DE1040123B - Arrangement for the regulation of a polyphase asynchronous machine by a commutator rear machine - Google Patents

Arrangement for the regulation of a polyphase asynchronous machine by a commutator rear machine

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DE1040123B
DE1040123B DEA27416A DEA0027416A DE1040123B DE 1040123 B DE1040123 B DE 1040123B DE A27416 A DEA27416 A DE A27416A DE A0027416 A DEA0027416 A DE A0027416A DE 1040123 B DE1040123 B DE 1040123B
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asynchronous machine
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asynchronous
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Dr-Ing Paul Rauhut
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BBC Brown Boveri France SA
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02Asynchronous induction motors
    • H02K17/34Cascade arrangement of an asynchronous motor with another dynamo-electric motor or converter
    • H02K17/38Cascade arrangement of an asynchronous motor with another dynamo-electric motor or converter with a commutator machine
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/40Regulating or controlling the amount of current drawn or delivered by the motor for controlling the mechanical load

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Description

Anordnung zur Regelung einer mehrphasigen Asynchronmaschine durch eine Kommutator-Hintermäschine Bekannt sind Regelsätze mit Asynchronmaschinen und Kommutätör-Hintermaschinen, deren Erregung durch Schnellregler gesteuert wird. Bei diesen bewirken die Schnellregler eine mechanische Verstellung von Maschinen oder Maschinenteilen, z. B. von Induktionsreglern. Diese mechanische Verstellung bedarf aber der Überwindung von statischen und dynamischen Widerständen, wodurch für die Genauigkeit und Schnelligkeit der Regelung Grenzen gesetzt sind.Arrangement for regulating a multi-phase asynchronous machine a commutator rear machine are known rule sets with asynchronous machines and Commutator rear machines, the excitation of which is controlled by rapid regulators. at the rapid regulators effect a mechanical adjustment of machines or Machine parts, e.g. B. of induction regulators. This mechanical adjustment is required but overcoming static and dynamic resistances, which for the There are limits to the accuracy and speed of regulation.

Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine bekannte Anordnung der erwähnten Art mit Doppel-Induktionsreglern. Es ist hier der Spezialfall eines Umformes für elastische Netzkupplung gezeigt. Am dreiphasigen Industrienetz RST liegt die Asynchronmaschine A und am einphasigen Bahnnetz UV die Synchronmaschine S. Als Hintermaschine zur Asynchronmaschine A dient eine statorerregte Kommutatormaschine Sch vom Typ Scherbius oder Lydall. Die Erregung der Scherbiusmaschine muß mit Schlupffrequenz erfolgen, zu deren Erzeugung der Frequenzumformer F dient. Wird dieser mit Kompensationswicklung ausgeführt, so braucht ihm zu seiner Erregung nur der Magnetisierungsstrom aus dem Netz RST zugeführt zu werden. Sekundär liefert er die schlupffrequente Erregung für die Scherbiusmaschine Sch. Ist deren Bedarf an Erregerleistung zu groß, so können eine oder mehr dreiphasige Erregermaschinen E zwischengeschaltet werden. Durch einen Vorschaltwiderstand R sorgt man dafür, daß der Erregerstrom Ie der Erregermaschine E zur Spannung Uf des Frequenzumformers wenigstens annähernd proportional bleibt. Desgleichen kann man durch die Reihenschlußerregerwicklung C für wenigstens angenäherte Proportionalität zwischen dem Erregerstrom Ie der Erregermaschine E und dem Erregerstrom 1 der Scherbiusmaschine Sch sorgen. Die Steuerung der Spannung des Frequenzumformers F kann durch Verstellung der vorgeschalteten Induktionsregler Dw und Db erfolgen. Diese können mit Vorteil als Doppel-Induktionsregler ausgeführt sein, deren resultierende Spannungen elektrisch aufeinander senkrecht stehen. Man kann die Phasenlage des Frequenzumformers F derart einstellen, daß der Doppel-Induktionsregler Dw praktisch nur auf die Wirkleistung der Asynchronmaschine einwirkt und der Doppel-Induktionsregler Db praktisch nur auf die Blindleistung. Die Verstellung der Doppel-Induktionsregler wird durch Schnellregler gesteuert. Derartige Anordnungen haben sich ausgezeichnet bewährt und sind zur Standardausführung geworden. In gewissen Fällen ist aber die Verstellung der Doppel-Induktionsregler zu träge. Außerdem bestehen in der Schaltung Störglieder, die zur Folge haben, daß die Verstellung eines Doppel-Induktionsreglers nicht nur die zugehörige Regelgröße (z. B. die Wirkleistung) beeinflußt, sondern -- natürlich in untergeordnetem Maße - auch die andere Regelgröße (im genannten Beispiel die Blindleistung). Diese Störglieder bewirken eine Ungenauigkeit der Regelung und bringen eine gewisse Instabilität in das Regelsystem.Fig. 1 of the drawing shows a known arrangement of the type mentioned with double induction regulators. The special case of a forming for elastic network coupling is shown here. The asynchronous machine A is connected to the three-phase industrial network RST and the synchronous machine S is connected to the single-phase