DE1935519C

DE1935519C - Exciter arrangement for a synchronous machine with a rectifier arrangement containing thyristors

Info

Publication number: DE1935519C
Authority: DE
Inventors: Masaomi Dipl.-Ing. Zushi; Yokokawa Sumio Dipl.-Ing. Fujisawa; Inoue Takehito Dipl.-Ing. Kawasaki; Nagae (Japan)
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Publication date: 1976-09-16

Description

30 aus drei Dioden la, drei Thyristoren 2b und einer30 from three diodes la, three thyristors 2 b and one

Kommutierungsdiode Ic besteht, mit dem gleichgerichteten und gesteuerten Feldstrom/, erregt wird.Commutation diode Ic exists, with the rectified and controlled field current /, is excited.

Die Erfindung bezieht sich auf eins Erregeranord- Jedem Thyristor Ib wird durch ein Steuergerät 3 nung für eine Synchronmaschine mit einer Thyri- eine Reihe von Zündimpulsen, die in ihrer Phase um stören enthaltenden Gleichrichttranordnung, bei der 35 120° gegeneinander verschoben sind, zugeführt. Dem der Wechselstromseite der Gleichrichteranordnung Steuergerät 3 ist ein Spannungsregler 4 vorgeschaltet, eine Betriebsspannung zuführbar ist, die der vekto- an dessen Eingang eine dem Vergleichsgerät S abgeriellen Summe einer der Klemmenspannung und nommene Spannungsabweichung J V eingeleitet und einer dem Laststrom der Synchronmaschine propor- am Ausgang eine verstärkte Regelabweichung J ν abtionalen Spannungskomponente entspricht und die 40 genommen wird.The invention relates to a Erregeranord- each thyristor Ib is supplied by a control unit 3 voltage for a synchronous machine with a thyri a series of ignition pulses, the phase to disturb containing rectifier arrangement in which 35 120 ° are shifted from each other, supplied. A voltage regulator 4 is connected upstream of the AC side of the rectifier arrangement control device 3, an operating voltage can be fed which introduces the vector at its input a sum of one of the terminal voltage and the voltage deviation JV taken to the comparison device S and one proportional to the load current of the synchronous machine at the output one increased control deviation J ν corresponds to the abtional voltage component and the 40 is taken.

Thyristoren durch ein an einen Spannungsregler an- Die Klemmenspannung der Synchronmaschine 1Thyristors by a voltage regulator connected to the terminal voltage of the synchronous machine 1

geschlossenes Steuergerät steuerbar sind, dessen Ver- wird durch einen Spannungswandler 6 erfaßt und sorgungsspannung ebenfalls aus der vektoriellen dem Vergleichsgerät 5 zugeführt. Ein an das VerSumme einer der Klemmenspannung und einer dem gleichsgerät S angeschlossener Stromwandler 7 dient Laststrom der Synchronmaschine proportionalen 45 zur Kompensierung der eingestellten Spannung durch Spannungskomponente gebildet ist. Blindstrom. Für die Zuführung der gewünschten Be-closed control device are controllable, the ver is detected by a voltage converter 6 and supply voltage is also supplied from the vectorial to the comparison device 5. One to the sum total one of the terminal voltage and a current transformer 7 connected to the same device S is used Load current of the synchronous machine proportional 45 to compensate for the set voltage Stress component is formed. Reactive current. For the supply of the desired

