der Transformator 2 einen induktiven Widerstand besitzt, findet der dem halben Gesamtstrom I^ gleiche Strom der Belastung 22 dieser Brücken 9» 9' seinen Kseis über den Kondensator 4 geschlossen. Infolgedessen beginnt seine Entladung· In dem Maße, wie sich die Kapazität des Kondensators 4 entlädt, steigt der Strom ±τ im Transformator 2 an· Lu dem vom Zeitpunkt ■fe-j- um ein Periodenviertel der im -Augenblick der Einspeisung der phasengeregelten Steuerimpulse entstehenden Eigenschwingungen des otromes im Kondensator 4 verschobenen Zeitpunkt t₂ (^S· 2a) findet der gesamte, 0,5 I, gleiche ^trom der Belastung 22 der Brücken 9, 9' über die Sekundärwicklung 3 des Transformators 2 seinen Kreis

030033/0466

geschlossen· In diesem Augenblick hat aber die Spannung TJ-, j, am Kondensator 4 einen Minimalwert, und unter der Einwirkung der die Spannung am Kondensator 4 übersteigenden Speisespannung der Sekundärwicklung 3 beginnt der letztere sich aufzuladen. Der Vorgang des Stroraantiegs in der Wicklung J5 geht; langsamer weiter· .Abgesehen von der Dämpfung des Schwingungsvorganges auf Grund des Vorhandenseins von tfirkwiderständen, erreicht die ti t rom zunähme in der wicklung 3 zu dem der Halbperioue der Eigenschwingungen des Stromes irn Kondensator 4 entsprechen— den Zeitpunkt t₇ einen Wert von I-,, d.h. den ,7ert des Ge samt stromes der Belastungen 22 der Brücken 9,9% 11, 11* der beiden Gruppen 8, 10 des Stromrichters 1. Für den Zeitpunkt t~ ist das Auftreten der .Amplitude der ersten Halbperiode der Eigenschwingungen des Stromes im Kondensator 4 kennzeichnend. In diesem Augenblick erreicht der Ladestrom i^ im Kondensator 4 einen Wert gleich O₉-J I,_# Im .Augenblick t^ werden die phasengeregelten Steuerimpulse an den Haupt vent ilen 12, 15 in den Brücken 11, 11* der Gruppe 10 des Stromrichters 1 eingespeist. Hierbei findet der sich bis zum Zeitpunkt t, über den Stromkreis der Hauptventile 12, 15 schließende und ebenfalls 0,5 I. gleiche Strom der Belastungen 22 der Brücken 11, 11* im Zeitpunkt t₇ über die Sekundärwicklung 3 des 'Transformators 2 seinen Kreis geschlossen, während der Ladestrom über den Kondensator 4 ausbleibt. Infoige der

030033/0466

abschaltung des Stromes mit jchvyingungscharakter im Kondensator -r zum Leitpunkt t- sperren die Ventile 7 des elektronischen Schalters 6, und im· Stromkreis des Kondensators 4 erweist sich die Drossel ^ als eingeschaltet»

£ur Stromdämpfung im Transformator 2 in Grenzen der vorliegenden Haibperiode der Speisespannung wird ein umgekehrter Vorgang eingeleitet.

^um Zeitpunkt t_z. werden die phasengeregelten Steuerimpulse auf die Dämpfungsvenuile 21 der Brücken 9j 9' der Gruppe 8 des Stromrichters 1, auf die Hauptvontiie 13 und Ventile 7 des elektronischen Schalters 6 gegeben« Dar dem halben Gesamtstrom der Sekundärwicklung

3 gleiche Strom der Belastungen 22 der Brücken 9s> 9'

der Gruppe 8 schließt sich über den Stromkreis der Haupt-Ventile 12₉13₃ während sich der halbe Strom I^ der Sekundärwicklung ⁷j des Transformators 2 über den Kondensator 4· schließt, viodurch die aufladung seiner Kapazität eingeleitet γ»'χΜ_Φ Die Spannungserhöhung am Kondensator

4 '."ird in dessen Lade Vorgang von einem immer intensiveren Abfall des Stromes i-, (S'ig. 2b, c) am Transformator 2 und des Ltroraes i^ ata Kondensator 4 selbst begleitet.

ϊι einem Periodenvieitel der Eigenschwingungen dos stromes im Kondensator 4, d.h. zum Zeitpunkt t_r,fällt der strom i^ im Kondensator auf den «n'ert L^rull und der Strom 1-. im Transformator 2 auf den Wert 0,5 I^ ab. Zu diesem Zeitpunkt t^ erreicht die Spannung am Kondensator 4 ein Kaxi-