railway network UV . A stator-excited commutator machine Sch of the Scherbius or Lydall type is used as the rear machine to the asynchronous machine A. The excitation of the Scherbius machine must be done with slip frequency, which the frequency converter F is used to generate. If this is designed with a compensation winding, it only needs to be supplied with the magnetizing current from the network RST in order to excite it. Secondly, it supplies the slip-frequency excitation for the Scherbius machine Sch. If their demand for excitation power is too great, one or more three-phase excitation machines E can be connected in between. A series resistor R ensures that the excitation current Ie of the excitation machine E remains at least approximately proportional to the voltage Uf of the frequency converter. Likewise, the series excitation winding C can provide at least approximate proportionality between the excitation current Ie of the excitation machine E and the excitation current 1 of the Scherbius machine Sch. The voltage of the frequency converter F can be controlled by adjusting the induction regulators Dw and Db connected upstream. These can advantageously be designed as double induction regulators, the resulting voltages of which are electrically perpendicular to one another. The phase position of the frequency converter F can be set in such a way that the double induction regulator Dw acts practically only on the active power of the asynchronous machine and the double induction regulator Db practically only acts on the reactive power. The adjustment of the double induction regulator is controlled by quick regulators. Such arrangements have proven to be excellent and have become the standard design. In certain cases, however, the adjustment of the double induction regulator is too slow. In addition, there are interfering elements in the circuit, which have the consequence that the adjustment of a double induction controller not only influences the associated controlled variable (e.g. the active power), but also - to a lesser extent, of course - the other controlled variable (in the example mentioned the reactive power). These interfering elements cause inaccuracy of the regulation and bring a certain instability into the regulation system.

Gegenstand der Erfindung ist nun eine Anordnung zur Regelung einer mehrphasigen Asynchronmaschine durch eine Komutator-Hintermaschine, deren Erregung unmittelbar oder mittelbar durch Schnellregler derart gesteuert wird, daß eine meßbare Größe, z. B. der Strom der Asynchronmaschine, ein vorgeschriebenes Gesetz befolgt, das z. B. durch eine Funktion in Abhängigkeit von irgendeiner Betriebsgröße der Anlage beschrieben werden kann, wobei die genannten Nachteile der bisherigen Anordnungen vermieden werden sollen, d. h. ohne daß die statischen oder dynamischen Widerstände des Steuerorgans oder die gegenseitige Beeinflussung der Regelkreise eine störende Wirkung haben. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß Mittel vorgesehen werden, die die Erregung der Kommutator-Hintermaschine ohne Eingreifen der Regler in Abhängigkeit von der betreffenden Betriebsgröße derart beeinflussen, däß das gewünschte Gesetz annähernd erfüllt wird und daß die Schnellregler nur noch dazu benutzt werden, um die Abweichungen der geregelten Größe der Asynchronmaschine vom Sollwert auszugleichen. Durch dieses neue Prinzip wird die Regelung der Asynchronmaschine wesentlich vervollkommnet, und zwar aus folgendem Grunde: Bereits ohne Eingreifen der Regler wird die geforderte Gesetzmäßigkeit annähernd erfüllt, indem die Erregung der Kommutator-Hintermaschine zwangläufig gesteuert wird, z. B. nach einem gerechneten oder durch Messung einstellbaren Verlauf in Funktion des Schlupfes. Bei periodisch gleichlaufender Gesetzmäßigkeit kann die Steuerung auch in Funktion der Zeit nach einem einstellbaren Programm erfolgen. Nun ist diese Steuerung allein vielleicht nicht genügend genau; vielleicht sind auch Regler vorhanden, die verschiedene Aufgaben haben, aber sich durch gegenseitige Beeinflussung stören. Letzteres kann bei Regelung der Asynchronmaschine auf Wirk- bzw. Blindleistung der Fall sein, da die Regelorgane, die auf eine dieser Größen einwirken sollen, oft in gewissem Maße auch die andere ändern. Ein Grund dafür kann die Abweichung von der Proportionalität und Phasenübereinstimmung von Strömen und Spannungen im Erregerkreis, verursacht durch Störgrößen, sein. Nachdem durch die erfindungsgemäße Anordnung den Schnellreglern nur mehr die Aufgabe verbleibt, verhältnismäßig geringe Abweichungen des Stromes der Asynchronmaschine vom Sollwert auszuregeln, können sie diese Aufgabe viel leichter, schneller und vollkommener erfüllen. Außerdem bewirkt die Entlastung der Schnellregler von einem großen Teil der Regelarbeit eine Verkleinerung und Verbilligung derselben.The invention now relates to an arrangement for regulating a polyphase asynchronous machine by a commutator rear machine, its excitation is controlled directly or indirectly by rapid regulator in such a way that a measurable Size, e.g. B. the current of the asynchronous machine, follows a prescribed law, the Z. B. by a function depending on some operational