DE2102233A1 - - Google Patents
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- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
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Description
Dipl.-lng. G. Schliebs 61 Darmstadt Ludwig-Büchner-Straße 14 Dipl.-Ing. G. Schliebs 61 Darmstadt Ludwig-Büchner-Strasse 14
Patentanwalt Telefon (06151) 62928Patent attorney phone (06151) 62928
Postscheckkonto: Frankfurt a. M. 111157 Bankverbindung: Deutsche Bank AG., Darmstadt All das Telegramme: inventronPostal checking account: Frankfurt a. M. 111157 Bank details: Deutsche Bank AG., Darmstadt All the telegrams: inventron
Deutsche PatentamtGerman Patent Office
München 2
Zweibrückenstr. 12 Munich 2
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Betrifft: PatentanmeldungSubject: patent application
Anmelder: Jacques LYS, 92 - GLAMART (Prankreich)Applicant: Jacques LYS, 92 - GLAMART (France)
Schaltungsanordnung zur Unterdrückung der Harmonischen von Strom und Spannung in elektrischen Hetzen.Circuit arrangement for suppressing the harmonics of current and voltage in electrical rushes.
Die üJrfindun:"r bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit L.ehrphasentransf ormatoren zur Unterdrückung der Harrionischen von Strom und Spannung in elektrischen Hetzen. Kuppelt ein derartiger Transformator ein Hetz A mit einem Hetz i3, wobei z.3. die Leistung von A nach B geht, dann kann dieser Transformator das Netz B vor den Spannungsharnonischen schätzen, die vorn Hetz A ausgehen. Besitzt andererseits das Hetz B nichtlineare Impedanzen, uelche Stromharmonische erzeugen können, dann kann der Transformator diese Stromharmonischen ausfiltern, welche sonst störend auf das speisende Hetz A zurückübertragen werden würden.The üJrfindun : "r relates to a circuit arrangement with L.phasentransf ormatoren for the suppression of the harrionic of current and voltage in electrical rushes. If such a transformer couples a Hetz A with a Hetz i3, where z.3. The power from A to B then this transformer can estimate the network B before the voltage harmonics that emanate from Hetz A. If, on the other hand, Hetz B has non-linear impedances that can generate current harmonics, then the transformer can filter out these current harmonics, which would otherwise be transmitted back to the feeding Hetz A. would be.
In der Praxis haben Mehrphasentransformatoren im allgemeinen symmetrische Wicklungen. Dies ist z.B. der Fall bei nJinphasen-Transf ormatoren, wenn die magnetischen Kreise voneinander unabhängig sind und die elektrischenIn practice, polyphase transformers generally have symmetrical windings. This is the case, for example, with n-phase transformers when the magnetic Circles are independent and the electrical ones
1Q983R/09881Q983R / 0988
»:r haben kein« reihlsvtrbmdliche Wirkung I": R have no" mediating effect I
da, A^co.v.rnöHni, eH, d,e ^bßhr.no^una der De11^n PafcntanWdfckamn,., . Gericht für 1.M11110 und 2ah„ln(j! Darm5la(lt da, A ^ co.v.rnöHni, e H, d, e ^ bßhr.no ^ una der De 11 ^ n PafcntanWdfckamn,.,. Dish for 1.M 11110 and 2ah " ln (j! Darm5la (lt
Gespräche am F&rmprerh.:r haben keine, reihlsvtrbmdliche Wirkung IConversations at the foremost: r have no harmless effect I
Brief vom 1 5. 1 .71 Blatt 2 2102233 »IpL-lng. G. SchliebsLetter dated May 1, 1971, sheet 2 2102233 »IpL-lng. G. Schliebs
an das Deutsche Patentamt, München Patentanwaltto the German Patent Office, Munich Patent Attorney
Kreise im Stern oder im Polygon geschaltet sind, und es gilt ebenso für Transformatoren, deren ..'icklungen auf einem einzigen magnetischen Kreis mit freien oder erzwungenen i'lüesen angeordnet sind. Derartige Transformatoren bilden im allgemeinen ein System von Primär- und bekuniärvicklungen, für das man übliche Schaltungen vorsieht, ..ie ζ.3ο im Stern, im Dreieck, im Zick-Zack usw.Circles in a star or in a polygon are connected, and it also applies to transformers whose .. 'windings on a single magnetic circuit with free or forced i'lüesen are arranged. Such transformers generally form a system of primary and secondary developments, for which the usual circuits are provided, ..ie ζ.3ο in a star, in a triangle, in a zigzag etc.