030033/0466

ORiQtNAL

mum, und da sie den Wert der Speisespannung an der Sekunda.? wicklung 3 übertrifft, geht der Vorgang des Stromabfalls in der Sekundärwicklung 3 weitet· Im Kondensator 4 erscheint ein Strom umgekehrter Sichtung, und es kommt zur Entladung des erstehen. £.um Zeitpunkt fr-, in einem Periodenviertel nach dem Zeitpunkt t,-» oder in einer Halbperiode der Eigenschwingungen des Stromes im Kondensator 4 "beginnend vom Zeitpunkt t^ entladt sich der Kondensator 4, und die Spannung daran erreicht den Zeitwert der Spannung der V/icklung 3» v/shrend der Strom 1-, im Transformator 2 auf den viert des erzwungenen Stromes absinkt. Der Strom der Belastungen 22 der Brücken 11,

geht 11 der Gruppe 10 des Stromrichters 1^vzu dieser Zeit von der »/ickiung 3 in den Kondensator 4 über· In diesem Zeitpunkt t^ (Hg. 2a) werden die phasengeregelten Steuerimpulse auf die Dämpfungsventile 21 und die Hauptventile 13 in den Brücken 11, 11* der Gruppe 10 geliefert. Der Strom der Belastungen 22 der Brücken 11, 11' fließt über die Hauptventiie 12, 13 , wobei

er im Kondensator 4 sprunghaft abfällt und dadurch zum Sperren der Ventile 7 des elektronischen Schalters 6 beiträgt, «venn. der Zeitpunkt tg mit dem Punkt des E'ulidurchganges der Speisespannungskurve zusammenfällt, bedarf es keiner erzwungenen Sperrung der Hauptventile 15» in den Brücken 11, 1T^ weil sie unter der Wirkung der das Vorzeichen wechselnden Spannung der Wicklung 3 des

030033/0466

Speise transformator 2 gesperrt weiden»

Bei der Einspeisung der phasengeregelten Steuerimpulse sowohl auf die Hauptventile 15, 12 zu den

Zeitpunkten t_T, t^ als auch auf die Dampfungsventile

^ somit

21 su den Zeitpunkten t^, t^ wird^in stufenloser Prozeß des Stromanstiegs im Transformator 2 in G:enzen tj bis t-, und des Strotnabfalls in Grenzen t. bis tg sichergestellt, deren Bereich ^e eine Halbperiode der Eigenschwingungen des Stromes im Kondensator 4- ausmacht.

In eier anderen Halbperiode der Speisespannung erfolgt die Einspeisung der phasengezegelten oteuerirapuise in ähnlicher V/eise an den Haupt ventilen 13» 14 der Brücken 9j 9'» 11 j 11'j an den Dämpfungsventiien 20 und den Ventilen 7 des elektronischen Schalters 6,

i:.ur Hegelung des Wertes der Ausgangs spannung des Stromrichters 1 werden die Zeitmomente der Einspeisung der phasengeregelten Steuerimpulse an den Hauptventilen 12, 15 in i-iichtung des Anfanges der Ealbperiode der Speisespannung (i'ig. ^a, b, c) phasenverschoben,

^ur Erhöhung der Energiekennwerte . der elektrischen Betriebsmittel und des Bakano*²⁹³ (^{irL der} Zeichnung nicht angedeutet) werden die Zeitpunkte der Einspeisung der Steuerimpulse an den Dampf ungs ve nt ilen 21 vom Ende der Halbperiode der Speisespannung zu deren Mitte, d.h. in den Grenzen der zweiten Hälfte der Halbperiode der Speisespannung, phasenverschoben·

030033/0468

Zur Verwirklichung des Wechselrichterbetriebes des Stromrichters bei einer Bremsung der θIektrischan Betriebsmittel mit Stromrückgewinnung müssen sämtliche Ventile 12, 13, 14, 15 und 20, 21 im Stromrichter 1 gesteuert werden, während die Steuerung und Regelung in Analogie zum Gleichrichterbetrieb vorgenommen werden. Die Kurven der Spannungsänderung in der Sekundärwicklung 3 des Transformators 2 sowie die Verläufe des Primärstromes i, und des Stromes i.. im Kondensator 4 in verschiedenen Phasenre gelstuf en der Steuerimpulse sind bei einem in Fig. 1 dargestellten S&romricliter während seiner Arbeit im Wechseirichterbetrieb in Fig.4 wiedergegeben. Das Regelungsverfahren des Ventilstromrichters 1 im Wechselrichterbetrieb besteht in folgendem·

Hier wird die Einspeisung der phasenregelten Steuerimpulse an den Hauptventilen 12, 15 der Brücken 9» 9'j 11, 11* der Gruppen 8, 10 des Stromrichters 1 gleichfalls abwechselnd zu den. Zeitpunkten tj» t₂ verwirklicht, wobei im Ergebnis dieser Operationen der Stromkreis der Belastungen 22 vo& einem (in Fig. nicht eingezeichneten) speisenden Wechselstromnetz getrennt wird. Die Steuerimpulse für die Dämpfungsventile 20, 21 der Brücken 9» 9*f 11» 11' werden zu den Zeitpunkten 1u» t^ immer am .Anfang der Halbperiode der Speisespannung gegeben. Hierbei bleibt die Dauer eines ^jeden der Bereiche tj bis

030033/0 466

•b₂ und t, bis t^ ebenfalls gleich der Halbperiode der Eigenschwingungen des Stromes im Kondensator 4 erhalten·

Im lechselrichterbe&rieb geschieht also die Sperrung der Hauptventile 14, 15 in den Brücken 9, 9^#und 11, 11* stets am .Anfang der Halbperiode der Speisespannung« Hierbei erfolgt die Umschaltung des btromes der im betreffenden Betrieb als Generatoren auftretenden (in der Zeichnung nicht angedeuteten) Motoren - Belastungen 22 - im Stromkreis der Hauptventile 12, 13 der Brücken 9, 9* und 11, 11* zu den phasengeregelten Zeitmomenten.