size of the Plant can be described, with the disadvantages mentioned of the previous arrangements should be avoided, d. H. without the static or dynamic resistances the control organ or the mutual influence of the control loops a disruptive Have an effect. According to the invention this is achieved in that means are provided that the excitation of the commutator rear machine without intervention of the controller depending on the size of the company in question in such a way that the Desired law is approximately fulfilled and that the fast regulator only adds can be used to determine the deviations of the controlled size of the asynchronous machine from Compensate setpoint. Through this new principle, the regulation the asynchronous machine has been improved significantly for the following reason: Even without the controller intervening, the required regularity is approximated met by forcibly controlling the excitation of the commutator rear machine will, e.g. B. according to a calculated or adjustable course in function of the slip. In the case of regularity running at the same time, the control can also take place as a function of the time according to an adjustable program. Well this is Control alone may not be accurate enough; maybe there are regulators too, who have different tasks but interfere with one another. The latter can be used when regulating the asynchronous machine on active or reactive power Be the case, because the regulating organs that are supposed to act on one of these variables, often to some extent also change the other. One reason for this may be the deviation from the proportionality and phase correspondence of currents and voltages in the excitation circuit, caused by disturbances. After through the arrangement according to the invention the fast regulators only have the task, relatively small deviations To regulate the current of the asynchronous machine from the setpoint, they can do this meet much easier, faster and more perfectly. It also causes the discharge the fast regulator of a large part of the control work a reduction in size and cheaper the same.

Diese Vorteile kommen besonders dann zur Geltung, wenn die Kommutator-Hintermaschine mit Ständererregung als sogenannte Scherbiusmaschine oder Lydallmaschine ausgeführt wird. Ihre Erregung kann im Nebenschluß bezogen werden. Der Erregerkreis führt dann aber Schlupffrequenz, wodurch die Regelung mit Schwierigkeiten verbunden ist. Wenn Regelorgane verwendet werden sollen, pflegt man die Erregung aus dem Primärnetz zu beziehen, wobei die Frequenz in einem Frequenzumformer in Schlupffrequenz umgewandelt wird und die von ihm abgegebene Erregerleistung der Erregerwicklung der Kommutator-Hintermaschine zugeführt wird, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer mehrphasigen Erregermaschine. Die Regelorgane ordnet man mit Vorteil vor dem Frequenzumformer an, also in demjenigen Stromkreis, der die Frequenz des Primärnetzes führt. In besonders vorteilhafter Weise kann der Erfindungsgedanke dadurch verwirklicht werden, daß man den Frequenzumformer nicht mittelbar oder unmittelbar mit dem Primärnetz verbindet, sondern über einen Synchrongenerator speist, der sich mit dem Netz in Gleichlauf befindet, z. B. als Teil eines Synchron-Synchron-Umformers. Den Generator des Synchron-Synchron-Umformers kann man zweckmäßig mit zwei aufeinander senkrecht stehenden Feldkomponenten erregen, von denen die eine wenigstens annähernd den Wirkstrom bzw. den Schlupf bzw. die Drehzahl der Asynchronmaschine beeinflußt und die andere Komponente wenigstens annähernd den Blindstrom bzw. den Leistungsfaktor der Asynchronmaschine. Es ist nämlich auf verhältnismäßig einfache Weise möglich, die Erregung dieses Erregergenerators nach dem Erfindungsgedanken auszubilden, da ihre Stromkreise Gleichstrom führen. Der Gleichstrom erlaubt die Anwendung einfacher Regelorgane und eine Überlagerung von Erregerströmen in gleichen Wicklungen. Die Erregung des Erregergenerators wird in einen Grundanteil und einen Zusatzanteil aufgeteilt. Die Grunderregung wird so gesteuert, daß die Asynchronmaschine annähernd dem gewünschten Gesetz folgt, während die Zusatzerregung durch Schnellregler so gesteuert wird, daß die Abweichungen der gesteuerten Größe der Asynchronmaschine vom Sollwert ausgeglichen werden. Da die Schnellregler auf Gleichstrom führende Kreise einwirken müssen, können in der Zusatzerregung schnellwirkende Regelorgane eingesetzt werden, z. B. solche elektronischer Art, Röhren, Magnetverstärker od. dgl. Dadurch können auch Regelvorgänge ausgeführt werden, für die eine außerordentlich hohe Schnelligkeit und Genauigkeit verlangt wird. Der genannte Erregergenerator, der sich mit dem Netz in Gleichlauf befindet, kann auch in zwei oder mehr Generatoren aufgeteilt werden, von denen jeder bei entsprechender Phasenlage eine Erregungskomponente für die Kommutator-Hintermaschine beisteuert. Werden zwei solche Generatoren verwendet, deren elektrische Achsen aufeinander senkrecht stehen, kann der eine Generator zur Regelung des Wirkstromes, der andere zur Regelung des Blindstromes der Asynchronmaschine benutzt werden. In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer solchen