DE1638567A1 - Verfahren zur Siebkreissteuerung - Google Patents

Description

• Verfahren zur Siebkreissteiier-i;tr#g

  in Ehergieve'rteilung,#"netzen worden in vielen FI".'illen Siebktüise

  angeWähdet, üin bzw.- Oberwellenspannungen Von dL-Irl

  Netz ferhzühtilten. Diese Siebkreise bestoheh alis der Rn,-ih#-n.#"chäl-

  tung einer Drossel 'mit einem K7ön'(lengutor, deren Wideristände uo

  bemessen bind, da# sie für jeweils eine bestimmte Oberwelle

  einen kleinen Widerstand darstellen.

  Die Kapazität bzw. die Induktivität der für derartige Sieb-

  kreise verwendeten Kondensatoren oder Drosseln unterscheiden

  sich in der Praxis immer von ihrem Nennwert. Neben den durCh

  einmaligen Abgleich auszugleichenden FertigungstolLeranzen be--

  sitzt beispielsweise die Kapazität eines Hochspannungskonden-

  sators noch einen bestimmten Teraper--itiireirt-LPlu#i, de-r dazu fG.hrt,

  daß nicht immer eine optimale Abstimmung, des Siebkreises vor-

  handen ist.

  ,Diese Änderungen der Kapazität eines Konden.sators oder der Ir.-

  duktivität einer Drossel bewirken, daß die de,-:; Sieb-

  kreises zumindest zeitweise unter dem- optii#iil' erreichb-Cen Wert

  liegt, so daß die zu kompensierenden Oberwellen nicht J.Piner in

  ausreichendem Maße durch den Siebkreis abgeleitet werden. Dieser

  Ngchteil macht sich beGc;nlers in Netzen sehr hoher Spahnüng be-

  .merkbar. Dies gilt vo-r allem-, wenn wie bei der

  Gleichs-trom-Übertragung an ein Drehst.romnetz, ein

  angesc . haltei ist, der ja bekanntlich ei-,hebiiehe, Oberwelle"nsp#in-

  nungen und Ströme abgibt.

  Es besteht dähLr die Auf01-abe, durch eine Venähderüng

  der Induktivität oder der Kapazitiiit im Siebkreis sicherzustelleni

  daß bei' allen' Betriebsverhältnissen- die optimale Atst41.Himurli, des

  Siebkreicea erhalten bleibt. Die vorliegende Ei,firidu'n'g, betrifft

  nun ein Verfahren zur Siebkrels8teuerung zLim*Sel'u#;tabgLeiell bei

  Kapazitäts- oder Induktivitätsschwankungen unter Verwendung von

  Oberwellenstrom und Oberwellenspannung des Siebkreises, als Ein-

  gangsgrößen einer Meßschaltung. Das Neue besteht erfindungsge-

  gemäß-darin, daß die Eingangsgrößen in Meßs.tröme umgewandelt werden, deren Beträge den Eingangsg,rößen proportional sind und die einen Phasenwinkel einschließen, der sich von dem Phasen-0 winkel zwischen den Eingangsgrößen um 90 unterscheidet und daß. die vektorielie Summe und die vektori"elle Differenz der 1vIeßströme einer Vergleichseinrichtung zugefÜhrt werden, die abhängig von der Differenz der Beträge der vektoriellen Summe und der vektoriel len Differenz der Meßströme eine Verstellvorrichtung für die Drossel oder den Kondensator des Siebkreis-es beeinflußt.

  Darüber hinaus ist es bei Verwendung des erfindungsgemäßen Ver-

  fahrens ohne wesentlichen bidhraufwand mö-glichp eine Übeirläs tungs-

  schutzeinrichtung für den Siebkreis mit der Siebkreissteuerung

  zu verbinden. Diese ÜberlastUng3schutzeinrichtung bewirkt, daß

  bei zu hoher Oberwellenspannung wie sie beispielsweise durch

  das an einen Stromrichter angeschlossene Netz auftreten-können

  der Siebkleis nicht mehr auf dem Resonanzpunkt gehalten wirdp #so

  daß sich-der über den Siebkreis fließende Oberwellenstrom tro.tz

  Erhöhung der Oberwellenspannung nicht weiter -erhöht. Eine Ub-e.r-

  lastung des Siebkreises und der in ihm enthaltenen Bauelemente

  durch eine zu hohe Oberwellenspannung wird also sicher verhindert.