Zur Verringerung der Ausgangsspannung des Stromrichters werden die Zeitmomente tj bis fc₂ ^für d-ie Einspeisung der phasengeregelten Steuerimpulse an den Hauptventilen 14, 15 in den Brücken 9» 9* und 11, 11* in Sichtung des .Anfanges der Halbgeriode der Speisespannung und zu deren Vergrößerung nach dem Ende hin, wie dies durch Pfeile in Fig. 4a, b, c eingezeichnet ist, verschoben«

Infolge solch eines Regelungsverfahrens der Ventile kann der Ventilstromrichter im Wechselrichterbetrieb mit einem voreilenden Leistungsfaktor arbeiten.

Das vorliegende Re ge lungs verfahr en für einen Ventilstromrichter wird auch durch einen Ventilstromrichter 1 realisiert, in dem eine jede der Gruppen 8, 10 (Fig. 5) de eine Brücke 9 und 11 aufweist, Die Backen 9 und 11 besitzen nur ^e einen völlig gesteuerten Bruk-

030033/0466

kenarm· Der mit der Klemme Λ der Sekundär wicklung 3 verbundene Brückenarm der Brücke 9 weist ein Hauptventil 14, ein Dämpfungsventil 20 und eine Kette 16 auf. Die übrigen Bjückenarrae der Brücke 9 setzen sich aus Hauptventilen

12, 15, 15 zusammen· Der mit der Klemme A der Sekundärwicklung 3 gekoppelte Brückenarmzvueig der Brücke 11 verfügt über ein Hauptventil 15, ein Dämpfungsventil 21 und eine Kette 16. Die übrigen Brückenarme der Brücke 11 bestehen aus Hauptventilen 12, I3, 14·.

Darüber hinaus wird das vorliegende Hegelungsverfahren für einen Ventilstromrichter durch einen Ventilstromrichter 1 realisiert, in dem die Brücken 9 (Pig· 6) und 11 der Gruppen 8 und 10 gleichfalls nur je einen völlig gesteuerten Brückenarm besitzen. Der mit der Klemme Λ der Sekundärwicklung 3 gekoppelte Brückenarm der Brücke 9 weist ein Hauptventil 14-, ein Dämpfungsventil 20 und eine Kette 16 au£· Die übrigen Brückenarme der Brücke 9 setzen .sich auii Hauptventilen 12, 13, 15 zusammen. Her mit der Klemme B der Sekundärwicklung 3 verbundene ^rückenarm der Brücke 11 verfügt über ein Hauptventil 15, ein Dämpfungsventil 21 und eine Kette 16. Die übrigen Brückenarme der Brücke 9 bestehen aus Hauptventilen 12,

13, 14.

Die ßegelungsprozesse in dem gemäß Fig. 4- und 5 ausgeführten Yentilstromrichter 1 verlaufen analog den oben beschriebenen·

Unter den Betriebsbedingungen für elektrische Be-030033/0466

tO3iebsmittel_f insbesondere flic Elektrolokomotiven im Fernverkehr, ist die Möglichkeit einer Arbeit im erzwungenen Betrieb in Situationen nicht ausgeschlossen! die an Havar±e£$lle grenzen₉ ebenso wie bei einem teilweisen Ausfall der Slektroausrüstung (Ausfall von Ventilen einer der Brücken^ einer Störung des Bahnmotors u· ä.). In die** sem Fall kann es im Stromrichter eine ungerade Anzahl von Brücken geben_s was die notwendige Bedingung der Trennung des gesamten Stromrichters in zwäi nach der Belastung gleiciP Teile nicht erfüllen laßt. Dieser Mangel kann überwunden werden, wenn zu der ausgefallenen Brücke eine weitere einwandfreie in der anderen Gruppe der Brücken des Stromrichters bewußt abgeschaltet wird· In diesem Pail wird aber die vorhandene Elektroausrüstung nicht ganz ausgelastet j was eine unvollständige Ausnutzung der Zugkraft der elektrischen Betriebsmittel zur Folge hat.

In diesem lall wird das Hegelungenerfahren für einen Tentilstromrichter durch einen Ventilstromrichter 1 (i'ig. 7) realisiert, der fünf einphasige Ventilbrücken 23, 24, 25, 26, 27 enthält, zu denen parallel o'e eine gleiche Belastung 28 geschaltet ist· Die Zahl der Ventilbrücken im Ventilstromrichter 1 kann beliebig sein. Jede der Ventilbrücken 23, 24, 25, 26, 27 weist je zwei steuerbare Brückenarme und zwei völlig steuerbare Brükkeiiarme auf. Jeder der steuerbaren Brückenarme 23, 24, 25, 26, 27 besteht jeweils aus Hauptventilen 29, 30·

030033/0466

Jeder der völlig steuerbaren Brückenarme der Ventilbrücken 23,24, 25, 26, 27 setzt sich jeweils aus Hauptventilen 31, 32, Dämpf ung s ve nt ilen 33, 34 und Ketten 16 zusammen.

