DE2000584A1 - Anordnung zur Spannungsregelung von Wechselstrommaschinen - Google Patents
Anordnung zur Spannungsregelung von WechselstrommaschinenInfo
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- DE2000584A1 DE2000584A1 DE19702000584 DE2000584A DE2000584A1 DE 2000584 A1 DE2000584 A1 DE 2000584A1 DE 19702000584 DE19702000584 DE 19702000584 DE 2000584 A DE2000584 A DE 2000584A DE 2000584 A1 DE2000584 A1 DE 2000584A1
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/14—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02P9/36—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using armature-reaction-excited machines
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
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- Feedback Control In General (AREA)
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 Weise 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 | r1G | -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
6 Figuren
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Claims (4)
- VPA 70/8301PatentansprücheAnordnung 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.009829/1154
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