DE2000584A1

DE2000584A1 - Anordnung zur Spannungsregelung von Wechselstrommaschinen

Info

Publication number: DE2000584A1
Application number: DE19702000584
Authority: DE
Inventors: Nagae Dipl-Ing Masaomi; Yokota Dipl-Ing Sumio
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1969-01-09
Filing date: 1970-01-08
Publication date: 1970-07-16
Also published as: US3621369A; GB1282082A; JPS4841326B1

Description

FUJI ELECTRIC CO. ITD Erlangen, den 7.1.1970

Kawasaki, Japan Werner-von-Siemens-Str. 50

Mein Zeichen: VPA 70/8301 Ha/Or

Anordnung zur Spannungsregelung von Wechselstrommaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Spannungsregelung von Wechselstrommaschinen, insbesondere von bürstenlosen Wechselstromgeneratoren.

Die Übergangs- bzw. Ansprechempfindlichkeit des Erregersystems von Wechselstrommaschinen kann bekanntlich durch f Beeinflussung des Erregermaschinenkreises gesteigert werden, wozu aber eine besondere Anordnung zur Erfassung der Erregermaschinenspannung erforderlich wird. Man könnte auch daran denken, diese Steigerung der Empfindlichkeit durch einen selbsttätigen Spannungsregler mit PID-Verhalten zu erreichen. Hierbei werden aber etwaige Oberwellen der Eingangsspannung wegen dessen differentieller Wirkung vergrößert, was zu einer Gefährdung der Stabilität dea Systems führen kann.

Zweck der Erhöhung der Übergangsempfindlichkeit des Erregersystems ist es, im Parallelbetrieb der Maschine mit dem Netz die Stabilität des Systems bei einer Spannungsänderung in- μ folge einer Netzstörung zu erhalten und den Spannungsanstieg bei Lastabwurf auf 20 bis 30 # zu beschränken, sowie im Einzelbetrieb den anormalen Maschinenspannungsabfall durch den Stoßstrom beim Zuschalten der Last und den Spannungsanstieg beim Abschalten der Last zu bedampfen.

Ein üblicher selbsttätiger Spannungsregler mit PI-Verhalten, der Spannungaabweichungen von einem stationären Zustand be-

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seitigen kann, genügt für diesen Zweck nicht, da hiermit bei dem recht erheblichen Spannungsabfall bzw. -anstieg beim Zu- bzw. Abschalten der Last die WMerkehr der ursprünglichen Spannung sich zu sehr verzögern würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Spannungsregelung von Wechselstrommaschinen, insbesondere von Wechselstromgeneratoren ohne die oben genannten Nachteile zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Regler außer der Abweichung der Maschinenspannung von einem konstanten Sollwert eine der Maschinenspannung proportionale Größe über ein Differenzierglied mit nachgeordnetem Totzonenglied zur Vergrößerung der Regelgeschwindigkeit zugeführt ist. Auf diese W_eise kann der Einfluß der Oberwellen bei der Differentiation der Maschinenspannung eliminiert werden.

Im folgenden wird die Erfindung samt ihrer in den Unteransprüchen gekennzeichneten Weiterbildungen anhand eines Ausführungsbeiapiels näher erläutert.

In Fig. 1 ist ein Schaltungsbeispiel gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Von einem Netz 1 wird über einen Transformator 2 ein Wechselstrom-Synchrongenerator 3 gespeist, der mit einer Erregeranordnung 4, bestehend aus einer Feldwicklung 5, einer Gleichrichterbrücke 6 und einer Wechselstromerregermaschine 7, versehen ist. Die Maschine 7 wird mit einer Erregerwicklung 8 über einen selbsttätigen Spannungsregler 16 und einen Verstärker 17 gesteuert. Die beiden Elemente 16 und 17 werden von der Maschinenspannung über einen weiteren Transformator 9 gespeist. Der Maschinenstrom wird von einem Stromwandler 10 und die Maschinenspannung von einem

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Spannungswandler 11 erfaßt. Die Abweichung der vom Wandler 11 abgenommenen Istspannung von einer Sollspannung wird in einer Vergleichseinrichtung 12 und die Abweichung des Istwertes des Leistungsfaktors von einem Sollwert des Leistungsfaktors in einer Vergleichseinrichtung 13 gemessen. Der Ausgang der beiden Elemente 12, 13 wird dem Regler 16 in bekannter Weise zugeführt. Gemäß der Erfindung wird nun ein Glied 15 zur Realisierung einer sogenannten toten Zone zusätzlich vorgesehen.

