DE1638567B2 - Verfahren zur siebkreissteuerung und einrichtung zur durch fuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

In l^:;!en:ie\ v.Ttcilui)L!-.in:t/en werden in vielen Füllen Sicbkieise angewendet, um Oberwcllenslröine bzw. Obervvellenspanniingcn von dem Netz fernzuhalten. Diese Siebkreise bestehen aus der Rcihcnsc'haltimg einer Drossel mit einem Kondensator, ileicn Widerstände so bemessen sind, daß sie für jeweils eine bestimmte Oberwelle einen kleinen Widerstand darstellen.

Die Kapazität bzw. die Induktivität der für derartige Siebkreise verwendeten Kondensatoren oder Drosseln unterscheiden sich in der Praxis immer von i'irem Nennwert. Neben den durch einmaligen Abgleich auszugleichenden FerlijHingstoIeranzen lic-■ i'i beispielsweise die Kapazität eines Hochspannung skondeiisators noch einen bestimmten Tempcrutuieinlluß, der dazu führt, daß nicht immer eine optimale Abstimnuing des Siebkreises vorhanden ist Diese Änderungen der Kapazität eines Kondensators oder der Induktivität einer Drossel bewiiken, daß die Abstimmung des Siebkreises zumindest zeitweise unter dem optimal 'Tieichbarcn Wert liegt, so daß die zu kompensierenden Oberwellen nieh immer in ausreichendem Maße durch den Siebkreis abgeleitet werden. Dieser Nachieil macht sich besonders in

ίο Netzen sehr hoher Spannung bemerkbar. Dies gilt vor allem, wenn wie bei der llöehslspannungs-Gieichstroin-Überiragung an ein Drehsiromnci/ ein Stromrichter angeschaltet ist. der ja bekanntlich erhebliche Oberwellenspannungen und Ströme abgibt.

Es besteht daher die Aufgabe, durch eine selbsttätige Veränderung der Induktivität oder der Kapazität im Siebkreis sicherzustellen, du> bei allen Betriebsverhältnissen die optimale Abstimmung des Siebkreises erhalten bleibt. Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur .Siebkreissteuerung zum Selbstabglcich bei Kapazitäts- oder Induktivitätsschwankungen unter Verwendung von Oberv.'cllenstrom und Oberwcllenspannung des aus einer Drossel und einem Kondensator bestehenden Siebkreises als Eingangsgrößen einer Meßschaltung. Das Neue besteht erfindungsgcmäß darin, daß die Eingangsgrößen in Meßströme umgewandelt werden, deren Beträge den Eingangsgrößen proportional sind und die einen Phasenwinkel einschließen, der sich von dem Phasenwinkel zwischen den Eingangsgrößen um 90 unterscheidet, und daß die vektoiielle Summe und die vektorieile Differenz der Meßströme einer Vergleichseinrichlung zugeführt werden, die abhängig von der Differenz der Beträge der vektoriellen Summe und der vektoriellen Differenz der Meßströme eine Verstellvorrichtung für die Drossel oder den Kondensator des Siebkreises beeinflußt.

Darüber hinaus ist es bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne wesentlichen Mehraufwand möglich, eine ÜberlasUingsschutzcinnchtung für den Siebkreis mit der Siebkrcissteucrung zu verbinden. Diese Übcrlastungsschutzeinrichtung bewirkt, daß bei zu hoher Oberwcllenspannung — wie sie beispielsweise durch das an einen Stromrichter angeschlossene Netz auftreten können — der Siebkreis nicht mehr auf dem Resonanzpunkt pchaKen wird, so daß s'ch der über den Sieb!.reis lliei'en'.le Oberwellenstrom trotz Erhöhung der Obcrweilenspaimung nicht weiter erhöht. Eine Überlastung des Sicbl,leises und der in ihm enthaltenen Bauelemente durch eine zu hohe Oberwelienspannung wird also sicher verhindert. Dieser Überlastungsschutz ist vor allem für Siebkreise wesentlich, die zur Kompensation eier Oberwellen eines Stromrichters eingesetzt werden, weil das zusätzlich an den Stromrichter angeschlossene Drehstromnetz eine vom Betriebszustand abhängige zusätzliche Oberwelienspannung liefert, die in weiten Grenzen schwanken kann. Um Beschädigungen an den Sicbkreisclementcn zu vcrmeiden, wären ohne die gegen Überlastung schützende Wirkung der Sicbkrcissteuerung erhebliche Übcrdimcnsionicrungcn der Siebkrciselcmentc vorzunehmen.

