DE1049493B - Static frequency converter based on transformers that are magnetized with direct current - Google Patents

Static frequency converter based on transformers that are magnetized with direct current

Info

Publication number
DE1049493B
DE1049493B DENDAT1049493D DE1049493DA DE1049493B DE 1049493 B DE1049493 B DE 1049493B DE NDAT1049493 D DENDAT1049493 D DE NDAT1049493D DE 1049493D A DE1049493D A DE 1049493DA DE 1049493 B DE1049493 B DE 1049493B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
windings
frequency converter
output
transformers
valve arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DENDAT1049493D
Other languages
German (de)
Inventor
Turmberg bei Tennenlohe über Erlangen und Dipl.-Phys. Claus Keßler Erlangen Dipl.-Ing. Wilhelm Kafka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schuckertwerke AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Publication date
Publication of DE1049493B publication Critical patent/DE1049493B/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/02—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions for non-linear operation
    • H01F38/04—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions for non-linear operation for frequency changing

Description

DEUTSCHESGERMAN

Es sind Frequenzwandler auf der Grundlage gleichstromvormagnetisierter Transformatoren bekannt, die es mit ruhenden Mitteln' ermöglichen, Wechselspannungen bestimmter Frequenz in solche von höherer Frequenz umzuwandeln. Derartige Frequenzumwandlungen sind für viele technische Zwecke vorteilhaft, beispielsweise um Drehfeldmotoren an einem normalen Netz mit erhöhter Drehzahl zu betreiben.They are frequency converters based on direct current bias Transformers known, which make it possible with dormant means, alternating voltages to convert certain frequencies into those of higher frequency. Such frequency conversions are advantageous for many technical purposes, for example rotating field motors on a normal To operate the network at increased speed.

In Fig. 1 ist als Beispiel für einen solchen Frequenzwandler die bekannte Bauart nach Epstein-Joly im Prinzipschaltbild dargestellt. Dieser Frequenzwandler besteht aus zwei magnetisch getrennten Transformatoren 1 und 2 mit je einer Eingangswicklung 3,4, je einer Ausgangswicklung 5,6 sowie je einer Vormagnetisierungswicklung 7, 8. Wird an die Klemmen r, s der gegensinnig in Reihe geschalteten Eingangswicklungen 3 und 4 eine Wechselspannung angeschlossen, so ergibt sich bei Erregung der Vormagnetisierungswicklungen über die Klemmen 9,10 mit Gleichstrom eine Spannung doppelter Frequenz ao an den Klemmen R1 S der Ausgangsvvicklungen. Der nur einphasig dargestellte Wandler läßt sich auch auf Mehrphasenbetrieb erweitern.In Fig. 1, the known Epstein-Joly type is shown in the basic circuit diagram as an example of such a frequency converter. This frequency converter consists of two magnetically separate transformers 1 and 2 each having an input winding 3.4, one each output winding 5.6 and one each bias winding 7, 8. If r to the terminals S of the oppositely series-connected input windings 3 and 4 If AC voltage is connected, then when the bias windings are excited via terminals 9, 10 with direct current, a voltage of double frequency ao results at terminals R 1 S of the output windings. The converter, which is only shown as single-phase, can also be extended to multi-phase operation.

Ein besonderes Problem bei statischen Frequenzwandlern ist die Erzielung einer konstanten, lastunabhängigen Ausgangsspannung. Zu diesem Zweck ist es bereits bekannt, die Vormagnetisierung in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße des Frequenzwandlers vorzunehmen und gegebenenfalls außerdem eine kleine konstante Gleichstromvormagnetisierung vorzusehen, damit sich der gewünschte Gleichfluß mit Sicherheit ausbilden kann. Mit dieser Maßnahme erzielt man eine verhältnismäßig gute Konstanz der Ausgangsspannung ohne besondere Regeleinrichtung.A particular problem with static frequency converters is the achievement of a constant, load-independent output voltage. To this end it is already known that the premagnetization as a function of an operating variable of the frequency converter and possibly also a small constant DC bias to be provided so that the desired constant flow can develop with certainty. Achieved with this measure you get a relatively good constancy of the output voltage without a special control device.