"./erden solche schaltungen für Dreiphasentronsforr-if". toren gewählt, dann werden die Harmonischen ;). Grdnurur und eines Vielfachen davon normalerweise unterdrückt, οίηϊ die Primär- und Sekundärwicklungen im Stern gerchaltet und die Mittelpunkte isoliert, dann können die o.us den ötromharrnonischen 3. ürdnung und eines Vielfachen -davon resultierenden Komponenten des magnetischer; i'lussec nicht ■ umlaufen. Auch wenn die Sekundärwicklung im Dreieck geschaltet ist, dann erzeugt eine LiLIK mit drei ff eher Jriiu'.ifrenuenz im Dreieckskreis einen Strom mit ebenfalls dreifacher Grundfreauenz, durch den die SpannuiigBiiirnonische dritter Ordnung praktisch ausgelöscht vira unl welcher die erforderlichen Amp er erbindungen liefert, um den Fluss in den llagnetkernen korrekt zu komnensieren, und zv/ar unabhängig davon, ob es sich um Transformatoren mit freien oder erzwungenen Flüssen handelt. Diese letztgenannte Eigenschaft v/ira im übrigen insbesondere bei ..-rossen Stern-Stern geschalteten Transformatoren :;iigev/ondet, ..<o man auf eine im Dreieck gescheitete 'i'ertiärv/icklung zurückgreift. "./earth such circuits for three-phase tronsforr-if". fools selected, then the harmonics are used;). Only and a multiple of it normally suppressed, οίηϊ the primary and secondary windings are switched in a star and isolate the midpoints, then the o.us den Ötromharrnonischen 3rd guessing and a multiple of it resulting components of the magnetic; i'lussec does not ■ circulate. Even if the secondary winding is connected in a delta is, then a LiLIK with three ff more likely creates Jriiu'.ifrenuenz in the triangular circle a current also threefold Grundfreauenz, through which the SpannuiigBiiirnonische third order practically wiped out vira unl which the Required amps supplies to keep the flow in to compensate the lag network cores correctly, and zv / ar independent on whether they are transformers with free or forced flows. The latter Property v / ira by the way, especially in the case of ..- horses Star-star switched transformers:; iigev / ondet, .. <o one can fall back on an 'i'ertiary development which has failed in a triangle.
aer Erfindung ist hingegen, unerwünschte Harmonische aller Ordnungen zu unterdrücken. Hierbei sind zwei ?i:lle zu unterscheiden:The invention, however, is to suppress unwanted harmonics of all orders. Here are two? i: lle to distinguish:
Λ ·/->■■"Λ · / -> ■■ "
BAD ORIGINAL 109835/0988 BAD ORIGINAL 109835/0988
Brief vom 1 5 · 1 ο 71 Blatt 3 <j 4 λ *\ *\ ο <* Dipl.-Ing. G. SchliebsLetter from 1 5 · 1 ο 71 sheet 3 <j 4 λ * \ * \ ο <* Dipl.-Ing. G. Schliebs
an dfiS liOU.tsclie Patentamt, L'Ünchen ^ !U££00 Patentanwaltto dfiS liOU.tsclie Patent Office, L'Ünchen ^! U ££ 00 Patent Attorney
Im ernten 7α11 sind die Stroinliarmonischen zu betrachten, .eiche durch nichtlineare Impedanzen im (gespeisten) Sekund:irnetz entstehen und in das (speisende) Primärnetz zurUckübertragen werden;In the harvest 7α11 the stroinliarmonics are to be considered, which are created by non-linear impedances in the (fed) second : irnetwork and are transmitted back into the (feeding) primary network;
Ί im zweiten L?all sind unterschiedslos sowohl die Spannungsh"riuonischen zu unterdrücken, die vom Primärnetz ausgehend zum Sekundärnetz gelangen, als auch die Stromharmonischen, velehe durch die nichtlinearen Impedanzen des Sekundärnetzes ins Primärnetz rückübertragen werden.In the second case, there is no distinction between the tension levels to suppress that come from the primary network to the secondary network, as well as the current harmonics, velehe through the non-linear impedances of the secondary network be transmitted back to the primary network.