Eine solche Erregeranordnung ist aus der FR-PS triebsspannung an die Wechselstromseite der Gleich-14 84 597 bekannt. Für die Regelung der Thyristoren richteranordnung sind ein Transformator 8 und ein ist ein zu der gesteuerten Spannung bzw. zu dem ge- Stromwandler 9 vorgesehen. Der Stromwandler 9 steuerten Strom synchroner Zündimpuls erforderlich. 50 kann mit einem Luftspalt ausgeführt sein. Die Sekun-Ein solcher synchroner Zündimpuls kann, wie dies därwicklungen des Transformators 8 und des Strombei der bekannten Erregeranordnung der Fall ist, wandlers 9 sind miteinander in Reihe geschaltet und von der den Thyristoren zugeführten Betriebspan- an einen Verbindungspunkt A geführt. An Stelle nung abgeleitet werden. Durch die Thyristoren wer- eines Stromwandlers mit Luftspalt kann auch ein den jedoch in den einzelnen Phasen der Betriebs- 55 Stromwandler mit an die Sekundärwicklung angespannung Oberwellen hervorgerufen, so daß die Be- schlossener Droselspule verwendet werden. Die Syntriebsspannung nicht ohne weiteres als Synchron- chronmaschine 1 ist an ein Netz B angeschlossen, signal für die Zündimpulse dienen kann. Es sind Über eine Leitung 4a ist der Spannungsregler 4 mit daher entsprechende Filter, z. B. Kondensatoren, dem Verbindungspunkt A verbunden. Hierdurch notwendig, die den Strom bzw. die Spannung wieder ^6o wird sichergestellt, daß auch im Kurzschlußfalle der der Sinusform annäheim. Derartige Filter sind jedoch Spannungsregler 4 noch eine Steuerspannung erhält, wegen der notwendigen großen Kapazität der Kon- Hierfür kann aber auch ein Permanentmagnetgenedensatoren aufwendig. rator, der unmittelbar mit der Synchronmaschine 1Such an exciter arrangement is known from the FR-PS drive voltage to the alternating current side of the direct-14 84 597. For the regulation of the thyristor converter arrangement, a transformer 8 and a current converter 9 are provided for the controlled voltage or for the current converter 9. The current transformer 9 controlled current required synchronous ignition pulse. 50 can be designed with an air gap. Such a synchronous ignition pulse can, as is the case with the winding of the transformer 8 and the current in the known exciter arrangement, the converter 9 are connected in series with one another and led to a connection point A from the operating voltage supplied to the thyristors. To be derived in place of voltage. Through the thyristors, a current transformer with an air gap can also cause harmonics, however, in the individual phases of the operating current transformer with the secondary winding, so that the closed chopping coil can be used. The Synttriebss voltage not readily as a synchronous chronometer machine 1 is connected to a network B , the signal can be used for the ignition pulses. There are over a line 4a of the voltage regulator 4 with therefore appropriate filters, z. B. capacitors, the connection point A connected. As a result, it is necessary to ^restore the current or the voltage 6o, that also in the event of a short circuit, the approximates the sinusoidal shape. Such filters are, however, the voltage regulator 4 still receives a control voltage, because of the necessary large capacitance of the capacitor. However, permanent magnet generators can also be expensive for this purpose. rator, which is directly connected to synchronous machine 1

Aus der »Siemens Zeitschrift«, 1965, S. 258 bis gekuppelt ist, angewendet werden.
261, insbesondere Bild 7, ist eine Erregeranordnung 65 Damit das Steuergerät 3 die für die Zündung der bekannt, bei der dem Steuergerät für die Thyristoren Thyristoren 26 erforderlichen Zündimpulse mit einer über einen Transformator eine eigene Versorgungs- Phasenverschiebung von 120° gegeneinander und spannung zugeführt ist. Eine solche Zuführung der synchron zu der den Thyristoren 2b zugeführten Be-From the "Siemens Zeitschrift", 1965, p. 258 bis is coupled, can be used.
261, in particular Figure 7, is an exciter arrangement 65 so that the control unit 3 is supplied with the necessary ignition pulses for the thyristors 26 with a separate supply phase shift of 120 ° to each other and voltage via a transformer . Such a supply of the load supplied synchronously to the thyristors 2 b

triebsspannung abgeben kann, wird _ dem Steuergerät 3 eine Versorgungspannung V_s zugeführt. Diese Versorgungsspannung wird von der Reihenschaltung eines Spannungswandlers 10 und eines Stromwandlers 11 abgenommen. Der Spannungswandler 10 liefert eine der Klemmenspannung der Synchronmaschine 1 proportionale Spannungskomponente und der Stromwandler 11 cine dem Laststrom der Synchronmaschine 1 proportionale Spannungskomponente. can output operating voltage, a supply voltage V _{s is} fed to the control device 3. This supply voltage is taken from the series connection of a voltage converter 10 and a current converter 11. The voltage converter 10 supplies a voltage component proportional to the terminal voltage of the synchronous machine 1, and the current converter 11 supplies a voltage component proportional to the load current of the synchronous machine 1.

In F i g. 2 ist mit V_T die über den Transformator 8 entnommene, der Klemmenspannung der Synchronmaschine 1 proportionale Spannungskomponente gezeichnet. / bezeichnet den Vektor des Laststromes, der gegenüber der Spannungskomponente V_T um einen Winkel 6 nacheilt. Die von dem Stromwandler 9 abgenommene und dem, Laststrom / proportionale Spannungskomponente V_CT eilt gegenüber dem Laststrom 7 um 90° vor Die vtktprielle Summe der Spannungskomponenten V_T und K_CT ist mit V_F bezeichnet. Diese Spannung dient als Betriebsspannung für die Gleichrichteranordnung 2. Wird diese Spannung an die Wechselstromanschlüsse der Gleichrichteranordnung 2 gelegt, fließt in der FeldwicklungIn Fig. 2, the voltage component, which is taken via the transformer 8 and is proportional to the terminal voltage of the synchronous machine 1, is drawn with V _T. / denotes the vector of the load current, which lags behind the voltage component V _T by an angle 6. The voltage component V _CT taken from the current transformer 9 and which is proportional to the load current / proportional voltage component leads the load current 7 by 90 °. The actual sum of the voltage components V _T and K _CT is denoted by V _F. This voltage serves as the operating voltage for the rectifier arrangement 2. If this voltage is applied to the AC connections of the rectifier arrangement 2, it flows in the field winding