Das Wesen der Regelung des Stromrichters 1 besteht auch in einer wechselweisen Einspeisung der Steuerimpulse an den Hauptventilen 31 und dann an den Dämpfungsventilen 33 der einzelnen Brücken des Stromrichters und wird durch Verläufe der Spannung in der Wicklung 3 und des Stromes i-, in der Wicklung 3 sowie des Stromes i. im Kondensator 4 in Fig. 8 veranschaulicht. In den Augenblicken der Einspeisung der phasengeregelten Steuerimpulse an den Hauptventilen 31 (32) der Brücke 23 und dann an den Dampfungsventilen 33 (32) der gleichen Brücke 23 werden mit den Impulsen die Ventile 7 des elektronischen Schalters 6 beaufschlagt. Wie aus Hg. 8 ersichtlich, wird die wechselweise Einspeisung der phasenge regelt en Steuerimpulse sowohl im Laufe der Halbperiode dar Speisespannung an den Hauptventilen 31 (32) der Brücken 23, 24, 2p, 26, 27 als auch in der zweiten Hälfte der Speisespannung an den Dampfungsventilen 33 (34) in gleichen Zeitintervallen vorgenommen. Das Intervall tj bis tp (Fig· ^ö) zwischen den Zeitmomenten der Einspeisung der Impulse an den Hauptventilen 31 (32) der ersten Brücke 23 und an den Hauptventilen 31 (32) der zweiten Brücke 24 sowie das Intervall t„ bis t_n zwischen den Zeitmomenten der Sinspeisung der Impulse an den Haupt vent ilen 31 (32) der

030033/0466

vorletzten Brücke 26 und an den Hauptventilen 31 (32) de J? letzten Brücke 27 sind untie re inander gleich und betragen ge 2/3 der Dauer der Halbperiode der Eigenschwingungen des Stromes im Kondensator 4·. Die Zwischenzeit Intervalle t₂ bis t,_s t^ bis t^ (Fig» B) zwischen den an den Hauptventilen 31 (32) der Brücken 24 und 25, 23 und 26, beginnend mit der zweiten Brücke 24· und endend bei der vorletzten Brücke 26_f eingespeisten Impulsen sind auch untereinander gleich und machen je 1/3 der Dauer der Halbperiode der Eigenschwingungen des stromes im Kondensator 4- aus»

Genauso werden in der zweiten Half tie der Halbperiode der Speisespannung die phasengeregelten Steuerimpulse abwechselnd auf die DampfunSsventile 33 (34-) der Brücken 23_S 24-, 25„ 26, 2? des Stromrichters 1 mit einem 2/3 der Halbperiode der Eigenschwingungen des Stromes im Kondensator 4· gleichen ibstand tg bis t„ zwischen den an den Dämpfung sve nt ilen 33 (34-) der ersten und zweiten Br ükke 23 bzw» 24- sowie an den Dampf ungs ve nt ilen 33 (34·) der vorletzten und letzten Brücke 26 bzw· 27 eingespeisten Impulsen gegeben© Die Abstände t_r, bis t _s t °i^s t₀ (Fige 8) zwischen den an den Dampf ungsve nt ilen 33 (34·) der Zwischenbrücken 25$ 26 eingespeisten Impulsen sind auch untereinander gleich und betragen je 1/3 der Dauer der Halbperiode der Eigenschwingungen des Jtromes im Kondensator 4-β Έίίη stufenloser Anstieg des Stromes I₇,

030Ö33/0A66

(Fig. 8b) im Transformator 2 bei seiner Einschaltung in den Stromkreis des Transformators 2 im Laufe der Abstände ty bis t,- sowie eine stufenlose Dämpfung des Stromes i-, im Transformator 2 im Laufe der Abstände t₆ bis t._Q erfolgen stoßfrei beim Koppeln einzelner Kurven mit einem Zyklus: k - k, 1 - 1, m - m_f ρ - ρ zu den Zeitpunkten *2» *3» V* *5» *6» *7» *8 ^^{ei GlaiQllllei}·'¹³ äer Ableitungen des stromes in den Kopplungspunkten·

In einem Spezialfali, wo im Stromrichter 1 drei . Brücken sind, laufen die Prozesse für zwei gleiche Abstände mit einer Dauer von 2/3 der Halbperiode der Eigenschwingungen des Stromes im Kondensator- ab. Bei Vier Brücken tritt noch ein Zwischenintervall von 1/3 Bauer in Erscheinung·

Im allgemeinen Fall, wenn die -^rückenzahl gleich η ist, ist die Anzahl der Zwischenintervalle gleich η - 1·

Das vorgeschlagene Hegelungsverfahren für einen Ventilstromrichter wird auch in einem Yentilstromrichter 1 (Fig. 9)realisiert, der von einem Transformator 2 gespeist wird, dessen Sekundärwicklung 3 einen Mittelpunkt 35 aufweist. Dieser Ventilstromrichter 1 enthält eine einphasige Ventilbrücke 36, an die eine gemeinsame Belastung 37 in Form wahlfüei gekoppelter Bahnmotoren und eines Stromkreises einer Glattungsdrossel (in der Zeichnung nicht angedeutet) angeschlossen ist. In diesem Fall

