DE1129601B

DE1129601B - Voltage or current regulator for alternating current with a transmission system and electron tubes or transistors connected in opposition in parallel as actuators

Info

Publication number: DE1129601B
Application number: DEW21804A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinz Schneider
Original assignee: Wandel and Golterman GmbH and Co
Current assignee: Wandel and Golterman GmbH and Co
Priority date: 1957-09-02
Filing date: 1957-09-02
Publication date: 1962-05-17

Description

Spannungs- oder Stromregler für Wechselstrom mit einem übertragersystem und gegenparallel geschalteten Elektronenröhren oder Transistoren als Stellglied Die Erfindung betrifft einen Spannungs- oder Stromregler für Wechselstrom mit einem als veränderbarer Vorwiderstand wirkenden Stellglied, das aus einem Ü bertragersystem mit zwei gegenparallel geschalteten Elektronenröhren oder Transistoren besteht.Voltage or current regulator for alternating current with a transmission system and electron tubes or transistors connected in counter-parallel as actuators The invention relates to a voltage or current regulator for alternating current with a Actuator acting as a variable series resistor, which consists of a transmission system with two electron tubes or transistors connected in opposite parallel.

Es sind bereits Wechselspannungsstabilisatoren bekannt, bei denen die Ausgangsspannung durch den veränderlichen Widerstand einer durch Gleichstrom vormagnetisierten Drosselspule als Stellglied konstant gehalten wird. Der hierzu erforderliche Gleichstrom kann, wie bekannt, durch Spannungsvergleich der gleichgerichteten Ausgangsspannung mit der konstanten Spannung an einer Glimmröhre oder durch Widerstandsvergleich eines spannungsabhängigen Widerstandes in einer Brückenschaltung und Gleichrichtung des Stromes im Brückennullzweig gewonnen werden.There are already known AC voltage stabilizers in which the output voltage through the variable resistance one through direct current pre-magnetized choke coil is kept constant as an actuator. The one for this The required direct current can, as is known, by comparing the voltage of the rectified Output voltage with the constant voltage on a glow tube or by resistance comparison a voltage-dependent resistor in a bridge circuit and rectification of the current in the bridge zero branch can be obtained.

Die Verwendung einer vormagnetisierten Drosselspule als Stellglied weist verschiedene Mängel auf. Die nichtlineare Magnetisierungskennlinie der vormagnetisierten Drosselspule verursacht starke nichtlineare Verzerrungen der zu regelnden Spannung, die nur teilweise und mit großem Aufwand beseitigt werden können. Weiterhin besitzen vormagnetisierte Drosselspulen als Stellglieder durch die Induktivität der Steuerwicklung und den Widerstand der steuernden Gleichstromquelle eine große Zeitkonstante, die das Ausregeln kurz dauernder Spannungsschwankungen verhindert.The use of a pre-magnetized choke coil as an actuator has various shortcomings. The non-linear magnetization characteristic of the premagnetized The inductor causes strong non-linear distortions in the voltage to be regulated, which can only be partially eliminated and with great effort. Continue to own pre-magnetized choke coils as actuators due to the inductance of the control winding and the resistance of the controlling DC power source has a large time constant that prevents the regulation of short-term voltage fluctuations.

Es ist auch eine Einrichtung zum Regeln von Wechselspannungen mit einem Stellglied aus zwei über einen Transformator entgegengesetzt parallel geschalteten Dioden bekannt, wobei der Innenwiderstand der Dioden durch Verändern der Glühfadentemperatur geregelt wird. Mit dieser Einrichtung ist keine trägheitslose Regelung möglich und nur ein relativ kleiner Regelbereich realisierbar.It is also a device for regulating alternating voltages with an actuator consisting of two oppositely connected in parallel via a transformer Known diodes, the internal resistance of the diodes by changing the filament temperature is regulated. With this device no inertia-free regulation is possible and only a relatively small control range can be implemented.

Weiterhin sind Wechselspannungsstabilisatoren bekannt, die ein Stellglied als veränderbarer Vorwiderstand aufweisen, das aus zwei gegenparallel geschalteten Elektronenröhren besteht. Bei diesen Stabilisatoren ist eine Betriebsgleichspannungs-Versorgung der Elektronenröhren notwendig, woraus ein relativ großer Aufwand für ein entsprechendes Netzteil und ein erhöhter Leistungsbedarf resultiert.Furthermore, AC voltage stabilizers are known that have an actuator have as a variable series resistor that consists of two oppositely connected parallel Electron tubes is made. These stabilizers have an operating DC voltage supply the electron tubes necessary, resulting in a relatively large effort for a corresponding Power supply and an increased power requirement results.

