DE1663134A1

DE1663134A1 - Regelsystem

Info

Publication number: DE1663134A1
Application number: DE19641663134
Authority: DE
Inventors: Davies John Alan; Corbyn David Benjamin
Original assignee: English Electric Co Ltd
Current assignee: English Electric Co Ltd
Priority date: 1963-11-13
Filing date: 1964-11-12
Publication date: 1970-01-08
Also published as: GB1096623A; CH419293A; ES305942A1

Description

PATENTANWALIt DIPL-ING. CURT WALLACH DIPL-ING. GÜNTHER KOCH 1663134 DR. TINO HAI BACH

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UNSER ZEICHEN:

7555 - H/St

XHS ENGLISH 2LSCTRIC COMPANY LIMITED, London W.C. 2/Großbritannieii Regelsystem Die Erfindung betrifft Regel«· bzw. Steuersysteme.

Im besonderen betrifft die Erfindung ein Regel- bzw. Steuerungssystem zur gleichseitigen Regelung bzw. Steuerung mehrerer Parameter.

lin derartiges System kennzeichnet sich gemäfl de? Srfindung durch eine Hauptregelvorrichtung, welche den Sesamtbetrag sämtlicher Parameter auf einem Torgegebenen Sollwert su halten bestrebt ist, sowie durch mehrere HilfsregflTorriehtungen, το* denen jede jeweils «irnem 4er Parameter ais««oränet ist und da« Terhältnis «wischen dem Betrag dieses sug«ordnete& Parameter· und dem Gesamtbetrag aller Parameter auf einem Torgegebeaea Sollwert hält.

Mach einer bevorsugtea JLusfUhxungsform der Srfindung ist Torgesehem, dafi die HauptrsgelTorricatuag eine Toi^iekt\isig but Srseugumg eine« Oiuptregelsignals in Abhämgigkelt ron der DIfferen* swischem eimern Hauptbesugssignal und einem τοη dsm Ist-Ver% 4··

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Gesamtbetrags sämtlicher Parameter abhängigen Haupt-Rückführeignal aufweist, wobei das Hauptbeaugesignal den gewünschten Sollwert für den Gesamtbetrag sämtlicher Parameter darstellt und das Hauptregtlsignal zur Steuerung der Hilferegelvorrichtungen dient.

Nach einer weiteren Ausführungeform der Erfindung ist vorgesehen, daß den Hllfsregelvorrichtungen das Hauptregelsignal zugeführt wird» daß jede Hilfsregelvorrichtung «ine Vorrichtung zur Erzeugung eines Hilfsregelsignale in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen einerseits der algebraischen Summe aus einem jeweiligen Hilfsbezugssignal und dem Hauptregelsignal oder einem aus dem Hauptregelsignal abgeleiteten Signal und andererseits einem auf den jeweiligen Ist-Wert des zugehörigen Parameters ansprechenden Hilfsrückkopplungssignal aufweist, wobei die jeweiligen Hilf3-bezugssignale jeweils den gewünschten Sollwert für das Verhältnis zwischen dem Betrag des der jeweiligen Hilfsregelvorrichtung zugeordneten Parameters und dem Gesamtbetrag sämtlicher Parameter wiedergibt, und daß die Hilfsregelvorrichtungen jeweils eine Ausgangsvorrichtung aufweisen, die in Abhängigkeit von dem Hilfsregelsignal den jeweiligen der betreffenden Hilfsregelvorrichtung zugeordneten Parameter in Richtung auf eine Verringerung des Hilfe· regelslgnale verändern, wobei sämtliche Ausgangsvorrichtungen zusammen eine Veränderung des Gesamtbetrags der Parameter in Richtung auf ein· Verringerung des Hauptfehlersignals bewirken.