030033/0466

ist die Sekundärwicklung 3 des Transformators 2 in zwei gleiche Teile 38 und 39 aufgeteilt» De* zur Bekundärwicklung 3 parallel liegende Kondensator 4 ist auch in zv.ei gleiche Teile 40 und 41 aufgeteilt» Die Ventilbrücke 36 hat zwei Brückenzweige 42 und 43_S deren Mittelpunkte an die gesamte Sekundärwicklung 3 angeschlossen sind_f und einen dritten Brückenzweig 44, dessen Mittelpunkt an den Mittelpunkt 35 <1θ£ Sekundärwicklung 3 und des Kondensators 4 geschaltet ist. In jedem Brückenziveig 42, 43 der Brücke 36 sind zwei Brückenarme völlig steuerbar· Des eine Bruckenarm der Brückenzweige 42, 43 enthält ein Kauptventil 45, ein Dämpfungsventil 46 und eine Kette 16. Der andere Brückenartn der Bruckenzweige 42, 43 weist ein Ea-uptventil 47» ein Dämpfungsventil 48 und eine liette 16 auf. Die B^ückenarme des -^rückenzweiges 44 sind steuerbar und bestehen aus Hauptventilen 49, 50· Im beschriebenen Stromrichter 1 wird bei der ßegeiung der gleiche elektromagnetische Vorgang wie auch bei dem in Fig. 1 gezeigten Stromrichter mit zwei Brückengruppen realisiert, nur daß· die phasengeregelten Steuerimpulse zum Zeitpunkt t-j- (Jig. 10a) auf die Hauptventile 45, 50 in den einen Kreis für den Strom der Belastung 37 über die sekundäre Teilwicklung 39 des Transformators 2 bildenden Brückenzweigen 43, 44 gegeben werden. Infolge der Eigenschwingungen des Stromes in den Teilwicklungen 38, 39

030033/0466

und in den Kondensatoren 40, 41 zu dem vom Zeitpunkt tj um einen der Dauer der Haibperiode der Eigenschwingungen des Stromes im Kondensator 4 gleichen .Abstand verschobenen Zeitpunkt t₂ erreicht aber der Strom in der Sekundärwicklung 3 einen dem Gesamtstrom der Belastung 37 entsprechenden Wert i, (Mg. 10b). In diesem Ze it moment t₂ (Fig. 10a) werden die phasengeregelten Steuerimpulse auf die Hauptventile 47 des Brückenzv.eiges 42 gegeben, die nach deren öffnung einen Kreis für den btrom der Belastung 37 über die gesamte Sekundärwicklung 3 des Transformators 2 bilden.

.Analog werden bei der Stromdämpfung im Transformator 2 in der zweiten Hälfte der Halbperiode der Speisespannung zu dem dem Mülldurchgangspunkt der Speisespannung um einen ibstand nicht weniger _sl^s eine Halbperiode der Eigenschwingungen des Stromes im Kondensator 4 voreilenden Zeitpunkt t^ die phasengeregelten Steuerimpulse auf die Dampfungsventile 46 des Brückenzweiges 43 des Stromrichters 1 gegeben, die die Teilwioklung 39 von der Belastung 37 abschalten. Dann werden sie in einem auch einer Halbperiode der Eigenschwingungen des jtromes im Kondensator 4 gleichen Zeitabstand zum Zeitpunkt t^ auf die die gesamte Sekundärwicklung 3 von der Belastung 37 abschaltenden Dampfungsventile 48 des Brückenzweiges 42 gegeben. In Fig. 10 (a, b, c, d, e) sind der Verlauf

0 3 0033/0466

der Spannung TS-, in der gesamten Sekundärwicklung 3 Transformators 2 und die Verläufe von Strömen i™, i,n in den Teilwicklungen 38 und 39 sowie des Stromes i^ in der gesamten Wicklung 3 und des Stromes i^ im Kondensator 4 daxgestellt.

Der Strom i, stellt eine Halbsümme der Ströme !33* i^q in den Teilwicklungen 38, 39 &a,z_t während der Strom ϊψ ein gemeinsamer Strom in einem an die Gesamtwicklung 3 angeschlossenen und aus den Einzelteilen 40, 41 zusammengesetzten äquivalenten Kondensator 4-ist.

«Vie aus Fig· 10 ersichtlich ist, ähneln die Verläufe von U, und i, den Verläufen in Fig. 3a» b, für den in Fig» 1 wiedergegebenen Stromrichter« Die Reihenfolge des Einsatzes sämtlicher Ventile 45, 46, 47, 48, 49, 50 ist indem ■ den Hegelungsvorgang im Gleichrichterbetrieb erläuternden Diagramm in Fig. 11 und in dem · den ßegelungsvorgang ia- Wechselrichterbetrieb des Stromrichters 1 veranschaulichenden Diagramm in Fig. 12 wiedergegeben.

Die in Fig. 10 dargestellten Verläufe entsprechen einer idealen magnetischen Kopplung zwischen den Teilwicklungen 38 und 39» cUiu bei einem vollständigen Fehlen von Streuungsflüssen zwischen ihnen.

Bei realen Konstruktionen von Bahntransformatoren bedingt das Vorhandensein von Streuflüssen und dementsprechend auch eines induktiven Widerstandes in jedem der Stromkreise "Teilwicklung - Kondensator" den Ablauf

0 30033/0466

eines kurzzeitigen schnell abklingenden Prozesses zu den Zeitraomenten des Einschaltens der Ventile.

Bei einer guten magnetischen Kopplung wirkt sich dieser Prozeß auf die Grundverläufe der Spannung U^, des Stromes i, nicht aus· Bei der Beseitigung eines Kurzschlusses der Transformstorwicklung während der Kommutierung der Ventile, der bei den gegenwärtig verwendeten Gleich- bzw. Wechselrichtern unvermeidlich ist, geht das Re ge lung s verfahr en für einen Ventilstromrichter wie folgt vor sich.