Anlage veranschaulicht. Hierin bedeutet A wieder die an das Netz RST angeschlossene Asynchronmaschine, die mit einer Scherbiusmaschine Sch und einem Frequenzumformer F mechanisch gekuppelt ist, während E die Erregermaschine für die Scherbiusmaschine darstellt. Offen gelassen ist, was mit der mechanischen Leistung der Asynchronmaschine geschieht. Die Erregung des Frequenzumformers F erfolgt hier von zwei Generatoren G1 und G2, deren elektrische Achsen aufeinander senkrecht stehen und deren Statorwicklungen in Serie geschaltet sind. Bedingung ist, daß beide Erregergeneratoren sich mit dem Netz RST in Gleichlauf befinden, was hier durch Antrieb über einen Synchronmotor M bewerkstelligt wird. In diesem Beispiel ist angenommen, daß die Wirkleistung und die Blindleistung der Asynchronmaschine A geregelt werden sollen, angenommen zunächst auf konstante, einstellbare Werte. Der Erregerstrom der Scherbiusmaschine Sch wird dann je nach der Größe des Schlupfes s der Asynchronmaschine variieren. Dementsprechend wird auch die Klemmenspannung Uf an den Schleifringen des Frequenzumformers F variieren. Diese Klemmenspannung kann in zwei elektrisch aufeinander senkrecht stehende Komponenten zerlegt werden, die außer vom Schlupf noch von folgenden zwei Größen abhängen: Die eine von der Wirkleistung der Asynchronmaschine, die andere von deren Blindleistung. Diese Zusammenhänge sind aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, wo die Kurven den Verlauf der beiden Komponenten Ufp und Ufq der Schleifringspannung des Frequenzumformers als Funktion des Schlupfes s darstellen, und zwar für drei verschiedene Werte der Wirkleistung der Asynchronmaschine, nämlich Kurve a für Leerlauf, Kurve b für motorische Halblast, Kurve c für motorische Vollast unter Konstanthaltung der Blindleistung = fl. In den Fig. 3 und 4 handelt es sich rechts von der Ordenatenachse um untersynchronen Betrieb und links davon um übersynchronen Betrieb. Die Komponente Uf" (Fig. 3) ändert sich stark mit dem Schlupf; bei Veränderung der Wirkleistung wird die Charakteristik Ufp/s etwa parallel verschoben. Die Komponente UfQ (Fig. 4) ändert sich wenig mit dem Schlupf: die Charakteristik UfQ/s hängt von der Veränderung der Wirkleistung nur wenig ab. Angenommen, daß die Asynchronmasehine A bei jedem Schlupf mit motorischer Volllast laufen soll. Dann wird man die Grunderregung erfindungsgemäß so einrichten, daß sie gemäß den Kurven c der Fig. 3 und 4 verläuft. Die Komponente Ufp möge durch die Erregermaschine G2 und die Komponente Ufq durch -die Erregermaschine G1 eingeführt werden. Die Vorgabe der Erregung soll zwangläufig zum Schlupf s erfolgen. Zu diesem Zweck sind mit der Asynchronmaschine A und der Erregergruppe (Motor M) die Tachometerdynamos T1 und T2 gekuppelt. Die Spannungsdifferenz von T1 und T2 ist dem Schlupf proportional. Diese Differenzspannung wirkt auf die Regelorgane R1 und R2, beispielsweise über Röhren, Thyratrons oder Transduktoren derart ein, daß das Gesetz, das die Kurven c der Fig. 3 und 4 beschreiben, erfüllt wird. Da immerhin durch diese Grunderregung der richtige Strom der Asynchronmaschine nicht immer erreicht wird (störend wirken z. B. auch die Ankerrückwirkungen in den Synchrongeneratoren G1 und G2), ist noch eine Zusatzerregung vorgesehen, die durch Schnellreger gesteuert wird. Dadurch werden die Wirk- und die Blindleistung der Asynchronmaschine auf den richtigen Wert ausgeregelt, wozu für die Speisung der Schnellregler z. B. der Stromwandler Wi und der Spannungswandler Wu benutzt werden. Diese Schnellregler wirken über Regelorgane, die ähnlich wie für die Grunderregung aufgebaut sein können. Schnellregler und Regelorgane sind durch R3 und R4 angedeutet. Die Regelorgane für Grund- und Zusatzerregung können je nach Bedarf in Serien- oder in Parallelschaltung auf die Feldwicklungen der Generatoren G1 und G2 einwirken.These advantages come into their own when the rear commutator machine with stator excitation is designed as a so-called Scherbius machine or Lydall machine. Your excitement can be related in shunt. However, the excitation circuit then has a slip frequency, which means that the regulation is associated with difficulties. If control organs are to be used, the excitation is usually obtained from the primary network, with the frequency being converted into slip frequency in a frequency converter and the excitation power output by it being fed to the excitation winding of the commutator rear machine, if necessary with the interposition of a multi-phase excitation machine. It is advantageous to arrange the control organs upstream of the frequency converter, i.e. in the circuit that carries the frequency of the primary network. In a particularly advantageous manner, the concept of the invention can be implemented in that the frequency converter is not connected directly or indirectly to the primary network, but rather feeds via a synchronous generator which is in synchronism with the network, e.g. B. as part of a synchronous-synchronous converter. The generator of the synchronous-synchronous converter can expediently be excited with two perpendicular field components, one of which at least approximately influences the active current or