Ein bevorzugtes Anwendungebeispiel der Erfindung besteht darin, daft dl· Parameter dl« elektrischen Gleichströme in mehreren parallel geschalteten Gleichrichtern sind, deren jeder aus einer Wtohselepannungsvereorftttte Über einem Lastschalter-Transformator

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BAD ORIGINAL

gespeist wird, daß die Auegangevorrichtung je eine gesonderte sättigbar« Drossel in jedem Gleichrichterkreia aufweist, die durch das in der zugehörigen Hilfsregelvorrichtung erzeugte Hilfsregelsignal gesteuert wird, und daß eine Vorrichtung «ur automatischen Steuerung des Lastschalter-Transformators in Abhängigkeit von den an den sättigbaren Drosseln abfallenden Spannungen vorgesehen ist, derart, daß die den Oleichrichtern zugeführt en Spannungen jeweils in geeigneter Weise so verändert werden, daß eine kontinuierliche Steuerung des Öleichstrcmflueses in den Oleichrichterkreisen durch die sättigbaren Drosseln ermöglicht ist.

(Portsetzung Seite 4)

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Weitere Vorteil· und Einzelheiten der Erfindung ergeben «ich aus der folgenden Beschreibung eine* Ausführungsbeispiele eine· Regelsystems gemäß der Erfindung zur Regelung des eine» Gleichstromverbraueher über mehrere parallel geschaltete und ihrerseits einzeln geregelte Gleichrichtschaltungen zugeführten Geeamtetromej die Beschreibung erfolgt an Hand der Zeichnung, welche ein Schaltschema des Regelsystem* zeigt.

Ein Verbraucher 5 wird über 12 gleichartige parallel geschaltet· Gleichrichter 6, die in sechs Gruppen von je zwei Gleichrichtern angeordnet sind» mit Gleichstrom versorgt) der Einfachheit halber ist jedoch nur eine derartige Gruppe von zwei Gleichrichtern dargestellt. Jeder Gleichrichter wird aus einem Lastschalter-Transformator ("on-load tap-changing transformer") 7 über eine steuerbare sättigbare Drossel 8 ("adjustable saturable reactor", Transduktor, Magnetverstärker) gespeist. Pie Reaktanz jeder dieser sättigbaren Drosseln (bzw. Transduktoren, Magnetverstärker) 8 wird in einer noch zu beschreibenden Weise so gesteuert, daß der StromfluB durch den zugeordneten Gleichrichter 6 auf einem gewünschten Wert gehalten wird. Sin Detektor 9 überwacht die an der sättigbaren Drossel liegende Spannung) sobald diese Spannung •inen vorgegebenen oberen oder unteren Grenzwert erreicht, bewirkt der Detektor eine Änderung der Stellung des Abgriffs an der Sekundärwicklung des Lastschalter-Transformators, was die weitere Steuerung bzw. Regelung des Gleichrichterstroms durch die sättigbare Drossel gestattet. Die Steuerung des Lastschalter-Transformators in Abhängigkeit von der an der sättigbaren Drossel auftretenden Spannung erfolgt nach dem in der britischen Patentschrift 895 954 beschriebenen Verfahren.