Bei näherer Untersuchung hat sich jedoch herausgestellt, daß bei Belastungen mit schwankendem Leistungsfaktor mit der bekannten Einrichtung eine Konstanz der Ausgangsspannung nicht zu erzielen war. Es ist Aufgabe der Erfindung, auch bei derartigen Betriebsverhältnissen eine konstante Spannung der höheren Frequenz zu erreichen.On closer examination, however, it has been found that under loads with a fluctuating power factor it is not possible to achieve a constancy of the output voltage with the known device was. It is the object of the invention to maintain a constant voltage even under such operating conditions to achieve the higher frequency.

Die Erfindung betrifft einen, ruhenden Frequenzwandler auf der Grundlage gleichstrornvormagnetisierter Transformatoren, insbesondere nach Art eines Epstein-Joly-Wandlers, dessen Vormagnetisierungsamperewindungen sich aus einem konstanten und einem von einer Betriebsgröße des Wandlers abhängigen Anteil zusammensetzen? Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der abhängige Anteil selbsttätig von der VektQrsumme des Spannungsabfalls des Se-'kundärstromes an einer Drossel einerseits und — zur zusätzlichen Berücksichtigung des Leistungsfaktors — eines Teiles der Sekundärspannung andererseits bestimmt wird. Durch diese selbsttätige Anpassung der Ruhender FrequenzwandlerThe invention relates to a frequency converter at rest on the basis of DC-biased transformers, in particular of the type of a Epstein-Joly converter, its bias ampere turns consist of a constant and one that is dependent on an operating variable of the converter Compose share? It is characterized by that the dependent component is automatically dependent on the vector sum of the voltage drop of the secondary current at a choke on the one hand and - for additional consideration of the power factor - a part of the secondary voltage is determined on the other hand. This automatic adjustment of the Quiet frequency converter

auf der Grundlage gleidistrom-on the basis of gleidistrom-

vormagnetisierter Transformatorenpremagnetized transformers

Anmelder:Applicant:

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

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

Dipl.-Ing. Wilhelm Kafka,Dipl.-Ing. Wilhelm Kafka,

Turmberg bei Tennenlohe über Erlangen,Turmberg near Tennenlohe via Erlangen,

und Dipl.-Phys. Claus Keßler, Erlangen,and Dipl.-Phys. Claus Keßler, Erlangen,

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

Vormagnetisierung an den Leistungsfaktor der Belastung wird eine in allen Fällen konstante Ausgangsspannung erzielt.Bias to the power factor of the load results in an output voltage that is constant in all cases achieved.

Im folgenden sei die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, das sich auf die Erzeugung zweier um 90° versetzter, gleich großer Ausgangsspannungen doppelter Frequenz aus einem Dreiphasennetz einfacher Frequenz bezieht. Die Grundschaltung des Wandlers· zeigt Fig. 2. Es sind drei Transformatorsysteme 11,12,13 vorgesehen, deren Eingangswicklungen, jeweils gegensinnig in Reihe geschaltet, an die Klemmen r, s, t eines Drehstromnetzes angeschlossen sind. Die Gleichstromvormagnetisierung wird über die Klemmen 9' und 10' eingeführt. Die Ausgangswicklungen des Systems 12 sind in zwei gleiche Teilwicklungen 14,15 bzw. 16, 17 aufgeteilt. Diese Teilwicklungen sind mit den Ausgangswicklungen 5' und 6' der beiden anderen Systeme derart in Reihe geschaltet, daß zwei gleichartige Stromkreise entstehen, von denen jeder die Ausgangswicklungen eines der nicht aufgeteilten Einphasensysteme und je eine Teilwicklung der zu dem aufgeteilten Einphasensystem gehörenden Transformatoren enthält. Die Windungszahlen der Teilwicklungen 14, 15, 16, 17 stehen zu denen der Wicklungen 5' und 6' im Verhältnis 1: (]/J + 1)· Die Spannung dop-In the following, the invention will be described in more detail on the basis of an exemplary embodiment which relates to the generation of two output voltages of equal magnitude of double frequency offset by 90 ° from a three-phase network with a single frequency. The basic circuit of the converter is shown in FIG. 2. Three transformer systems 11, 12, 13 are provided, the input windings of which are connected in series in opposite directions to the terminals r, s, t of a three-phase network. The DC bias is introduced via terminals 9 'and 10'. The output windings of the system 12 are divided into two identical partial windings 14, 15 and 16, 17, respectively. These partial windings are connected in series with the output windings 5 'and 6' of the other two systems in such a way that two similar circuits are created, each of which contains the output windings of one of the non-split single-phase systems and one partial winding each of the transformers belonging to the split single-phase system. The number of turns of the partial windings 14, 15, 16, 17 are in relation to those of the windings 5 'and 6' in the ratio 1: (] / J + 1)