Zur Unterdrückung der StromharmonLschen i-ter Ordnung in einem Hetz (A), welches ein die Stromharmonischen erzeugendes ^etz (B) mit nichtlinearen Impedanzen speist, schlägt die Erfindung eine Schaltungsanordnung vor, die durch eine seriell zwischen (A) und (B) oder parallel zuTo suppress the i-th order current harmonic in a Hetz (A), which feeds a ^ etz (B) generating the current harmonics with non-linear impedances, the invention proposes a circuit arrangement that is connected by a series between (A) and (B) or in parallel
(B) an (A) liegende Transformatorschaltung aus einphasigen (Filter-)Transformatoren gekennzeichnet ist, deren Wicklungen Anzapfungen des die beiden Netze kuppelnden I.iehrphasentransformators verbinden, deren Spannungsvektoren untereinander einen Winkel von o 27? bilden, wobei(B) The transformer circuit at (A) consists of single-phase (filter) transformers, the windings of which connect taps of the single-phase transformer coupling the two networks, the voltage vectors of which are at an angle of o 27? form, where
η eine ganze Zahl ist. x η is an integer. x
Durch die erfindungsgemässe Schaltung lassen sich im 8ekund-rirnets z.B. durch Tyristoren oder Gleichrichter erzeugte Stromharmonische i-ter Ordnung vollständig unterdrücken, die sich sonst durch Rückübertragung ins epeisende Primärnetz schädlich auswirken könnten.The inventive circuit current harmonics generated can be in 8ekund- r irnets eg thyristors or rectifier ith-order completely suppress that might otherwise be harmful by retransfer to epeisende primary network.
Vorteilhaft kann der Transformator aus Einphasen-Autotransformatoren für die Netzanschlüsse gebildet sein.The transformer can advantageously be made up of single-phase autotransformers be formed for the network connections.
Speziell schlägt die Erfindung eine SchaltungsanordnungIn particular, the invention proposes a circuit arrangement
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Brief vom 1 5 . 1 .71 Blatt 4. 2 1 0 ? 2 3 3 D'P'-ln9· G< Schlieb«Letter from 1 5. 1 .71 sheet 4. 2 1 0? 2 3 3 D 'P'- ln 9 · G <Schlieb «
an das Deutsche Patentamt, München "" Patentanwaltto the German Patent Office, Munich "" patent attorney
vor, die durch einen im T geschalteten, vorzugsweise dreiphasigen Transformator mit einem Übersetzungsverhältnis ß gekennzeichnet ist, der aus zwei Einphasentransformatoren besteht, die mit ihren Primärwicklungen (AH und BC) und ihren Sekundärwicklungen (ah, bc) um 90° phasenverschoben geschaltet sind, wobei auf dör Primärseite die zweite Wicklung (B) über eine Mittelanzapfung (II) mit einem Ende der ersten Wicklung (AH) und auf der Sekundäreeite die zweite Wicklung (te) über eine Mittelanzapfung (h) mit einem Ende der ersten Wicklung (ah) ' · verbunden sind und zwischen den primären und sekundären Windungszahlen IT1 und n.. des ersten Transformators sowie Np und n2 des zv/eiten Transformators die Beziehung 1I1ZN2 = U1/n2 = YV2" besteht οbefore, which is characterized by a preferably three-phase transformer connected in the T with a transformation ratio ß, which consists of two single-phase transformers with their primary windings (AH and BC) and their secondary windings (ah, bc) are switched 90 ° out of phase, with on the primary side the second winding (B) via a center tap (II) with one end of the first winding (AH) and on the secondary side the second winding (te) via a center tap (h) with one end of the first winding (ah) ' · Are connected and the relationship 1I 1 ZN 2 = U 1 / n 2 = YV2 " exists between the primary and secondary numbers of turns IT 1 and n .. of the first transformer and Np and n 2 of the second transformer ο
Ferner besitzen die beiden Einphasentransformatoren Zwischenanzapfungen (A.jB.) auf der Primär- und (a.,b.)