Im stationären Zustand sind lediglich die mit 10, 11; 12, 13; 16; 17 bezeichneten Elemente des Erregersystems wirksam, wobei | der Regler 16 vorteilhaft des PI-Reglers arbeitet. In Fig. 2 ist die Punktion dieses Spannungsregelkreises schematisch dargestellt. Hierin sind mit e, ein Spannungssollwert, mit

xs

e. die Maschinenspannung, mit Kp die Proportionalverstärkung χ

des Reglers 16, mit Tj dessen Nachstellzeit, mit T₃₃ die Zeitkonstante der Erregermaschine und mit T_& die Zeitkonstante des Maschinenkreises bezeichnet.

Tritt nun ein Spannungsanstieg oder -abfall auf, so wird dessen zeitlich differenzierte Größe im Element 14 gebildet und dem Eingang des Reglers 16 nur insoweit zugeführt, als diese die durch das Element 15 bestimmte Zone übersteigt oder unterschreitet. f

Pig. 3 zeigt ein Schaltungsbeispiel für die Elemente 14 und 15· Eine der Maschinenspannung entsprechende Spannung Et wird von einem Gleichrichtersatz Si gleichgerichtet und liegt an einem Widerstand r . Diese wird über eine Differenzierschaltung, bestehend aus einem Kondensator C und einem Wider-

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stand r-, geführt. Die am Widerstand r.. auftretende Spannung beaufschlagt den Eingang des Elementes 15, welches aus einer Reihenschaltung von zwei entgegengerichteten Zenerdioden Z. und Z₂ und einem Widerstand r₂ besteht. Wenn man den Strom durch den Kondensator C mit i , die Spannung an dem Widerstand mit E₁, die Zenerspannung mit E und die Ausgangsspannung des Totzonengliedes 15 mit E bezeichnet, so werden die zeitlichen Verläufe dieser Größe bei einer stufenweisen Änderung £*$+ der Maschinenspannung durch die Fig. und 5 wiedergegeben, wobei die Fig. 4 die Verläufe bei plötzlichem Spannungsanstieg und die Fig. 5 die Verläufe bei plötzlichem Spannungsabfall zeigt.

Ist r «r₁<:<r₂, so ist i bei einer Änderung von ΔΕ.

^r1

Die Spannung E kann beim Spannungsanstieg durch

	beim	E = δΕ. * e	^r1^G	-E₂;	(E	so)
und		Spannungsabfal1	durch
				t
	z 1		^r1°	; (E	So)

ausgedrückt werden. Wird dem Eingang des Reglers 16 die Spannung E in der gezeichneten Polarität zugeführt, erhält man bei Spannungsabfall ein zunehmendes Signal und bei Spannungsanstieg ein abnehmendes Signal am Reglerausgang. Die Breite E der toten Zone beträgt vorzugsweise etwa 5 $> der Maschinenspannung .

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Auf diese Weise wird vom Regler 16, der gemäß Fig. 2 PI-Verhalten aufweist, die Ausgangsspannung E des Totzonengliedes 15 mit Kp multipliziert, welche für eine gewünschte Zeit ansteht, wenn sich die Maschinenspannung beim Zu- oder Abschalten der Last um eine bestimmte Größe verändert.

Pig. 6 zeigt die Ausgangsspannung des Reglers 16 nach einem Spannungssprung ^Et bei aufgetrennt angenommenem Regelkreis. Mit P ist dabei die vom Regler entsprechend seiner Verstärkung proportional verstärkte Ausgangsspannung des Elementes 12 bezdchnet, mit I der von dieser herrührend Integralanteil der Reglerausgangsspannung.

Bei Durchführung des Erfindungsgedankens wird die Ausgangsspannung des Totzonengliedes 15 vorzugsweise etwa zehnmal so groß bemessen wie die Ausgangsspannung des Elementes 12.

Die Erfindung ist nicht auf bürstenlose Wechselstromgeneratoren beschränkt, sondern ist auch vorteilhaft für übliche selbsttätige Spannungsregelungsanordnungen anwendbar, um eine Vergrößerung der Regelgeschwindigkeit bzw. eine Verbesserung der Übergangsempfindlichkeit des Erregersystems zu erzielen.

4 Patentansprüche
6 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

Anordnung zur Spannungsregelung von Wechselstrommaschinen, insbesondere von bürstenlosen Wechselstromgeneratoren, unter Verwendung eines selbsttätigen Spannungsreglers, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regler (16) außer der Abweichung der Maschinenspannung von einem konstanten Sollwert eine der Maschinenspannung proportionale Größe (E^) über ein Differenzierglied (H) mit nachgeordnetem Totzonenglied (15) zur Vergrößerung der Regelgeschwindigkeit zugeführt ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungsregler ein PI-Regler verwendet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Totzonenglied aus zwei entgegengesetzt in Reihe geschalteten Zenerdioden (Z₁, Zp) und einem Widerstand (rp) besteht.
4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Totzonenglied (15) unterdrückte Spannungsbereich etwa 5 % der Maschinenspannung beträgt.

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