809 747/230809 747/230

Claims (3)

pelter Frequenz kann an den Kkmmen R und S bzw. S' und T abgenommen werden. Fig. 3 zeigt mit Hilfe von Vektoren das Zustandekommen der beiden gleich großen und um 90° versetzten Ausgangsspannungen doppelter Frequenz des Wandlers nach Fig. 2. Der Vektor 21 ist die Ausgangsspannung des Systems 11, der Vektor 23 die des Systems 13. Der Vektor 46 entspricht der Spannung der Wicklungen 14 und 16, der Vektor 57 der Spannung der Wicklungen 15 und 17. Man erhält damit die beiden Vektoren R, S und 5", T, die miteinander einen Phasenwinkel von 90° einschließen. Der gestrichelt gezeichnete Vektor 22 stellt die Spannung dar, die sich ergeben würde, wenn die Ausgangswicklungen des Systems 12 in gleicher Weise aufgebaut wären wie die der Systeme 11 und 13. Der Vektor 22 ist mit dargestellt, weil sich aus seiner Richtung die der Vektoren 46 und 57 ergibt. Fig. 4 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der Frequenzwandler der Einfachheit halber als Rechteck dargestellt ist. Die Klemmenbezeichnung entspricht der nach Fig. 2. Die beiden um 90° versetzten Ausgangsspannungen, die bei R, S bzw. S', T entnommen werden, sind je einer Ventilanordnung 31 bzw. 32 in Brückenschaltung zugeführt. Die Speisung der Ventilanordnung erfolgt jeweils durch die Vektorsumme zweier Spannungen. Der eine Summand ist dem Spannungsabfall an den Drosselspulen 33 bzw. 34 proportional, der andere Summand dem Spannungsabfall an einem parallel zu den Lastklemmen 35 bzw. 36 liegenden ohmschen Widerstand 37 bzw. 38. An Stelle der Widerstände 37, 38 können je nach Art der Last und der besonderen Betriebsverhältnisse auch andere Zweipole verwendet werden. Die Ausgänge der Ventilanordnungen 31 und 32 speisen im Ausführungsbeispiel eine der Steuerwicklungen 39 bzw. 40 eines im übrigen nur schematisch dargestellten Magnetverstärkers 41, der über die Klemmen 42 gespeist wird. An den Ausgang des Magnetverstärkers ist eine als Brücke ausgeführte Ventilanordnung 43 angeschlossen, die in Parallelschaltung mit einer weiteren Ventilanordnung 44 an die Klemmen 9' und 10' des Vormagnetisierungspfades des Frequenzwandlers angeschlossen ist. Über die Ventilanordnung 44 wird der mittels eines Transformators 45 und eines Stellwiderstandes 25 gewonnene konstante Vormagnetisierungsanteil eingeführt. Die Erfindung ist auch bei Frequenzwandlern anderer Phasen- und Vervielfachungszahl verwendbar. Sie ist auch nicht auf die Verwendung bei Epstein-Joly-Wandlern 'beschränkt. Die Einspeisung des konstanten Vormagnetisierungsanteiles kann auch mittelbar durch eine entsprechende Verschiebung der Kennlinien des Magnetverstärkers 41 mit an sich bekannten Mitteln durchgeführt werden. PATENTANSFHCiCIlIi:The pelter frequency can be picked up at R and S or S 'and T. 3 shows, with the aid of vectors, the creation of the two output voltages of twice the frequency of the converter according to FIG. 2, which are of the same size and offset by 90.degree corresponds to the voltage of the windings 14 and 16, the vector 57 to the voltage of the windings 15 and 17. This gives the two vectors R, S and 5 ″, T, which enclose a phase angle of 90 ° with one another represents the voltage which would result if the output windings of the system 12 were constructed in the same way as those of the systems 11 and 13. The vector 22 is also shown because that of the vectors 46 and 57 results from its direction. 4 schematically shows an exemplary embodiment of the invention, the frequency converter being shown as a rectangle for the sake of simplicity The terminal designation corresponds to that of FIG Output voltages that are taken from R, S or S ', T are each fed to a valve arrangement 31 or 32 in a bridge circuit. The supply of the valve arrangement takes place in each case by the vector sum of two voltages. One addend is proportional to the voltage drop across the inductors 33 or 34, the other addend is proportional to the voltage drop across an ohmic resistor 37 or 38 lying parallel to the load terminals 35 or 36. Instead of the resistors 37, 38, depending on the type of Load and the special operating conditions, other two-pole terminals can also be used. In the exemplary embodiment, the outputs of the valve arrangements 31 and 32 feed one of the control windings 39 or 40 of a magnetic amplifier 41 which is otherwise only shown schematically and which is fed via the terminals 42. A valve arrangement 43 designed as a bridge is connected to the output of the magnetic amplifier and is connected in parallel with a further valve arrangement 44 to terminals 9 'and 10' of the pre-magnetization path of the frequency converter. The constant premagnetization component obtained by means of a transformer 45 and a variable resistor 25 is introduced via the valve arrangement 44. The invention can also be used with frequency converters with different phase and multiplication numbers. Nor is it limited to use in Epstein-Joly converters. The constant premagnetization component