the slip or the speed of the asynchronous machine and the other component at least approximately the reactive current or the power factor the asynchronous machine. This is because it is possible in a relatively simple manner to form the excitation of this exciter generator according to the concept of the invention, since its circuits carry direct current. The direct current allows the use of simple control elements and a superposition of excitation currents in the same windings. The excitation of the exciter generator is divided into a basic part and an additional part. The basic excitation is controlled in such a way that the asynchronous machine approximately follows the desired law, while the additional excitation is controlled by high-speed regulators in such a way that the deviations of the controlled variable of the asynchronous machine from the setpoint are compensated. Since the high-speed regulator must act on circuits carrying direct current, fast-acting regulating organs can be used in the additional excitation, e.g. B. such electronic type, tubes, magnetic amplifiers or the like. As a result, control processes can be carried out for which an extremely high speed and accuracy is required. Said excitation generator, which is in synchronism with the network, can also be divided into two or more generators, each of which contributes an excitation component for the commutator rear machine with the appropriate phase position. If two such generators are used, the electrical axes of which are perpendicular to one another, one generator can be used to regulate the active current and the other to regulate the reactive current of the asynchronous machine. In Fig. 2, an embodiment of such a system is illustrated. Here, A again means the asynchronous machine connected to the network RST, which is mechanically coupled to a Scherbius machine Sch and a frequency converter F, while E represents the exciter machine for the Scherbius machine. What is left open is what happens to the mechanical performance of the asynchronous machine. The frequency converter F is excited here by two generators G1 and G2, whose electrical axes are perpendicular to one another and whose stator windings are connected in series. The condition is that both excitation generators are in synchronism with the network RST, which is achieved here by driving a synchronous motor M. In this example it is assumed that the active power and the reactive power of the asynchronous machine A are to be regulated, assuming initially to constant, adjustable values. The excitation current of the Scherbius machine Sch will then vary depending on the size of the slip s of the asynchronous machine. The terminal voltage Uf on the slip rings of the frequency converter F will also vary accordingly. This terminal voltage can be broken down into two electrically perpendicular components which, in addition to the slip, also depend on the following two variables: One on the active power of the asynchronous machine, the other on its reactive power. These relationships can be seen from Fig. 3 and 4, where the curves represent the course of the two components Ufp and Ufq of the slip ring voltage of the frequency converter as a function of the slip s, namely for three different values of the active power of the asynchronous machine, namely curve a for idling, Curve b for motor half load, curve c for motor full load while keeping the reactive power constant = fl. In FIGS. 3 and 4, the right of the medal axis is subsynchronous operation and the left of it is oversynchronous operation. The component Uf "(Fig. 3) changes strongly with the slip; when the active power changes, the characteristic Ufp / s is shifted approximately in parallel. The component UfQ (Fig. 4) changes little with the slip: the characteristic UfQ / s depends only slightly on the change in the active power. Assuming that the asynchronous machine A is to run with full motor load for every slip Ufp may be introduced by the exciter G2 and the component Ufq by the exciter G1. The specification of the excitation should necessarily take place for the slip s. For this purpose, the tachometer dynamos T1 and T2 are coupled with the asynchronous machine A and the exciter group (motor M) The voltage difference between T1 and T2 is proportional to the slip inductors in such a way that the law described by curves c in FIGS. 3 and 4 is fulfilled. Since the correct current of the asynchronous machine is not always achieved with this basic excitation (e.g. the armature feedback in the synchronous generators G1 and G2 also have a disruptive effect), additional excitation is provided, which is controlled by high-speed exciters. As a result, the active and reactive power of the asynchronous machine are regulated to the correct value. B. the current transformer Wi and the voltage transformer Wu can be used. These rapid regulators act via regulating organs that can be constructed in a similar way to the basic excitation. Rapid regulators and regulating organs are indicated by R3 and R4. The control elements for basic and additional excitation can act on the field windings of the generators G1 and G2 in series or in parallel, as required.