  Dieser Überlaetungsschutz iät--vor allem für Siebkreis'e weseailicht

  die-zur Kompensation der Oberwellen eines Stromrichters einke-

  .s'etzt werden, weil da$ Zusät201ch an den Stromricht,#x - -a e--

  schlossene Drehstromnetz einä'vom Betrie

  bszua,tand abhängige, #zu-.

  ,sät,zliche Oberwel-lenspa-nnun

  Iieflerto die in weiten,--Grenzen.

  abhwanken kann. Um j3eschä4i*gUn-gen an den Si bkreiseierient

  e en zu

  vgeMei-den) wären ohne die -gegen Überlastung schUtzende Wirkung

  der Siebkreissteuerung erheb liehe Überdfmensionierungen der

  Siebkreiselemente vorzunehmen.

  Ein Aus-fÜhrungs-beispiel der neue i Anordnung J--st im Prinzip in

  Fig. 1 dargestellt.

  Fig. 2 zeigt das Diagramm des Phisei-iwinke'-""- zwischen den Obel-

  wellenstrorii und der Oberwellenspannung am, Siebkreis und des zu-

  gehörigen Oberwellenstromes in Abhängigkeit von der Grö#-.#e der

  Induktivität der im Siebkreis verwendeten Drossel, während iL11,1

  Fig. 3 ein. Vektordiagraiii-rn für die charakteristischen Größen der

  in Fig. 1 dargestellten Vergleichsschaltung enthaLten ist.

  Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, bestelit der Siebkreis aus einer

  Drossel L und einem dazu in Reihe geschalteten Kondensator C,

  der zwischen einer Erdleitung 1 und der Phasenleitung R ange-

  achlossen ist. Ähnliche Siebkreise sind für die dbrigen Phasen-

  leitungen und möglicherweise auch für an dere Oberwellenfrequenzen

  vorgesehen, jedoch nicht darg ,estellt. Die D rossel L des Sieb-

  kreises ist so eingerichtet, daß ihre Induktivität von einer Ver-

  stellvorrichtung 2 in kleinen Grenzen möglichst stufenlos ver-

  änderbar ist.

  Die Verstellvorrichtung 2 wird über o-inen Magnetverstärker an-

  gesteuert, der von einem Hilfsnetz 4 seine Fremd- und Eingangs-

  spannung erhält. Im Eingangskreis 5, der aus einem an das Eilfs-

  netz 4 angeschlossenen W"rindler 6, einem Gleichrichter 7, einem

  Kondensator 8, Widerstand 9 und einer Spannungsbegrenzungsröhre 10

  besteht, Ist ein Einstellwiderstand 11 eingeschaltet, dessen

  Widerstandswert voii einem Meßmotor M verändert werden kann.'Der

  Widerstand 11 bestimmf also den einzuetellenden 'Wert an- der

  Drossel L des Siebkreises. Als Eingangsgrößen für die in Fig.1

  dargestellte 11vIeßschaltung dienen der über den -Siebkreis fiießen-'

  de Oberwellenstrorn, der in einem Wandler 12.mit nachgeschaltetem

  Filter 13 nachgebildet wird. Der Ausgang des Filters 13 ist an

  je eine Wicklung eines Summenwandlers 14 und eines,Summenwandlers

  15 angeschlossen. In gleicher Weise wird die Oberwellenspannung

  des, Siebkreises an einem Spannüngswandler 106 gebildet, an dessen

  Sekundärwicklung ein Filter 17 zur Aussiebung der betreffenden

  Ober.welle angeschlossen-ist.

  An den Ausgang des Filters 17 ist noch eine Phasendrehvorrich-

  tung 18 angeschlossen, die einen hohen Innenwid.erstand aufweist,

  so daß, an ihrem Ausgang ein Ztrom abgenommen wird, der propor-

  tional der Siebkreisspannung ist und dessen Phasenlage sich von

  der Phasenlage der Siebkreisspannung so weit unterscheidet, daß

  zwischen dem Ausgangsstrom der Phasendrehvorrichtung 18 und dem

  Ausgangsstrom des'Filters 13 ein Phasenwinkel,besteht, der sich

  von dem Phasenwinkel zwischen Oberwellenspannung und Oberwellen-

  strom des Siebkreioes um' 900 unterocheidet. Die Phasendrehvorrich-

  tung 18 ändert die Phasenlage des Ausg ,ar4-,93tromes am Filter 17

  also um einen Wert, der sich aus der Differenz zwisch-en 900 und

  der Summe der durch die Filter 113 und 17 und die Wandler 12 und

  16 auftretenden Phaesenwinkel ergibt.-Der Ausgang.der Phaaendreh-

  vorrichtung 16 ist ebenfalls mit je eine-r Wicklung der, Summen-'