Ein Atisführungsbcispicl der neuen Anordnung ist

«5 im Prinzip in F i g. 1 dargestellt.

Fig. 2 zeigt das Diagramm des Phasenwinkels zwischen dem Oberwcllcnstrom und der Oberwelienspannung am Siebkreis und des zugehörigen

<t

OlxTwellenstiomes in Abhängigkeit von der Größe <lei induktivität der im Siebkreis verwendeten Droslcl. während in 1' i g. 3 ein Vektordiagramm für die charakteristischen Größen der in F i g. 1 dargestellt'-ii Vcrgleichssclviliung einhalten ist.

Wie ;ius l· i g. I zu ersehen ist, besteht der -,]■■:'.> I te;·- aus einer Drossel /. und einem dazu in Reihe geschalteten kondensator C, der /wischen einer Erdleitung 1 u;ul iler l'hasenleitunu /\' angeschl.is:.ui ist. Ahnliehe Siebkreise sind für die übrigen ?hasenleiumgcn und möglicherweise auch für andere Olvr- \velk-nfrei|uenzen vorgesehen, jedoch nicht dargestellt. Die Drossel /. des Siebkreises ist so einueriehiet. daß ihre Induktivität von einer Verstellvorrichtung 2 in kleinen Ciren/.en mögliehst siLil'en'.i,, veränderbar ist.

Die Verstellvorrichtung 2 wird über einen Magnetverstärker 3 angesteuert, der von einem Hillsnetz 4 seine Fremd- und Eingangsspannnng erhält. Im Eingangskreis 5, der aus einem an diis Hilfsnctz 4 anyesehlossenen Wandler (>. einem Gleichrichter 7, einem Kondensator 8, Widerstand 9 und einer Spannungsbegrenzungsröhre 10 besteht, ist ein Einstellwiderstand 11 eingeschaltet, dessen Widerstandswert von einem Meßmotor M verändert werden kann. Der Widerstand 11 bestimm! also den einzustellenden Wert an der Drossel L des Siebkreises. Als Eingangsgrößen für die in F i g. I dargestellte Meßschaltung dienen der über den Siebkreis fließende Oberwellenstrom, der in einem Wandler 12 mit nachgeschaitelem Filter 13 nachgebildet wird. Der Ausgang des Filters 13 ist an je eine Wicklung eines Summenwandlers 14 und eines Summcnwandlcrs 15 angeschlossen. In gleicher Weise wird die Obcrwellenspannung des Siebkreises an einem Spannungswandler 16 gebildet, an dessen Sekundärwicklung ein FiI-'er 17 zur Ausstellung der 'ietr::ie!u'.."i Ob.·:".·.*lic angeschlossen ist.