can also be fed in indirectly by means of a corresponding shift in the characteristics of the magnetic amplifier 41 using means known per se. PATENT APPLICATIONS: 1. Ruhender Frequenzwandler auf der Grundlage gleichstromvormagnetisierter Transformatoren, insbesondere nach Art eines Epstein-JoIy-Wandlers, dessen Vormagnetisierungsamperewindungen sich aus einem konstanten und einem von einer Betriebsgröße des Wandlers abhängigen Anteil, zusammensetzen, dadurch gekennzeichnet, daß der abhängige Anteil selbsttätig von der Vektorspannung des Spannungsabfalls des Sekundärstromes an einer Drossel einerseits und — zur zusätzlichen Berücksichtigung des Leistungsfaktors — eines Teiles der Sekundärspannung andererseits bestimmt wird.1. Dormant frequency converter based on transformers that are magnetized by direct current, in particular in the manner of an Epstein-JoIy converter, whose bias ampere-turns consist of a constant and one of an operating variable of the transducer-dependent component, characterized in that the dependent component automatically on the vector voltage of the voltage drop of the secondary current at a choke on the one hand and - for the additional consideration of the power factor - one Part of the secondary voltage is determined on the other hand. 2. Frequenzwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Vormagnetisierungsanteile ein die Vormagnetisierungswicklungen des Frequenzwandlers speisender Magnetverstärker mit einer der Anzahl der Ausgangsphasen des Frequenzwandlers entsprechenden Anzahl von Steuerwickkingen vorgesehen ist, von denen jede üiber eine Ventilanordnung mit dem abhängigen Steueranteil versorgt wird, während die Einspeisung des konstanten Anteils entweder unmittelbar durch eine Parallelspeisung der Vormagnetisierungswicklungen des Frequenzwandlers von dessen Eingang ebenfalls über eine Ventilanordnung oder mittelbar durch eine entsprechende Verschiebung der Magnetverstärkerkennlinie mit an sich bekannten Mitteln erfolgt.2. Frequency converter according to claim 1, characterized in that to form the bias components a magnetic amplifier feeding the bias windings of the frequency converter with a number corresponding to the number of output phases of the frequency converter from Steuerwickkingen is provided by each of which is supplied with the dependent control component via a valve arrangement, while the Infeed of the constant portion either directly through a parallel feed of the premagnetization windings of the frequency converter from its input also via a valve arrangement or indirectly through a corresponding one Shifting of the magnetic amplifier characteristic takes place with means known per se. 3. Frequenzwandler nach Anspruch 1 oder 2 mit einem aus drei Einphasensystemen. bestehenden Dreiphasensystem, dessen einzelne Systeme aus je zwei vormagnetisierten Transformatoren bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung zweier um 90° versetzter gleich großer Ausgangsspannungen doppelter Frequenz die Ausgangswicklungen der Transformatoren eines der Einphasensysteme in je zwei gleiche Teilwicklungen aufgeteilt sind, daß die Teil wicklungen mit den Ausgangswicklungen der anderen Einphasensysteme derart in Reihe geschaltet sind, daß zwei gleichartige Stromkreise entstehen, von denen jeder die Ausgangswickjungen eines der nicht aufgeteilten Einphasensysteme und je eine Teilwicklung der zu dem aufgeteilten Einphasensystem gehörenden Transformatoren enthält, und daß die Windungszahlen der Teilwicklungen zu denen der Ausgangswicklungen der Transformatoren der nicht aufgeteilten Systeme im Verhältnis 1: (]/3~ + 1) stehen.3. Frequency converter according to claim 1 or 2 with one of three single-phase systems. existing Three-phase system, the individual systems of which consist of two pre-magnetized transformers each, characterized in that for generating two output voltages of equal magnitude offset by 90 ° double the frequency the output windings of the transformers of one of the single-phase systems are divided into two equal partial windings that the partial windings with the output windings the other single-phase systems are connected in series in such a way that two similar Circuits arise, each of which is the output winding of one of the not divided Single-phase systems and one partial winding each belonging to the divided single-phase system Contains transformers, and that the number of turns of the partial windings to those of the output windings of the transformers of the non-split systems are in the ratio 1: (] / 3 ~ + 1). In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 671 469.Considered publications:
German patent specification No. 671 469. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 809 747/230 1.59© 809 747/230 1.59
DENDAT1049493D Static frequency converter based on transformers that are magnetized with direct current Pending DE1049493B (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1049493B true DE1049493B (en) 1959-01-29