Wenn eine andere Wirkleistung an der Asynchronmaschine verlangt wird, kann man erfindungsgemäß die Charakteristik Ufp/s (Fig. 3) parallel zu sich selbst verschieben, z. B. durch Überlagerung einer konstanten Erregerkomponente von entsprechender Größe und Richtung. Fehler, die dadurch entstehen, daß die einzelnen Charakteristiken nach Fig. 3 nicht genau parallel zueinander verlaufen und daß auch die Charakteristik Ufq nach Fig. 4 nicht unverändert bleibt, können durch die Schnellregler ausgeglichen werden. In ähnlicher Weise wie bei Veränderung der eingestellten Wirkleistung kann man auch bei Veränderung der eingestellten Blindleistung vorgehen. Durch die Möglichkeit, die Wirk- und Blindleistung nach Belieben einzustellen, ist man nun auch in die Lage versetzt, diesen Größen ein wählbares Gesetz aufzudrücken, das der beschriebenen Regelung überlagert werden kann. Man kann z. B. sowohl der Grunderregung als auch der Zusatzerregung, die durch die Schnellregler kontrolliert wird, eine Funktion vorschreiben, nach der die Wirk- bzw. die Blindleistung ablaufen soll, etwa eine Abhängigkeit von einer Netzspannung oder einer Drehzahl oder irgendeiner Betriebsgröße willkürlicher Art, deren Natur elektrisch sein kann oder nicht.If a different active power is required on the asynchronous machine, According to the invention, the characteristic Ufp / s (Fig. 3) can be parallel to itself move, e.g. B. by superimposing a constant excitation component of the corresponding Size and direction. Errors that arise from the individual characteristics according to Fig. 3 do not run exactly parallel to each other and that also the characteristic Ufq according to FIG. 4 does not remain unchanged, can be compensated by the rapid regulator will. In a similar way to changing the set active power you also proceed when changing the set reactive power. By being able to Adjust the active and reactive power at will, you are now also in the In a position to impose a selectable law on these quantities, that of the law described Regulation can be overlaid. You can z. B. both the basic excitation and the additional excitation, which is controlled by the rapid regulator, a function prescribe according to which the active or reactive power should run, for example a Depending on a mains voltage or a speed or any operating variable arbitrary nature, the nature of which may or may not be electric.

Wenn die Asynchronmaschine mit einem Schwungrad gekuppelt ist und zur Leistungspufferung herangezogen wird und wenn außerdem an der Welle eine periodisch wechselnde Belastung verlangt wird, deren Mittelwert man von vornherein nicht kennt oder nicht genau bestimmen kann oder will, so kann man so vorgehen, daß man ein oder mehrere Belastungsspiele durchführt und auf Grund derselben den Leistungsmittelwert bildet. Diesen Mittelwert gibt man auf Grund- und Zusatzerregung. Ändert sich der Mittelwert während des Betriebes, so kann er entsprechend korrigiert werden. Wenn ein periodisch sich wiederholendes Belastungsspiel vorkommt, kann für die Grunderregung auch ein Programm für den zeitlichen Ablauf der Erregung aufgestellt werden; man kann dann die Grunderregung nach diesem Prögramm in Abhängigkeit vom zeiteichen Verlauf steuern.When the asynchronous machine is coupled to a flywheel and is used for power buffering and, if in addition, one periodically on the shaft changing load is required, the mean value of which is not known from the outset or cannot or does not want to determine exactly, one can proceed in such a way that one has a or performs several load cycles and based on them the mean power value forms. This mean value is given for the basic and additional excitation. If the Mean value during operation, it can be corrected accordingly. if a periodically repeating load cycle can affect the basic excitation a program for the timing of the arousal can also be set up; man can then the basic excitation according to this program depending on the time Control the course.

Die Anordnung gemäß der Erfindung kann insbesondere für Umformer zur elastischen Netzkupplung, für Asynchronmaschinen, die als alleinige Maschine gekuppelt mit einem Schwungrad zur Leistungspufferung in einem Netz zwecks Verringerung der Schwankungen von Leistung bzw. Frequenz in diesem Netz (z. B. in einem Walzwerk) dienen, verwendet werden und für Umformer mit einem Schwungrad, z. B. als Ilgnerumformer oder als Umformer zur Speisung der Magneterregung eines elektrischen Akzelerators (Synchroton usw.).The arrangement according to the invention can be used in particular for converters elastic network coupling, for asynchronous machines that are coupled as the sole machine with a flywheel for power buffering in a network in order to reduce the Fluctuations in power or frequency in this network (e.g. in a rolling mill) serve, are used and for converters with a flywheel, e.g. B. as an Ilgner converter or as a converter to feed the magnetic excitation of an electric accelerator (Synchrotron, etc.).