Bis zum .Augenblick des Nulidurchganges der Speisespannung skurve schließen sich die Ströme der Belastungen 22 (Fig. 9) über die Stromkreise der Ventile 14-, 15 in den Brücken 9» 9' der Gruppe 8 und in den Brücken 11, 11* der Gruppe 10. Zu dem dem IfUlidurchgang der Speisespannung U-, entsprechenden Zeitpunkt tj (Fig. 13) werden gleichzeitig mit der Einspeisung der phasengeregeiten Steu erimpulse an den Hauptventilen 12, 15.der Brücken 9»9' die phasengeregelten Impulse zusätzlich auf die Dämp^ fungsventile 20 der gegenphasigen Brückenzweige derselben Brücken gegeben. In diesem lall wird der Strom der Belastungen 22 \r.om Stromkreis der Ventile 14-, 15 auf den Stromkreis: Kondensator 17, Drossel 18, Dämpfungsventil 20 unter der Wirkung der Spannung des Kotnrnutierungskondensators 17 umgeschaltet· Im weiteren Verlauf des Span-

030033/0466

nüngsanstiegs in der Wicklung 3 (Ventile 14 sind bereits gesperrt) gehen die Lastströme in den Stromkreis des Kondensators 4 und der Wicklung 3 über, während sich der Kommutierungskondensator 17 über den Stromkreis der Diode 19 von der Wicklung 3 erneut auflädt. In der Wicklung 3 und dem Kondensator 4 wird der bereits oben beschriebene Schwingungsvorgang mit der Frequenz der Eigenschwingungen des Stromes im Kondensator 4 eingeleitet, wahrend zum Zeitpunkt t~ (Fig.13) die Steuerimpulse gleichfalls auf die Hauptventile 12, 15 (Fig. 1) der Brücken 11, 11* der Gruppe 10 gegeben werden, weshalb der Strom der Belastungen 22 der Brücken 11, 11* der Gruppe 10 von den Stromkreisen der Ventile 14, 15 auf die Stromkreise der Hauptventile 12, 15 umgeschaltet wird.

Infolge der Einspeisung der phgsengeregelten Steuerimpulse an den Dämpf ungs vent ilen 20 der gegenphasigen Brlickenzweige der Brücken 9» 9* unter deren gleichzeitiger Einspeisung an den Hauptventilen 12, 15 wird also der Kurzschluß der 7/icklung 3 über den Stromkreis der Ventile 12, 14 behoben.

Ferner fließen die Ströme der Belastungen 22 (Fig. 1) nach dem Zeitpunkt to (Fig. 13) über die Stromkreise der Ventile 12, 15 unter der Einwirkung der Speisespannung der Wicklung 3·

Die Vorgänge in der anderen Halbperiode der Speise-

030033/0466

spannung laufen analog ab· Hier werden die phasenge regelten Steuerimpulse gleichfalls zu dem dem fälligen HuIldurchgang der Speisespannungskür ve entsprechenden Zeitpunkt tj- (Fig. 13) zur Beseitigung eines Kurzschlusses der Wicklung 3 auf die Hauptventile 13» 14· und die gegenphasigen Dampf ungs van tile 21 der Brücken 11, 11 ' der Gruppe 10 gegeben. Zum Zeitpunkt t₂ werden die Impulse auf die Hauptventile 13» 14- in den Brücken 9, 9' der Gruppe 8 geliefert.

Der Grundschwingungsvorgang für den Strom im Kondensator 4- wird in allen Fällen bei den Wull-infangsbedingungen für Strom und Spannung der Frequenz der Eigenschwingungen des Stromes im Kondensator 4 unterbrochen· In den .Abständen zwischen den Kommutierungen fließt im Transformator 2 und in dem ^in der Zeichnung nicht angedeuteten) Bahfinetz ein dem Gesamtstrom der Belastung 22 des Stromrichters 1 entsprechender Strom. Das Ausbleiben der Stromschwingungen in den Wicklungen 3 des Transformators 2 und im Bahnnetz in den ibständen. zwischen den Kommutierungen ist durch die Reihenfolge der Steuerung der Tentile in den Brücken 9» 9» 111 11' gewährleistett

Diese Bedingung kann aber nicht bei einer Parallelarbeit einiger elektrischer von einem Bahnnetz gespeister Triebfahrzeuge streng eingehalten werden· Die Frequenzen

030033/0466

der Eigenschwingungen des Stromes in den Kondensatoren 4 können sich in -abhängigkeit von der Lage auf der !Leitung in Bezug auf das Bahnunterwerk ebenso wie dann etwas unterscheiden, wenn der Schaltvorgang eines Triebfahrzeuges mit den .Abständen zwischen den Kommutierungen der anderen Triebfahrzeuge, besonders bei verschiedenen Bege-r lungswinkeln für die Spannung an den Motoren, zusammenfallen kann·

In diesem Fall kann die Beendigung der unvermeidlich von einem Kurzschluß der (nicht gezeigten) Transformatorwicklung begleiteten Kommutierung der Ventile bei normalen elektrischen Betriebsmitteln Schwingungen eines Stromes erhöhter Irequenz auf der Strecke des Bahnnetzes veranlassen·

Entsprechend dem beschriebenen Rege längsverfahren für einen Ventilstromrichter 1 werden der stufenlose Anstieg und die stufenlose "Dämpfung des Stromes i-, (Fig. 2) im Transformator 2 in den Intervallen Vj, T^ (Fig. 14) gewährleistet, während im .Abstand zwischen diesen Intervallen (Intervall zwischen den Kommutierungen) im Bajannetz und dem Transformator 2 ein dem Gesamtstrom der Belastung 22 des Stromrichters 1 entsprechender Strom fließt.