Family

ID=590104

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DENDAT1049493D Pending DE1049493B (en) Static frequency converter based on transformers that are magnetized with direct current

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE1049493B (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3221244A (en) * 1961-01-27 1965-11-30 Biringer Paul Peter Static frequency multipliers
US3229192A (en) * 1961-06-29 1966-01-11 Allen Bradley Co Static frequency multiplier
DE1763327B1 (en) * 1968-05-07 1970-04-30 Inst Elektrodinamiki Akademii Electromagnetic frequency and phase number converter for multi-phase feed

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3221244A (en) * 1961-01-27 1965-11-30 Biringer Paul Peter Static frequency multipliers
US3229192A (en) * 1961-06-29 1966-01-11 Allen Bradley Co Static frequency multiplier
DE1763327B1 (en) * 1968-05-07 1970-04-30 Inst Elektrodinamiki Akademii Electromagnetic frequency and phase number converter for multi-phase feed

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1242742B (en) DC-DC converter
DE2145288A1 (en) Circuit arrangement for protecting a plurality of multiphase AC voltage sources connected in parallel against overexcitation or underexcitation
DE1263909B (en) Inverter circuit for alternating current consumers that work temporarily as a generator
DE1049493B (en) Static frequency converter based on transformers that are magnetized with direct current
DE1175740B (en) Device for protecting switching transistors against overvoltage
DE1763849B2 (en) Frequency converter with a logic control circuit
DE872358C (en) Tube amplifier, especially for regulating purposes
DE1463133A1 (en) Electrical device
DE1006012B (en) Magnet amplifier output stage
DE903007C (en) Converter circuit with voltage regulation on the AC side
DE655926C (en) Circuit to achieve a distribution of the current to two or more anodes of multi-phase mercury vapor rectifiers fed by current divider coils
DE1032375B (en) Self-excited chopper for generating a rectangular alternating voltage with subsequent rectification
DE102021118233A1 (en) Device for generating a compensation current
DE1613383C3 (en) Four-pole circuit containing amplifier for transforming an electrical voltage or an electrical current
DE1060911B (en) Multi-stage magnetic amplifier with stages connected in series
DE2618030A1 (en) Amplifier with input integrated operational amplifier - has one or more output amplifiers to increase output current
DE1002738B (en) Circuit for distorting the waveform of an alternating voltage
DE1100783B (en) Circuit arrangement for current limitation in a saturated transformer
DE1083919B (en) Arrangement for achieving perfect parallel operation of one or more self-regulating synchronous generators and advantageously other other regulated, z. B. synchronous generators controlled by an exciter or another network
DE1296688B (en) Earth fault protection for electrical devices connected in two-phase networks
DE1516965B2 (en) Current step compensator. knm: Siemens AG, 1000 Berlin and 8000 Munich
DE2402201A1 (en) Control for three-phase direct frequency converter - has electronic switches controlled via emitter followers and limiters from transformers
DE1074733B (en) Self-excited chopper for generating a square-wave alternating voltage with subsequent rectification by a full-wave rectifier with a downstream charging capacitor
DE2110165A1 (en) Device for switching a load from an operating carrier frequency generator to a replacement carrier frequency generator
DE1079185B (en) Device for limiting the permanent short-circuit current of synchronous compound generators