Die Nachteile der bekannten Anordnungen werden bei dem erfindungsgemäßen Spannungs- oder Stromregler für Wechselstrom mit einem als veränderbarer Vorwiderstand geschalteten Stellglied, das aus einem Übertragersystem mit zwei gegenparallel geschalteten Elektronenröhren oder Transistoren besteht, die abwechselnd von je einer Halbwelle des zu regelnden Stromes durchflossen werden und deren Steuerelektroden gegenphasig Wechselspannungen zugeführt erhalten, deren Amplitude eine Funktion der Ausgangsspannung des Reglers ist und deren Frequenz mit der Frequenz der zu regelnden Spannung übereinstimmt, dadurch vermieden, daß zur Leistungsversorgung der Röhren oder Transistoren im Stellglied allein die längs des Stellgliedes abfallende Spannung dient.The disadvantages of the known arrangements are in the inventive Voltage or current regulator for alternating current with an adjustable series resistor switched actuator, which consists of a transmission system with two counter-parallel switched Electron tubes or transistors, which alternate each with a half-wave of the current to be regulated are flowing through and their control electrodes are in phase opposition AC voltages are supplied, the amplitude of which is a function of the output voltage of the controller and the frequency of which corresponds to the frequency of the voltage to be regulated, avoided by supplying power to the tubes or transistors in the actuator only the voltage dropping along the actuator is used.

Die besonderen Vorzüge des Wechselspannungsstabilisators nach der Erfindung bestehen darin, daß er einen kleinen Klirrfaktor, eine kleine Zeitkonstante und einen kleinen Leistungsbedarf und damit einen hohen Wirkungsgrad aufweist.The special advantages of the AC voltage stabilizer according to the Invention consist in the fact that it has a small distortion factor, a small time constant and has a low power requirement and thus a high degree of efficiency.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt. Der Wechselspannungsstabilisator arbeitet auf eine konstante Last Ra. Die Ausgangsspannung wird an die Diagonalpunkte einer Brücke mit den Widerständen R1, R2, R3 und dem Kaltleiter KL als spannungsabhängigem Widerstand geführt. Ist die Brücke infolge Abweichens der Ausgangsspannung vom Sollwert nicht abgeglichen, so kann an den beiden anderen Diagonalpunkten der Brücke eine Spannung abgenommen, im Verstärker V verstärkt und den gegenparallel geschalteten Röhren Rö 1 und Rö 2 über den Übertrager Ü2 gegenphasi&. als Steuerspannung zugeleitet werden. Der Übertrager Uh übernimmt die Anpassung des Anodenstromes I" an den Laststrom iL. Er ist nur dann erforderlich, wenn Ströme und Spannungen an den Röhren 1 und 2 nicht mit den Strom- und Spannungswerten identisch sind, die in der Regelstrecke benötigt werden. Damit hat man einen regelbaren Vorwiderstand gewonnen.In Fig. 1 an embodiment is shown. The AC voltage stabilizer works on a constant load Ra. The output voltage is fed to the diagonal points of a bridge with the resistors R1, R2, R3 and the PTC thermistor KL as a voltage-dependent resistor. If the bridge is not balanced due to the deviation of the output voltage from the nominal value, a voltage can be taken at the two other diagonal points of the bridge, amplified in amplifier V and the tubes Rö 1 and Rö 2 connected in parallel via the transformer Ü2 anti-phase &. can be supplied as control voltage. The transformer Uh takes on the adaptation of the anode current I "to the load current iL. It is only required if the currents and voltages at tubes 1 and 2 are not identical to the current and voltage values required in the controlled system an adjustable series resistor is obtained.

Am idealisierten Kennlinienfeld (Fig. 2) der gegenparallel geschalteten Röhren sei das Auftreten eines Spannungsabfalles am Stellglied erläutert.On the idealized family of characteristics (Fig. 2) the counter-parallel switched Tubes let us explain the occurrence of a voltage drop at the actuator.

Es sei ein Übersetzungsverhältnis 1 : 1 des Übertragers Uh angenommen. Dann wird der maximale Anodenstrom I", gleich dem Spitzenwert iL des Laststromes iL sein.A transmission ratio of 1: 1 for the transformer Uh is assumed. Then the maximum anode current I "becomes equal to the peak value iL of the load current iL be.