An den Ausgang des Filters 17 ist noch eine Phasendreh vorrichtung 18 angeschlossen, die einen Ivihen Innenwiderstand aufweist, so daß an ihrem Ausgang ein Strom abgenommen wird, der proportional der Siebkreisspannung ist und dessen Phasenlaue sich von der Phasenlage der Siebkreisspannung mi weil untei.· jlicitlet. daP zwischen dem Ausgangsstrom der Phasendrehvorriclitung 18 und dem Ansgangsstrom des Filter:. .3 ein Phasenwinkel besteht, der sich von dem Phasenwinkel zwischen Oberwellcnspannimg und Oberwcllenstrom des Siebkr.-ises um 90 unterscheidet. Die Phascndrehvorrichtung 18 ändert die Phasenlage des Ausgangsstromes am Filter 17 also um einen Wert, der sich aus der Differenz zwischen '.'() und der Summe tier durch die Filter 13 und 17 und die Wandler 12 und 16 auftretenden Phasenwinkel ergibt. Der Ausgang der Phascndrchvorricht'.ing 18 ist ebenfalls mit je einer Wicklung des Summcnwandlcrs 14 und des Summenwüiullers 15 verbunden, die Wicklungen der Summenwandler 14 und 15 sind dabei so geschaltet, ciaß sieh in einem der beiden Wandler die Summe und im anderen der beiden Wandler die Differenz der Eingangfströme ergibt. Die Sekundärwicklungen der Stimmenwpncllcr 14 und 15 sind an Gieichrichtcrnrücketi W *ind 20 angeschlossen, die zueinander antiparallel geschaltet sind und parallel zum Meßmotor M hegen. Diese Vergleichsschaltung ist bei Distanzschutzeinrichtungen bekannt und bewirkt, daß über den Diagonalzweig (Meßmotor M) ein Strom Hießt, der der Dillerenz der Ik-lrägc der Ströme in den Glcichrichierbrücken 19 und 20 entspricht.

Die Funktionsweise dieser Schaltung ist aus F i g. 3 zu ersehen. Vom Filter 13 wird der Meßstrom /., und von der Phasencinstellvorrichlunu 18 wird der Meßstimn/, abgegeben. Die Ströme/, und /., schließen im ausgezogen gezeichneten I all einen 'A'inkel von etwa 45 ein. Die in den Gleichrichter-

ίο brücken 19 und 20 lliel.iendcn und mit /.,,, Iw.. /_|lt bezeichneten Ströme egeben sieh aus der Summe bzw. der Differenz der Meßströme /, und /.,. Wie leicht zu erkennen ist, unterscheiden sich beide Ströme in den Beträgen erheblich voneinander. ·ο daß über den Meßmolor A/ ein Ausgleichsstrom lliel.it, der die Induktivität der Drossel L stetig verändert, bis sich der in F ί g. 3 gestrichelt eingezeichnete Zustand ergibt, iiler schließen die Meßströme /, und /., einen Winkel von 90° ein. Dies entspricht einem Phasenwinkel von ()^J zwischen der Oberwellenspannung und dem Oberwellenstrom des Siebkreises und kennzeichnet also den Resonanzfall. Ist dieser Zustand erreicht, so sind die Ströme /,„ und /.,„ gleich groß, und über den Meßmotor M Hießt kein Strom mehr. Dei Widerstandll im Eingangskreis des Magnetverstärkers 3 bleibt damit unverändert, so daß keine weitere Änderung in der Induktivität der Drossel L vorgenommen wird. Der in den Diagonalkreis parallel zu den Gleichrichtcrbrücken 19 und 20 eingeschaltete Meßmotor M besitzt gleichzeitig Integrationswirkung, so daß in der Einstellung kein Resifehler verbleibt und eine zusätzliche Steuerschaltung für einen besonderen Integrationsmotor nicht mehr erforderlich ist.

In der Vcrgleiehseinrichtung nach Fig. 1, die aus den Gleichrichterbrücken 19 und 20 und aus dem Meßmotor M besteht, sind zusätzlich Meßwiderstände 21 und 22 so eingeschaltet, daß der Meßmotor unmittelbar mit den einen (positiven) An-Schlüssen der Gleichrichterblücken 19 und 20 und über die Meßwiderstände 21 und 22 mit den anderen (negativen) Anschlüssen der Glcichrichterbrücken 19 und 20 verbunden ist. Durch diese Widerstände ändert sich also die Spannung am Meßmolor Λ/ nicht.

Parallel z.ur Gleichrichterbrücke 19 liegt weiterhin die Reihenschaltung einer Zenerdiode 23 und eines Sperrgleiehrichters 24. der so gepolt ist. daß über die Zenerdiode in Durchlaßrichtung kein Strom fließe π kann.