1 α ein Strom I₁, der vom Zündwinkel der Thyristoren1 α a current I ₁ that depends on the firing angle of the thyristors

2 b und der Impedanz der Feldwicklung 1 α abhängig2 b and the impedance of the field winding 1 α dependent

ist. Da die Betriebsspannung V_E dem für den jeweiligen Lastzustand erforderlichen Feldstrom annähernd proportional ist, ist der Sttuerwinkel der Thyristoren 2 b normalerweise annähernd konstant. Es ist vorteilhaft, den Zündwinkel so einzustellen, daß auch bei Laständerungen die Synchronmaschine schnell geregelt werden kann.is. Since the operating voltage V _{E is} approximately proportional to the field current required for the respective load condition, the control angle of the thyristors 2 b is normally approximately constant. It is advantageous to set the ignition angle so that the synchronous machine can be regulated quickly even when the load changes.

Die Erfindung wurde an Hand der Spannungsregelung einer Synchronmaschine beschrieben. Sie ίο kann aber auch zur Regelung der Blindleistung oder des Leistungsfaktors angewendet werden. Sie kann ferner nicht nur für Synchronmaschinen mit unmittelbarer Speisung der Feldwicklung, sondern auch für Synchronmaschinen mit vorgeschalteter Erregermaschine verwendet werden.The invention has been described using the voltage regulation of a synchronous machine. she ίο can also be used to regulate the reactive power or of the power factor can be applied. You can also not only for synchronous machines with direct Supply of the field winding, but also for synchronous machines with an upstream exciter be used.

F i g. 3 zeigt eine solche Schaltung. Die Feldwicklung 1 α der Synchronmaschine 1 ist an die Gleichstromseite eines aus sechs Dioden bestehenden Gleichrichters 22 angeschlossen. An der Wechseiso stromseite des Gleichrichters 22 liegt eine Erregermaschine 21 mit einer Feldwicklung 21 σ, die in gleicher Weise wie in F i g. 1 über eine Gleichrichteranorduung 2 erregt wird. Der Gleichrichter 22 kann umlaufend angeordnet sein, so daß Schleifringe oder Bürsten entfallen. Die übrige Schaltung entspricht der in F i g. I dargestellten Schaltung.F i g. 3 shows such a circuit. The field winding 1 α of the synchronous machine 1 is connected to the direct current side of a rectifier 22 consisting of six diodes. On the Wechseiso upstream side of the rectifier 22 is an exciter 21 with a field winding 21 σ, which is in the same way as in FIG. 1 is excited via a rectifier arrangement 2. The rectifier 22 can be arranged circumferentially so that slip rings or brushes are not required. The rest of the circuit corresponds to that in FIG. I illustrated circuit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 21 2

The supply voltage is the same as the one described at the beginning.

Claim: NEN exciter arrangement not possible, as only one

to the control unit via a transformer

Exciter arrangement for a synchronous machine led voltage compared to the operating voltage supplied to the rectifier with a rectifier arrangement containing a thyristor arrangement, in which: the alternating current side of the pushed and thus an operating voltage triggering pulses of the thyristors is not suitable as a synchronous signal for the rectifier arrangement.
The invention is based on the object of providing a

the terminal voltage and one of the load current exciter arrangement for a synchronous machine create proportional voltage io of the synchronous machine without complex correction elements for component corresponds and the thyristors by generating a synchronous signal for the ignition Impulse connected to a voltage regulator gets by.

The control unit can be controlled, its supply The solution to the task at hand succeeds

voltage also from the vectorial sum of an exciter arrangement of the initially described one of the terminal voltage and one of the load 15 type according to the invention, characterized in that the supply current of the synchronous machine proportional supply voltage for the control unit is formed separately from the voltage component, characterized in that the operating voltage of the rectifier arrangement the supply voltage is formed, whereby the voltage component _{to be spoken separately from the terminal voltage (K s} ) for the control unit (3) is formed via a spander operating voltage (V _E ) of the rectifier wall and the arrangement (2) corresponding to the load current, the current converter component (V ₇ ) connected in series to the clamping voltage component via a voltage component converter (V 7) connected in series to the clamping voltage via a voltage converter (10).

and the span corresponding to the load current

voltage component (V _C t) is explained in more detail via a voltage converter (10) connected in series with the exemplary embodiment shown in the drawing. In Fig. 1 a basic current transformer (11) is taken. Circuit arrangement of the invention shown. One

designated by 1 synchronous machine has a field winding 1 a, which has a rectifier 2, the