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Das Regelsystem zur Steuerung dtr sättigbaren Drosseln und damit zur Regelung bzw. Steuerung de» Stromflusses durch, den Verbraucher 5 besteht au« einer Hauptregelvorriehtung 12 und mehreren Hilfe- oder Nebenregelvorrichtungen 15» von denen je eine für jede sättigbare Drossel vorgesehen ist* Sin schematisch dargestellter Gleichstrom-Transformator 10 überwacht den durch den Verbraucher fließenden ötsamtstrom und erzeugt in der Leitung ein hierzu proportionales Signal. Der Gleichstromtransformator 10 kann in Wirklichkeit mehrere Gleichetromtransformatoren umfassen* die jeweils den Strom in einem der verschiedenen Gleichrichterkreise überwachen und deren Ausgangsgrößen addiert werden. Das an der Leitung 11 auftretende Signal wird der Hauptregelvorrichtung 12 zugeführt. Dieser Vorrichtung wird ferner über eine Leitung 13 ein den Sollwert des Gesamt-Verbrauoherstroms darstellendes einstellbares Hauptbezugssignal zugeführt. Die Hauptregelvorrichtung 12 erzeugt als Ausgangsgröße ein Hauptregelsignal, das den Unterschied zwischen den beiden ihr zugeführten Signalen und damit die Abweichung des Ist-Wertes der gesamten Verbraucher»tröae von dem Sollwert darstellt* Das Hauptregelsigaal wird in eiaem Integrationsverstarker 14 seitlich integriert und verstärkt. Sodann wird das verstärkt· Hauptfehlersignal sämtlichen Hebenregelvorrichtungen 15 zugeführt, und zwar über «ine Sammelleitu&g 16, eines. Verstärker 17 umi eins Leitung 1d. Der Einfachheit halber ist nur «ia dnrartlg«? Verstärker 17 und nur eim Paar vom Bilf»r«gslYo?;iohtuageft 15 dargestellt. Mehrere aitio&stromtra&ftfexiiatorem 19» die aehemsvfeleea dares« stellt sind, führe* den HilinregelvorrichtuM««* 15 ÜB»? Leitungen 20 Signal· «u, welche den ütromfluß duroh 41s jeweiligen Gleioorioatsr 6 wiedergebt*. Des weiteren wir« jeder Hilf«» oder

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Nebenregelvorrichtung 15 über die leitung 21 auch ein einstellbare» Hilfebezugsaignal zugeführt.

Das Regelsystem kann entweder in einer von zwei verschiedenen Betriebsarten, oder gemäß einer Kombination der beiden Betriebsarten betrieben werden. In der Hauptbetriebsart ("master mode of operation¹*) 1st das Hauptbezugasignal auf der Leitung 15 so eingestellt) daß es den gewünschten Sollwert des Gesamt-Yerbraucherstroms darstellt, während die Hilfs- oder Nebenbezugasignale auf den Leitungen 21 jeweils so eingestellt sind, daß sie die (normalerweise untereinander gleichen) Bruchteile des SesamtverbraucherStroms bestimmen, die auf die einzelnen Gleichrichter entfallen sollen. In der Hilfsbetriebsart sind die Leitungen 18 von den betreffenden zugehörigen Nebenregelvorrichtungen getrennt und die Hilfebezugasignale auf den Leitungen 21 sind jeweils so eingestellt, daß sie den tatsächlichen Strom, der durch jeden der Gleichrichter fließen soll, darstellen.

Im folgenden wird zunächst die Hauptbetriebsart beschrieben. In der Präzis soll jeder der Gleichrichter 6 einen gleichen Anteil an dem Gfesamtstrom führen} das System ist so ausgebildet, daß bei Schaltung in die Hauptbetriebsart die einzelnen Hilf«bezugs-

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signale automatisch auf/und denselben festen Wert geschaltet werden, während das Hauptbezugssignal auf 4er Leitung 13 auf den gewünschten Sollwert des ßeaamtStroms eingestellt wird. Stimmt der Ist-Wert des Yerbraucheretroms nicht mit dem gewünschten Sollwert Übertill» so erzeugt dl· Haupt regelvorrichtung 12 ein Hauptregelsignal, das proportional dem Unterschied «wieehern dsm bei 13 zuf «führten Bezugssignal und dem über 41« Leitung 11 zug «führten