  wandlers 14 und des Summenwändlers 15 verbunden. Die Wicklungen

  der Summenwandler-14 und 15 sind dabei so geschaltet, daß'sich in

  einem der beiden Wandler die Summe und im andern der beiden Wand-

  ler die Differe.nz der Eingangontröme ergibt. Die Sekundärwick-

  lungen der Summenwandler 14 und-15 sind an Gleichrichterbrücken 19

  und 20 angeschlossen, die zueinander antiparallel geschaltet

  sind und parallel zum Meßmotor Ni lie-gen. Diese Vergleichscchatl-

  tung istibei Distanzschutzeinrichtungen bekannt und bewirkt, daaß

  über den Diagonalzweig (Meßm,otor M) ein S.tromfließt, der der

  Differenz der Beträge der Ströme in den Gleichrichterbrücken l#j

  und 20 entspricht.

  Die Zunktionsweige dieser Schaltung ist aus Fig. 31 zu ersehen.

  Vom Filter 13 wird der Meßstrom 1 2 und von der Phaseneinstel,1-

  vorrichtung 18 wird der Meßstrom I abgegeben. Die Ströme I

  und r 2 schließen ii.-i auSgezogen gezeichneten Fall einen Winkel

  von etwa 45 0 ein. Die in den GleichrichterbrÜcken 19 und 20

  fließenden und mit 1 20 bzw. 1 10 bezeichneten Ströme ergeben sich

  4

  ,aus der Summe )bzw. der Differenz der Meßströme I, und i Wie

  2'

  leicht zu erkennen ist, unterscheiden sich beide Ströme in den

  13eträgen erheblich voneinander, so daß über den Me-13motor hi ein

  Ausgleidisstrom fließt, der die Induktivität der Drossel L stetig

  verändert, bis sich der in Fig. 3 gestrichelt eingezeichnete Zu-

  stand ergibt. Hier schließen die hIeßströme 1 1 und I, einen Winkel

  von 90 0 ein. Dies entspricht einem 11hasenwinkel. -von 0 0 zwi sehen

  -der OberWellenspannung und dem Oberwellenstroni des Siebkreises und

  kennzeichnet also den Resonanzfall. Ist dieser Zustand erreicht,

  so sind die Ströme 1 10 und 1 20 gleich groß und Uber den Meßmotor bl

  fließt kein Strom mehr. Der Widerstand 11 im EingangskreLs-des

  Maune-tverstärkern 3 bleibt damit unveränderL, so da13 keine wei-

  tere Änderung in der Indule-tivit;it der Drossel L vorgenommen wird..

  Der in den Diagonalkreis parallel zu den GleLcii-,ieiiterbri.Icken '1,')

  und 20 eingeschalAete bIeßmotor Ni besitzt gleichzeLtig Integrationo,-

  wirkung, so daß in der Einstellung kein Restfehler verbleibt

  und eine zusätz2iche Steuerschaltung für einen besonderen

  Integrationsmotor nicht mehr erforderlich ist.

  In der Vergleichseinrichtung nach Fig.-1, die aus den Gleich-

  richterbrijcken 19 und 20 und aus dem Meßmotor.-M besteht, sind

  zusätzlich Meßwiderstände 21 und 22 so eingeschaltet; daß der

  Meßmotor unmittelbar nit den einen (posi-tiven) AnschlUSsen der

  Gleichrichterbrijcken 19 und 20 und über die Meßwiderstände 21

  und 22 mit'den anderen (negativen) Anschlüssen der Gleichrichter-

  brUcken 19 und 20 verbunden ist. Durch-diese Wi.(Serstände ändert

  i,ich a18o die Spannung am Meßmotor M nicht. Parallel zur Gleich-

  r-ichterbrücke-19 liegt weite rhin die Reihenschaltung einer Zener-

  diode 23 und eines Sperrgleichrichters 24, der so gepolt ist, daß

  über die Zenerdiode in Durchlaßrichtung kein Strom fließen kann.