Wenn zur gleichen Zeit im Zeitmoment t, eine Stromschaltung im Stromrichter eines anderen vom gleichen Bahn-

0 30033/0466

netz arbeitenden elektrischen Triebfahrzeuges können auf dem betreffenden elektrischen Triebfahrzeug Stromschwingungen entstehen. Zur Beseitigung dieser Schwingungen für das ganze Zeitintervall zwischen den Kommutierungen gibt es im Stromkreis des Kondensators 4-eine Drossel 5, die diese Schwingungen begrenzt, wie dies in Pig. 14- gezeigt ist. Dies wird im beschriebenen Verfahren dadurch erreicht, daß in jeder Halbperiode der Speisespannung bei der Einspeisung der Steuerimpulse an den'ersten\in der Reihenfolge^ Hauptventilen 12, 15 (Fig. 1) des Stromrichters 1 die Steuerimpulse zur gleichen Zeit auf die Ventile 7, 8 des elektronischen Schalters 6 gegeben werden, der die Drossel 5 in beiden Sichtungen shüntet. Im-; ,zweiten Teil der Halbpariode der Speisespannung werden gleichzeitig mit der Einspeisung der Steuerimpulse an den'ersten\in der Beihenfolge ,Dampf ungsventilen 20, 21 des Stromrichters 1 die Impulse auch auf die Ventile 7, 8 des elektronischen Schalters 6 geliefert. Infolge derartiger Steuerung erweist sich die Drossel 5 in den Kommutierungsintervallen Tj, 'Γ₂ (SIg · 14) durch die geöffneten Ventile 7, 8 des elektronischen Schalters 6 als kurzgeschlossen und beeinflußt den Charak ter der oben beschriebenen Steuerungs- und Regelungsvorgange des Stromrichtars 1 nicht. Hierbai darf die Breite der an den Ventilen 7» 8 des elektronischen Schalters 6

030033/0466

eingespeisten Steuerimpulse nicht kleiner als die Dauer des Zeitintervalls zwischen den Momenten der ersten und der letzten Einspeisung der so auf die Hauptventile 14, 15 wie auch auf die Dämpfungsventile 20, 21 des Stromrichters 1 gelieferten phasengeregelten Steuerimpulse sein.

In den Augenblicken der Beendigung der Kommutierungsintervalle sperren die Ventile 7, 8 des elektronischen Schalters 6 spontan, und die Drossel 5 erweist sich als eingeschaltet in den Stromkreis des Kondensators 4, wodurch ein Auftreten schädlicher Schwingungsvorgange für den Strom im Transformator 2 und in dem Netz eliminiert wird, die durch die Einwirkung der parallel arbeitenden elektrischen Betriebsmittel ausgelöst werden können»

Das Hegelungsverfahren sichert einen Wert des Lei stungsfaktors bei elektrischen Betriebsmitteln nicht unter 0,95 und gestattet es, den Kurzschluß der Trans formatorwicklung bei der Kommutierung der Ventile des Stromrichters zu beheben, der ein unabdingbarer Vorgang bei den bestehenden elektrischen Betriebsmitteln mit natürlicher Kommutierung ist«, Infolgedessen

werden eine 2 bis Jtache Verringerung induktiver Spannung sVerluste im Bahnnetz, eine J> bis 4-fache Reduzierung einer Störwiakung des Bahnnetzes auf die Verbindungsleitungen erzielt.

030033/0466

Claims

!905383

I₀. fegelungsverfahren für einen Ye nt ilstr umrichter, der Von einem I'ransformator gespeist wijed, zu dessen Sekundärwicklung eine Seihe ns cha Itung aus einem Kondensator und einer durch einen elektronischen Schalter überbrückten Drossel parallel liegt_s und aej} mindestens eine einphasige Yentiibrücke mit Haupt- und Dampf unjsvent ilen enthält, an die eine Belastung geschaltet .ist₉ darin be stehend „daß in jeder Ealbperioda dor Speisespannung die phasengeregelten Steuerimpulse auf die Ilsupt- und Dämpfungsventile des Stromrichters gegeben werden₉ dadurch ge Ii e η η a e i c h η e t ₉ daß die Einspeisung der phasengeregelten bteuerimpulse in Laufe der gesamten Halbperiode der Speisespannung auf die Hauptventile (12 ₉ 13® 1^j> 15) des Stromrichters (1) abwechselnd in Grenzen der ersten Halbperiode von im Ivioment der Einspeisung der phasengeregaiten Steuerimpulse entstehenden Eigenschwingungen des elektrischen Stromes im Kondensator (4·) erfolgt_f wahrend die Einspeisung der phasengeregelten Steuerimpulse in der zweiten Hälfte der Halbperiode der Speisespannung auf die Dampfungsventile (2O₉ 21) des Stromrichters (1) auch abwechselnd in Grenzen der ersten Hulbperiode von im Ivioraent der Einspeisung der phasengeregelten Steuerimpulse-entstehenden Eigenschwingungen des Stromes im KondensatOi (4) geschieht«,