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Signal ist. Dieses Signal wird den einzelnen Heben- bzw. Hilfsregelvorrichtungen 15 zugeführt. In jeder dieser Hilfsregelvorriehtungen 15 wird das Hauptregelsignal algebraisch zu dem Hilfsbezugssignal addiert» Sie Hilferegelνorrichtung 15 erzeugt an der Leitung 22 ein Hilferegelsignal, das proportional dem Unterschied zwischen der erwähnten algebraischen Summe und dem auf der Leitung 20 zugeführten Signal ist, das den jeweiligen Ist-Stromfluß durch den zugehörigen Gleichrichter darstellt. Dieses Hilfsregtleignal wird in dem Verstärker 23 verstärkt und dient zur Herabsetzung der Reaktanz der sättigbaren Drossel 8, derart, daß der Stromfluß durch den Gleichrichter ansteigt. Der Integrationsvtrstärker H integriert das Hauptregelsignal bezüglich der Zeit, so daß, wenn der Gesamtstrom den gewünschten Verbraucher-Sollwert erreicht hat, der Verstärker H eine konstante Auegangegröße erzeugt, die sämtlichen Hilfsregelvorrichtungen zugeführt und algebraisch mit deren Hilfsbezugssignalen addiert wird. Die Hauptregelvorrichtung 12 erzeugt dann keine Ausgangsgröße, da der Gesamtverbraucherstrom mit dem durch das Hauptbezugssignal dargestellten Strom übereinstimmt. Die einzelnen Hilfsregelvorrichtungen 15 erzeugen dann jeweils ein Hilfsregelsignal, das gerade ausreicht, um die Reaktanz der sättigbaren Drosseln 8 auf demjenigen Wert zu halten, der erforderlich ist, daß der richtige Bruchteil des Gesamtverbrauchtrstroms durch jeden einzelnen Gleichrichter fließt, wobei dieser Stromfluß durch jeden einzelnen der Gleichrichter jeweils gleich dem Strom 1st, der der in der zugeordneten Hilferegelvorrichtung gebildeten algebraisch« Summe aus dem Hilfsbezufssignal und dem von dem Integrationsver_r stärker 14 zugeführten Hauptbezugssignal entspricht.

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Palla bei der Steuerung der sättigbaren Drossel ihr· Reaktanz einen Wert in Bandnähe ihres Aussteuerbereichs annimmt, *o bewirkt, wie weiter oben erwähnt, der auf den Spannungsabfall an der !Drossel ansprechende Detektor 9 eine Änderung der Abgriffe-Stellung an dem Lastschalter-Transformator 7, wodurch die der Mit der Sekundärwicklung des Transformator· verbunden« Schaltung ««geführte Spannung verändert und so der volle Aussteuerbereich der sättigbaren Drossel wieder verfügbar gemacht wird· Der Lastschalter-Transformator wirkt so als eine Strom-Grobregelung, die sättigbar· Drossel θ als eine Strom-Feinregelung.

In der Hilfebetriebeart werden die Leitungen 18 von den zugehörigen Hilferegelvorrichtungen 15 abgeschaltet und die Hauptregelvorrichtung 12 damit unwirksam. Die einzelnen Hllfsbezugssignale auf den jeweiligen Leitungen 21 werden so eingestellt, daß sie den gewünschten tatsächlichen Stromfluß durch jeden der einzelnen Gleichrichter 6 darstellen} normalerweise werden die gewünschten Sollströme gleich groß sein. Falls der in einem Gleichrichter 6 fließende Strom nicht den richtigen Sollwert aufweist, wird auf der Leitung 22 ein Hilferegelsignal erzeugt, das proportional der Differenz zwischen dem Kilfsbezugssignal auf der Leitung 21 und dem Signal in der Leitung 20 ist, das den jeweiligen Ist-Strom in dem Gleichrichter darstellt. Dieses Hllfsregelsignal wird in dem Verstärker 23 verstärkt und dient zur Einstellung der Beaktans der sättigbaren Drossel 8 in solcher Richtung, daß der Stromfluß in dem Gleichrichter auf den gewünschten Sollwert gebracht wird, worauf das Hilfsregeleignal sich auf einen solchen Wert verringert, der nach Verstärkung in dem Terstärker 23 die Reaktanz der sättigbaren Drossel 8 auf dem für die Aufrechterhaltung des gewünschten Soll-Stromflusses durch