  Uber diese Reihenschaltung flieft normalerweise kein Strom.

  Erst wenn abhängig von den Widerständen 21 und 22 und abhängig

  von der Obei-iviellenspannung und dem Oberwellenstrom die Spanni#in g

  an der Gleichrichterbrilcke 19 die Zenerdiodenspannung 23 über-

  schreitet, fließt ein Strornanteil-iiber-diese Reihenschaltung.

  *Durch diesen über die Reihenschaltung der Zbnerdiade 23 Und des.--

  Spprrgleichrichters 24 fließenden Strom wird erreicht, da_ß a uch

  Uber den Meßmotor M ein Strom fließt, selbst wenn die Beträge

  der Ströme 1 und I einander gleich sind. Es wird also von

  10 20

  dem Meßmotor M der Widerstand 11 und damit die Induktivität der

  Drossel L verstellt, so daß der Siebkreis nicht--mehr in Resonanz

  ist.

  Abhnägig davon, 'ob die Reihenschaltung von Zenerdiode 23 und C-Sperrgleichrichter 24 parallel zur Gleichrichterbriltcke 1Q oder parallel zur GleichrichterbriJcke 20 geschaltet -,st, wird die Induktivität der Drossel L auf einen unter bzw. Uber 100 % Liegenden Wert eingestellt. Wie #-tus der r.ii-t I bezeichneten Resonanzkurve des über don Siebkreis fließenden Oberwellenst,--omes in-Fig. 2 zu ersehen ist, vermindert sich in beiden Fällen der über den Siebkreis fließende Strom, so daß eine Überlastung ' der Bauelemente des Siebkreises bei gleichzeitig maximaler Ausnutzung des Siebkreises verhindert wird. Wenn durch Erniedrigung der SiebkreisApannung die Uberlas,tungsgefahr nicht gegeben ist,' stellt sich der Siebkreis automatisch wieder auf den Resonanzpunkt ein.

Claims (1)

1. Patentansprüche Verfahren zur SiebkreiosteueTung zum Selbstcabgleich bei Kapazitäts- oder Induktivitätsschwankungen unter Verwendung von Oberwellenstrom und Oberwellenspannung deG Siebkreises als Eingangsgrößen einei, Meßschaltung, dadurch gekennzeich- net, daß die Eingangsgrößen'in Meßströme (1 11 2 ) umgewän- delt worden, deren Beträke den Eingangsgrößen proportional sind und die einen Phasenwinkel einschließen., der sich von dem Phasenwinkel'zwischen den Eingangsgrößen um 90 0 unter-' scheidet und daß die vektorielle Summe (1 1.) u#d d-Le vek- torielle Differenz (1 20)' der IVIeßströme (1 10 2 ) einer Ver- gleichseinrichtung (14, 159 19,-20) zugeführt werden, die abhängig vorl der Differenz-der Beträge der vekto riellen Summe (I ) und der.vektoriellen Differenz (I ) der Meß- 10 20 . etröme eine Verstellvorrichtung (2) fUr die Drossel (L) oder den Kondensator (C) des Siebkreises beeinfLußt. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die, Vergleichseinrichtung fUr die vektQrielle Summe und die vekto'rielle Differenz der Keß- ströme (I l' 2 ) aus 7,wfei antIparallel geschalteten GleLlch- richterbrücken'(19, 20) bestehtg die ihrerseits parallel zu einem Meßmotor (M) geschaltet, sind und daß der Meßmotor (M) gege-benenfalls über Verstärker (3) - die Verstel.I.vorrichtung (2) für die Drossel (L) oder den Kondensator (C) des Sieb- kreisen beeinflußt. 0 - Einrichtung nach Anspruch 29 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Glei.ebrichterbrücke (199 20) und dem hIeß- motor (M) ein Widerstand (21,22) eingeschaltet ist und daß parallel zu einer Gleichrichterbrücke. (19) eine Zenerdiode .(23) in Reihe zu einem Sperrgleichrichter (24)'zar-Sperrung der Durchl-ii3r-ichtung der Zenerdiode (23) liegt,-so daß bei zu hohem Oberwellen*r#trom,über die Zenerdiode (23) ein Teil des sonst über den Meßmotor (M) fließ'enden Stromes abge- leitet und so der Siebkreis nicht mehr auf den Resonanzpunkt eingelstellt wird.