Claims (14)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur Regelung einer mehrphasigen Asynchronmaschine durch eine Kommutator-Hintermaschine, deren Erregung durch Schnellregler derart gesteuert wird, daß eine meßbare Größe der Asynchronmaschine ein vorgeschriebenes Gesetz befolgt, das durch eine Funktion, z. B. ihres Stromes, in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße der Anlage beschrieben werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die die Erregung der Kommutator-Hintermaschine zunächst ohne Eingreifen der Regler in Abhängigkeit von der betreffenden Betriebsgröße derart beeinflussen, daß das genannte Gesetz annähernd erfüllt wird, und daß die Schnellregler nur noch dazu benutzt werden, um die Abweichungen des Stromes der Asynchronmaschine vom Sollwert auszugleichen. PATENT CLAIMS: 1. Arrangement for regulating a multi-phase asynchronous machine by a commutator rear machine, the excitation of which by rapid regulators in such a way is controlled that a measurable size of the asynchronous machine a prescribed Obeys law that is provided by a function, e.g. B. their current, depending on can be described by an operating size of the plant, characterized in that that means are provided that the excitation of the commutator rear machine first without intervention of the controller depending on the relevant operating variable influence that the law mentioned is approximately fulfilled, and that the rapid regulator can only be used to measure the deviations in the current of the asynchronous machine offset from the setpoint. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutator-Hintermaschine in an sich bekannter Weise in ständerregter Bauart ausgeführt wird, beispielsweise als Scherbiusmaschine oder als Lydallmaschine, und ihre Erregung über eine Dreiphasenerregermaschine von einem Frequenzumformer erfolgt, der die Netzfrequenz in Schlupffrequenz umwandelt. 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that that the commutator rear machine in a known manner in a stator-excited design is carried out, for example as a Scherbius machine or as a Lydall machine, and they are excited by a three-phase exciter from a frequency converter, which converts the mains frequency into slip frequency. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzumformer über einen Generator eines Synchronumformers gespeist wird, der sich im Gleichlauf mit dem Netz befindet und von zwei elektrisch aufeinander senkrecht stehenden Feldkomponenten erregt wird, wobei die eine Feldkomponente wenigstens annähernd den Wirkstrom bzw. den Schlupf bzw. die Drehzahl der Asynchronmaschine und die andere Komponente wenigstens annähernd den Blindstrom bzw. den Leistungsfaktor der Asynchronmaschine beeinflußt. 3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the frequency converter has a generator of a synchronous converter is fed, which is in synchronism with the network and by two electrically mutually perpendicular field components is excited, the one field component at least approximately the active current or the slip or the speed of the asynchronous machine and the other component at least approximately the reactive current or the power factor affects the asynchronous machine. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung des Erregergenerators in eine Grunderregung und eine Zusatzerregung aufgeteilt ist, wobei die Grunderregung so gesteuert wird, daß der Statorstrom der Asynchronmaschine annähernd dem gewünschten besetzt folgt, und die Zusatzerregung durch Schnellregler so gesteuert wird, daß die Abweichungen des Stromes der Asvnchronmaschine vom Sollwert ausgeglichen werden. 4. Arrangement according to claim 3, characterized in that that the excitation of the exciter generator in a basic excitation and an additional excitation is divided, the basic excitation is controlled so that the stator current of the Asynchronous machine approximately the desired occupied follows, and the additional excitation is controlled by high-speed regulator so that the deviations in the current of the synchronous machine be compensated by the setpoint. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnellregler auf die Zusatzerregung durch rapid wirkende Steuermittel einwirken. 5. Arrangement according to claim 4, characterized in that that the rapid regulators act on the additional excitation by rapidly acting control means. 6. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregergenerator in zwei Generatoren mit auf einander senkrecht stehenden Phasenlagen aufgeteilt ist, wovon der eine eine Grunderregung und der andere eine Zusatzerregung für die Kommutator-Hintermaschine liefert. 6. Arrangement according to claim 3, characterized in that the exciter generator in two generators with perpendicular to each other Phase positions is divided, one of which is a basic excitation and the other an additional excitation for the rear commutator machine. 7. Anordnung nach Anspruch 1 für Umformer zur elastischen Netzkupplung, wobei die Asynchronmaschine an einem dreiphasigen Industrienetz und die mit ihr gekuppelte Synchronmaschine an einem einphasigen Bahnnetz liegt, dadurch gekennzeichnet, daß als variable Betriebsgröße der Schlupf zwischen beiden Netzen dient und in Funktion des Schlupfes die Asynchronmaschine auf einen gewünschten Wert der Wirk- und der Blindleistung der Asynchronmaschine durch Vorgabe einer entsprechenden Grunderregung für die Kommutator-Hintermaschine gesteuert wird. 7. Arrangement according to claim 1 for converter for elastic network coupling, whereby the asynchronous machine is connected to a three-phase Industrial network and the synchronous machine coupled to it on a single-phase rail network is, characterized in that as a variable operating variable, the slip between serves both networks and, in function of the slip, the asynchronous machine on one desired value of the active and reactive power of the asynchronous machine by specification a corresponding basic excitation for the commutator rear machine is controlled. 