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den Gleichrichter erf or dtrlichen Wert hält*

Das Regelsystem kann, wi« erwähnt, auch teilweise in der Hauptbetriebsart und teilweise in der HJ,if*b#triebe»rt betrieben wer-

unter

den. So können beispielsweise einige/«chk den Leitungen 18 von den zugehörigen Hilf»regelvorrichtungen 15 abgeschaltet werden» welche demzufolge den StroafluJS durch <3Le zugehörigen Gleichrichter lediglich in Abhängigkeit von der Einstellung der Hilfebezugssignale in den Leitungen 21 regeln werden, während die übrigen Hilf «regelvorrichtungen, der übergeordneten Se »Mit regelung ("overall control") der Hauptregelvorrichtung 12 unterliegen.

Gegebenenfalls können zusätzliche Bückkopplungeleitungen 24 vorgesehen sei&_} über welche den betreffenden Leistungsverstärkern 23 Signale zugeführt werden» die proportional der Inderungageschwiadigksit des durch die Gleichrichter 6 fließenden Strome

evtl. sind. Biese Sückkopplungssignale sind so gerichtet, daß sie eine/ Oszillation, des 8troas in den einzelnen Gleichrichtern 6 verringern· bsv/. dumpfen.

In der Zeichnung sind für jeden Sieichrichter der einzelnen GHeiohrichterpaare getrennt* I»astschal feer-Traneforraatcren 7 dargestellt, Jedoch kann naoh oiaer abgewandeltes. AusfUhrimg jeweils für jedes flHeiehricht«rpaar nur ein LastechaliFsr-Sr&asfcreator vorgesehen sein, wobei iie JSnderuag der Abgriffsstellung in Abhängigkeit von der an dan sättigbaren <f&oss«lm in b*idea Schaltungen abfall «Aden Sfmasiuag g*n1;*u*?t wird. @β»δβ timer weiteren Ausführung ist mir sin Xiastsuhalter-fras&eiorsatoir für sämtliche »leichxiohter des Systems vorg;*sehe&* wobei die Aaäftru&g der Abgriff eecßaltUÄg in Abfeamglgkait v$a irr tat aJostlii-hta eättigbaren

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Drosseln abfallenden Spannung gesteuert wird.

Das Regeltyetem kann selbstverständlich statt zur Regelung von
elektrischem Strom auch zur Regelung anderer Paranater gestaltet werden. Beispielsweise kann als Parameter eine elektrische Spannung oder eine nicht elektrische Größe wie etwa ein Durchfluß
geregelt werden.

Creaäß einer weiteren Ausführungeform gemäß der Erfindung können der !Transformator 10 und die Leitung 11 fortgelassen werden. Die Hauptregelvorrichtung 12 dient dann dazu, den Hilfsregelvorrichtungtn die Über die Leitung 13 erhalten· veränderliche Bezugsgröße zuzuführen, welche zur gleichseitigen Erhöhung oder Erniedrigung der Ausgangsgrößen sämtliche? Hilferegelvorrichtungen dient.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche t

1. Regel- bzw. Steuersystem zur gleichseitigen Regelung bzw. Steuerung mehrerer Parameter, gekennzeichnet duroh eine Hauptregelvorrichtung (10 bis H) * welche den Gesamtbetrag sämtlicher Parameter auf einem vorgegebenen Sollwert zu halten bestrebt ist, sowie durch mehrere Hilferegelvorrichtungen (15)t von denen jede jeweils einem der Parameter zugeordnet ist und das Yerhältnis zwischen dem Betrag dieses zugeordneten Parameters und dem Gesamtbetrag aller Parameter auf einem vorgegebenen Sollwert hält.