.030033/04.66.
2. Re ge längsverfahren für einen Ventilstromrichter, der zwei Gruppen einphasiger Ventilbrücken enthält, deren jede eine gleiche .Anzahl von Ventilbrücken aufweist, an der&n jede eine gleiche Belastung angeschlossen ist, nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die phasengeregelten Steuerimpulse im Laufe der gesaraten Halbperiods der Speisespannung wechselweise auf die Hauptventile (12, 13, 14, 15) der Brücken (9, 9') einer Gruppe (8) und dann auf die Hauptventile (12, 1j5, 14, 15) der Brücken (11, 11' ) der anderen Gruppe (10) mit einem der Dauer der Halbperiode der Eigenschwingungen des elektrischen Stromes im Kondensator (4) gleichen .abstand zwischen ihnen und die phasengeregelten Steuerimpulse in der zweiten Hälfte der Halbperiode der Speisespannung abwechselnd auf die Dämpfungsventile (20, 21) der Brücken (9, 9' ) einer Gruppe (8) und auf die Dämpfungsventile (20, 21) der Brücken (11, 11') der anderen Gruppe (10) mit einem der Dauer der Halbperiode der Eigenschwingungen des elektrischen Stromes im Kondensator (4-) gleichen Abstand zwischen ihnen gegeben werden.
3. Segelungsverfahren für einen Ventilstromrichter, der eine Vielzahl einphasiger Ventilbrücken enthält, an deren öede eine gleiche Belastung angeschlossen ist, nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die phasengeregelten Steuerimpulse im Laufe der ge-

030033/0466

samten Halbperiode de r Speisespannung wechselweise auf die Haΐφΐventile (2% 3&$ 31» 3*0 einer jeden der Brücken (23, 24·, 25, 2o) mit 2/3 der Dauer der Halbperiode der Eigenschwingung¹ en des Stromes im Kondensator (4) gleichen ■abständen zwischen den auf die erste und zweite Ventilbrücke (23«, 24) und den auf die vorletzte und letzte Ventilbrücke (26, 27) gegebenen Impulsen und mit 1/3 der Dauer der Halbperiode ier Eigenschwingungen des stromes iiü Kondensator (4-) gleichen .Abständen zwischen den auf die midieren Ventilbrücken (24₉ 25, 26) gegebenen Impulsen und die phasengeregelten Steuerimpulse in der zweiten Hälfte der Halbperiode der Speisespannung auch wechselweise auf die Dämpfungsventile (33s 34-) einer jeden der Brücken (23_S 24,, 25, 26_$ 27) mit 2/3 der Dauer der Halbperiode der Eigenschwingungen des otroraes im Kondensator (4-) gleichen .abständen zwischen den auf die erste und zweite Ventilbrücke (23, 24)und den auf die vorletzte und letzte Ventilbrücke (26, 27) gegebenen Impulsen und mit 1/3 der Dauer der Halbperiode der Eigenschwingungen des elektrischen Stromes im Kondensator (4) gleichen .Abständen zwischen den auf die mittleren Ventilbrucken (24, 25, 25) gegebenen Impulsen geliefert werden.

4« Kege längsverfahren für einen Ventilstromrichter, der von einem Transformator gespeist wird, dessen Sekundärwicklung und Kondensator in 3.-ei Teile getrennt sind,

030033/0466 BAD

wobei die Teile des letzteren zu den entspreche nden Teilen del¹ Sekundär wie kl uns parallel geschaltet sind, und der eine einphasige Ventilbrücke enthält, die zwei Brückenzweige, deren Mittelpunkte an die gesamte Sekundärwicklung angeschlossen sind, und einen Brückenzweig, dessen Mittelpunkt an den Mittelpunkt der Sekundärwicklung und des Kondensators angeschlossen ist, aufweist, nach -Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß

die phasengeregelten Steuerimpulse im Laufe der gesamten Halbperiode der Speisespannung abwechselnd auf die Hauptventile (45, 50) eines Brückenzweiges (4-3, 44) der Ventilbrücke (j56) und dann auf die Hauptventile (47) des anderen Brückenzweiges (42) de£ Ventilbrücke (3") mit einem der Dauer der Halbperiode der Eigenschwingungen des elektrischen Stromes im Kondensator (4) gleichen .Abstand zwischen ihnen und die phasengeregelten Steuerimpulse in der zweiten Hälfte der Haibperiode der Speisespannung abwechselnd auf die Dämpfungsventile (46) eines Brückenzweiges (43) und auf die Dämpf ung ε ventile (48) des anderen Brückenzweiges (42) der Ventilbrücke (36) mit einem der Dauer der Halbperiode der Eigenschwingungen des elektrischen Stromes im Kondensator (4) gleichen Abstand zwischen ihnen gegeben werden.

5· Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekannzeichnet , daß im Augenblick der Einspeisung der phasengeregeiten Steuerimpulse an den Hüupt-

030033/0466

Ventilen (15) der Brücken (9₉ 9*) des -trotnrichters (1) die phasengeregelten Steuerimpulse zusätzlich auf die Dampfungsventile (20) gegenüberliegender B^ückenzweige dar Yentilbrücken (9_S 9" ) ctes Strorarichteus (1) geliefert wejederie

Oo Verfaireen nach .Anspruch 1 bis 5j'4 a ä'ur ο h gekennaeichnetp daß im /iugenblick der Einspeisung des ursprünglichen phasengeregelten Steuerimpulses auf die Hauptventile (15) ^es Yentilstromrichters (1) und im üugenblick der Einspeisung des ursprünglichen phasenüeregelten Steuer impulses auf die Dampf ungs ventile (21) des Ventilstromrichters (1) die. phasengejeegelten Steuer·= impulse zusätzlich auf einen elektronischen Schalter (6) des Ventilstromrichters (1) gegeben werden©

30033/046 6