Am Gitter liege die Spannung Null, d. h., die Ausgangsspannung stimme mit ihrem Sollwert überein. Dann wird die Kennlinie für die Gitterspannung U_, = 0 bis zum Höchstwert är, ausgefahren. Dies sei durch den dick ausgezogenen Teil der Kennlinie angedeutet. Der zum Spitzenwert iL gehörige Maximalwert üR der Kennlinie ist die am Stellglied abfallende Spitzenspannung, um die der Sollwert der Ausgangsspannung gegenüber der Eingangsspannung vermindert ist. Durch einen Zusatzübertrager in der Regelstrecke kann der Sollwert entsprechend angehoben werden.The voltage at the grid is zero, ie the output voltage agrees with its nominal value. Then the characteristic curve for the grid voltage U_, = 0 up to the maximum value ar, is extended. This is indicated by the thick part of the characteristic curve. The maximum value üR of the characteristic curve associated with the peak value iL is the peak voltage dropping at the actuator by which the setpoint value of the output voltage is reduced compared to the input voltage. The setpoint can be increased accordingly using an additional transformer in the controlled system.

Differiert die Ausgangsspannung vom Sollwert, so liegt an den Gittern der Röhren nicht mehr die Gitterspannung Null. Der Augenblickswert der Gitterspannung folgt dem Anodenstrom mit gleicher Frequenz proportional. Daher wird als Arbeitskennlinie die gestrichelte schräge Gerade bis IL durchfahren. üR ist dann die am Stellglied abfallende Spitzenspannung. Die Neigung der Arbeitsgeraden ändert sich mit der Differenz zwischen Ausgangsspannung und Sollwert, wodurch eine Ausregelung von Schwankungen der Eingangsspannung erzielt wird.If the output voltage differs from the setpoint, it is due to the grids the tubes no longer have a grid voltage of zero. The instantaneous value of the grid voltage follows the anode current proportionally with the same frequency. Therefore it is called the working curve Drive through the dashed inclined straight line to IL. üR is then the one on the actuator falling peak voltage. The inclination of the working line changes with the difference between output voltage and setpoint, which compensates for fluctuations the input voltage is achieved.

Infolge der Gegentaktschaltung der Röhren und der mit der Frequenz der Eingangsspannung sich ändernden Gitterspannung sind die Verzerrungen der zu regelnden Spannung sehr gering. Sie hängen von der Krümmung der Röhrenkennlinien ab und können durch die bekannten Linearisierungsmaßnahmen verringert werden. Die Verstärkung des Verstärkers V bestimmt den Regelfaktor. Es ist ohne Schwierigkeit möglich, Regelfaktoren von der Größenordnung 100 bei Zeitkonstanten kleiner als 20 ms zu erzielen.As a result of the push-pull circuit of the tubes and the frequency of the input voltage changing grid voltage are the distortions of the to regulating voltage is very low. They depend on the curvature of the tube characteristics and can be reduced by the known linearization measures. the Amplification of amplifier V determines the control factor. It is without difficulty possible, control factors of the order of magnitude 100 with time constants smaller than To achieve 20 ms.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Voltage or current regulator for alternating current with an actuator connected as a variable series resistor, which consists of a transmission system consists of two electron tubes or transistors connected in opposite-parallel, which are alternately traversed by a half-wave of the current to be regulated and their control electrodes received AC voltage supplied in antiphase, their Amplitude is a function of the electrical output of the controller and its Frequency corresponds to the frequency of the voltage to be regulated, characterized in that that only the power supply of the tubes or transistors in the actuator voltage dropping along the actuator is used.

2. Regulator according to claim 1, characterized characterized that the control voltage at the bridge zero branch of a resistor bridge, which contains a non-linear resistance in at least one branch of the bridge and fed by the output voltage to be regulated and / or by the current to be regulated is removed and increased according to the desired control factor.

3. Regulator according to Claim 1 or 2, characterized in that the electron tubes or transistors of the actuator have more than three electrodes and that the Auxiliary electrodes wholly or partially the voltage dropping along the actuator received as operating voltage. Considered publications German patent specification No. 488,955; Electronics, August 1950, pp. 99 ff; Electronic Engng. (1950), p. 371, 424, 470, 499 ff.