2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptregelvorrichtung eine Vorrichtung (12) zur Erzeugung eines Hauptregelsignals la. Abhängigkeit von der Difierenε zwischen einem Hauptbesugssignal (13) und einem von dem Ist-Wert des Gesamtbetrags sämtlicher Parameter abhängigen Haupt-Rückführaignal (11) aufweist, wobei das Hauptbezugseignal den gewünschten Sollwert für den Gesamtbetrag sämtlicher Parameter darstellt und das Hauptregelsignal (H, 16) zur Steuerung der Hilferegelvorrichtungen (15) dient.

3. Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Hilfsregelvorrichtungen (15) das Hauptregelsignal zugeführt wird» daß jede Hilferegelvorrichtung eine Vorrichtung (15) zur Erzeugung eines Hllfsregelaignele in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen, einerseits der algebraischen Summe aus einem jeweiligen Hilfebezugssignal (21) und dem Hauptregelsignal (18) oder einem aus dem Hauptregelsignal abgeleiteten Signal und andererseits einem auf den jeweiligen

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Ist-Wert d·· zugehörigen Parameters ansprechenden Hilferückkopplungssignal (20) aufweist, wobei die jeweiligen Hilfsbezugssignale (21) jeweils den gewünschten Sollwert für das Verhältnis zwischen dem Betrag des der jeweiligen Hilfaregel-. vorrichtung zugeordneten Parameters und dem Gesamtbetrag sämtlicher Parameter wiedergibt, und daß die Hilfsregelvorrichtungen jeweils eine Ausgangsvorrichtung (8) aufweisen, die in Abhängigkeit von dem Hilfsregelsignal den jeweiligen der betreffenden Hilferegelvorrichtung zugeordneten Parameter in Richtung auf eine Verringerung des Hilferegelsignale verändern, wobei sämtliche Auegangsvorrichtungen (8) zusammen eine Veränderung des Gesamtbetrags der Parameter in Richtung auf eine Verringerung des Hauptfehlereignals bewirken.

4. Regelsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hilferegelvorrichtung (15) eine Vorrichtung (24) zur Erzeugung eines die Änderungsgeschwindigkeit des zugeordneten Parameters darstellenden Signals aufweist, und daß dieses Signal (bei 23) algebraisch in solchem Sinne mit dem Hilfsregelsignal kombiniert wird, daß die Ausgangevorrichtung (8) eine etwaige Oszillation des Parameters dämpft.

5. Regelsystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter die elektrischen Gleichströme in mehreren parallel geschalteten Gleichrichtern (6) sind, deren jeder aus einer Weohselepannungaversorgung über einen lastaehalter-Transforaator (7) gespeist wird, daß dl· Ausgangs vorrichtung je eine gesonderte sättigbar· Drossel (8)' in jedem Gleichrichterkreis (6) aufweist, dia duroh das in dar zugehörigen Hilferegelvorrichtung erzeugte Hilfsregelaignal

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gesteuert wird, und daß eine Vorrichtung (9) zur automatischen Steuerung des Lastschalter-Transformators (7) in Abhängigkeit von den an den «Ättigbaren Drosseln (8) abfallenden Spannungen vorgesehen ist, derart, daß die den Gleichrichtern zugeführten Spannungen jeweils in geeigneter Weise so verändert werden, daß eine kontinuierliche Steuerung des Gleichstromflussee in den Grleichrichterkreisen durch die sättigbaren Drosseln (8) ermöglicht ist.

6. Regelsystem naoh einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5* dadurch gekennzeichnet , daß eine Vorrichtung (14) zur zeitlichen Integration des Hauptregelsignals vor der Zufuhr zu den Hilfsregelvorriohtungen (15) vorgesehen ist.

7· Regelsystem naoh einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, welche zeitweise die Beeinflussung einer oder mehrerer der Hilferegel vorrichtungen durch die Hauptregelvorrichtungen unterbindet.

8. Regelsystem nach einem odtr mehreren der vorhergehenden Anspruch·, dadurch gekennzeichnet , daß die Hauptregelvorriohtung (12) entfernt von einer oder mehreren der Hilf·· regelvorrichtungen (15) angeordnet 1st.

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