8. Netzkupplungsumformer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Wirk- und Blindleistung der Asynchronmaschine auf einem wählbaren Wert konstant gehalten werden. 8. Network coupling converter according to claim 7, characterized in that active and Reactive power of the asynchronous machine can be kept constant at a selectable value. 9. Netzkupplungsumformer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet. daß Wirk- und Blindleistung der Asynchronmaschine derart geregelt werden, daß sie nach vorgewählten, gegebenenfalls unstetigen Funktionen verlaufen, so daß sie in Abhängigkeit von irgendeiner Betriebsgröße der Anlage stehen. 9. Network coupling converter according to claim 7, characterized. that effective and Reactive power of the asynchronous machine can be regulated in such a way that it is possibly discontinuous functions so that they are dependent on any The size of the plant. 10. Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher die Asynchronmaschine mit einem Schwungrad und einer Arbeitsmaschine gekuppelt ist und die Drehzahl der Asynchronmaschine über die Kommutator-Hintermaschine derart geregelt wird, daß die Leistungsschwankungen der Arbeitsmaschine vom Netz mindestens annähernd ferngehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirk- und Blindleistungsaufnahme der Asynchronmaschine unabhängig von den Lastschwankungen der mit ihr gekuppelten Maschine mindestens annähernd konstant gehalten wird. 10. The arrangement of claim 1, wherein the Asynchronous machine is coupled with a flywheel and a working machine and the speed of the asynchronous machine is regulated in this way via the commutator rear machine is that the power fluctuations of the machine from the network at least approximately be kept away, characterized in that the active and reactive power consumption the asynchronous machine regardless of the load fluctuations of the coupled with it Machine is kept at least approximately constant. 11. Anordnung nach Anspruch 4, bei welcher die Asynchronmaschine mit einem Schwungrad und einer elektrischen Maschine gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Grunderregung des Erregergenerators in Abhängigkeit vom Schlupf bzw. vom Drehzahlabfall der Asynchronmaschine derart gesteuert wird, daß Wirk- und Blindleistung der Asynchronmaschine annähernd konstant bleiben, und die Zusatzerregung des Erregergenerators über Schnellregler derart gesteuert wird, daß die Abweichungen der Wirk- und Blindleistung der Asynchronmaschine von einem konstanten Sollwert aus geregelt werden. 11. Arrangement according to claim 4, in which the asynchronous machine with a flywheel and an electric The machine is coupled, characterized in that the basic excitation of the exciter generator as a function of the slip or the drop in speed of the asynchronous machine it is controlled that the active and reactive power of the asynchronous machine is approximately constant remain, and the additional excitation of the exciter generator via fast regulator in such a way is controlled that the deviations in the active and reactive power of the asynchronous machine can be controlled from a constant setpoint. 12. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Wirk- bzw. Blindleistung der Asynchronmaschine durch entsprechende Verstellung der Grunderregung und der Schnellregler für die Zusatzerregung geändert wird. 12. Arrangement according to claim 4, characterized in that the change in the active or reactive power of the asynchronous machine by adjusting the basic excitation and the fast regulator for the Additional excitation is changed. 13. Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher ein Schwungrad mit der Asynchronmaschine gekuppelt ist und die Belastung nach einem periodischen Gesetz abläuft, dadurch gekennzeichnet, daß für ein oder mehrere Belastungsspiele ein Leistungsmittelwert gebildet wird, der dann-zur Einstellung der Leistung herangezogen wird. 13. The arrangement of claim 1, wherein a flywheel is coupled to the asynchronous machine and the load after a periodic Act expires, characterized in that for one or more load cycles a power mean value is formed, which is then used to set the power will. 14. Anordnung nach den Ansprüchen 4 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Grunderregung in Abhängigkeit von der Zeit nach einem Programm gesteuert wird.14. Arrangement according to claims 4 and 13, characterized in that the Basic excitation is controlled depending on the time according to a program.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1123042B (en) * 1960-02-26 1962-02-01 Bbc Brown Boveri & Cie Arrangement to compensate for the influence of the inductive voltage drops in the excitation circuit of a Scherbius machine, which is connected in cascade with a polyphase asynchronous machine
DE1143920B (en) * 1960-07-18 1963-02-21 Licentia Gmbh Process for the independent influencing of the active and reactive power of a multi-phase asynchronous machine

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