Über diese Reihenschal¹ ung fließt normalerweise kein Strom. Erst wenn, abhängig von den Widerständen 21 und 22 und abhängig von der Oberwellenspannung und dem Oberwellenstrom, die Spannung an der Gleichrichterhrückc 19 die Zcnerdiodenspannung 23 überschreitet. Hießt ein Stromanteil über diese Reihenschaltung. Durch diesen über die Reihenschaltung der Zcn;rctiodc 23 und des Sperrgleiehrichters 24 fließenden Strom wird erreicht, daß auch ^;\bcr den Meßmotor M ein Strom fließt, selbst wenn die Beträge der Ströme /,„ und /.,„ einander gleich sind. Es wird also von dem Meßmotor M der Widerstand 11 und damit die Induktivität der Drossel L verstellt, so daß der Siebkreis nicht mehr in Resonanz ist.

Abhängig davon, ob die Reihenschaltung von Zenerdiode 23 und Spcrrglcichrichtcr 24 parallel zur Gleichrichtcrbrückc 19 oder parallel zur Glcichrichterbrückc 20 geschaltet ist, wird die Induktivität der

Drossel L auf einen unter bzw. über 100°, η liegenden Wert eingestellt. Wie aus der mit / bezeichneten Resonanzkurvc des über den Siebkreis fließenden Oberwellenstromes 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 Siebkreisspannung die Überlastungsgefahr nicht mehr gegeben ist, stellt sich der Siebkreis automatisch wieder auf den Resonanzpunkt ein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

638 567 Patentansprüche:

1. W-rlalii cn zur Siehkreissleuerung /mn Sclhsiabgleieli bei Kapazitäis- oder Indiiktivilälsschwankungcn unter Verwendung von Ohcrvvelleiislrom mid Obeivvcilenspannimg des aus einer Drossel und einem Kondensator bestehenden Siebkreises als Eingangsgrößen einer Meßschal-ΐιιημ. d a d u r c Ii g e k e n η / e i e h net, daß die Eingangsgrößen in Meßstrüme umgewandelt uerden, deren Beträge den Eingangsgrößen proportional sind und die einen Phasenwinkel einschließen, der sich von dem Phasenwinkel zwischen ik-n Eingangsgrößen um 90 unterscheidet, und daß die vektorieile Summe und die vek lorielle DilTer; \/. der Meßströme einer Vergleichseinriehtung zugeführt werden, die abhängig von der Düferenz der Beträge der vektoriellen Summe und der vektoriellen DilTerer.z iJer Meßslröme eine Verstellvorrichtung fur die Drossel oder den Kondensator des Siebkreises beeinflußt.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichlung (14, 15, 19. 20) uir die vektorirlle Summe und die vektorielle Dilierenz der Meßströme (/,. /.,) aus zwei antiparallelgesehalteten Glei :hrichi rbrücken (19. 2;>) besteht, die ihrerseits parallel zu einem Meßmotor (Λ7) geschaltet sind, und daß der Meßi'i'.uor (A/) die Verstellvorrichtung (2) für die Drossel (L) oder den Kondensator (C) des Siebkreises beeinflußt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2. dadurch sehe: n/cichnet. daß zwischen jeder GieidirieViCrbri'.cke (19. 20) und dem Meßmotor (V/) ein Widerstand (21. 22) eingeschaltet ist und daß parallel zu einer Gleichriehtcrbrücke (19) eine /enerdiode (23) in Reihe zu einem Sperrgleichrichter (24) zur Sperrung der Durchlaßrichtung der /enerdiode (23) liegt, so daß bei zu hohem Oberwellenstrom über die Zenerdiode (23) ein Teil des sonst über den Meßmotor (Λ7) fließenden Stromes abgeleitet und der Siebkreis nicht mehr auf den Resonan/punkt eingestellt ist.