auf der Sekundärseite, zwischen denen die Primär- bzw, die Sekundärwicklung eines Einphasen-Filtertransformators mit
" dem Übersetzungsverhältnis ti liegt, wobei die Lage der
Zwischenanzapfungen durch die Vektorbeziehungen ΗΑ±/ΗΑ = ha±/ha = (1 + 1/cos )2k + 1) .X /±)/3
sowie
ΗΒ±/[ΪΒ = hbj/hb = tg (2k + 1) TZi)ZTT1
bestimmt ist, worin k eine für beide Beziehungen gleiche, ganze positive Zahl oder Null ist und die Vektoren Wicklungsteile
und deren Windungszahlen bezeichnen»Furthermore, the two single-phase transformers have intermediate taps (A.jB.) on the primary and (a., B.) On the secondary side, between which the primary or secondary winding of a single-phase filter transformer with "the transformation ratio ti is, where the Position of the intermediate taps through the vector relationships ΗΑ ± / ΗΑ = ha ± / ha = (1 + 1 / cos) 2k + 1) .X / ±) / 3 and
ΗΒ ± / [ΪΒ = hbj / hb = tg (2k + 1) TZi) ZTT 1 is determined, where k is an integer positive number or zero that is the same for both relationships and the vectors designate winding parts and their number of turns »
Eine Schaltung gemäss dieser Ausführungsform der Erfindung stellt eine der beiden allgemeinsten Schaltmöglichkeiten für einen um 90 phasenverschobenen geschalteten Dreiphasentransformator dar, um die Stromharmoni-schen i-terA circuit according to this embodiment of the invention represents one of the two most general switching options for a 90-phase switched three-phase transformer represent to the current harmonics i-ter
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Brief vom 1 5 · 1 ο 71 Blatt 5 ? 1 Π')')^') Dipl.-Ing. 6. Schliebs Letter of 1 5 · 1 ο 71 sheet 5? 1 Π ')') ^ ') Dipl.-Ing. 6. Closes
an das Deutsche Patentamt, München "* Patentanwaltto the German Patent Office, Munich "* Patent Attorney
Ordnung zu unterdrücken«To suppress order "
In einer anderen Ausführungsform der Schaltung mit einem im T geschalteten, vorzugsweise dreiphasigen Transformator mit einem Übersetzungsverhältnis ß, der aus zwei Ein-In another embodiment of the circuit with a in T connected, preferably three-phase transformer with a transformation ratio ß, which consists of two input
b phasentransformatoren besteht, die mit ihren Primärwicklungen (AH und BO) und deren Sekundärwicklungen (ah, bc) um 90 phasenverschoben geschaltet sind, ist auf der Primärseite die zweite Wicklung (B) über eine Mittelanzapfung (H) mit einem Ende der ersten Wicklung (All) und auf der Sekundärseite die erste Wicklung (ah) über eine Mittelanzapfung (b) mit einem Ende der zweiten Wicklung (bc) verbunden sind und zwischen den primären und sekundären Windungszahl en IT1 und n^ des ersten Transformators sowie Up und n? des zweiten Transformators und den uber-Setzungsverhältnissen ß.. und ßp der beiden Transformatoren die Beziehungen ß.. = ΪΤ-,/η., = B7 3/2b consists of phase transformers with their primary windings (AH and BO) and their secondary windings (ah, bc) switched 90 out of phase, the second winding (B) on the primary side is connected to one end of the first winding (B) via a center tap (H) All) and on the secondary side the first winding (ah) are connected to one end of the second winding (bc) via a center tap (b) and between the primary and secondary number of turns en IT 1 and n ^ of the first transformer as well as Up and n ? of the second transformer and the transformation ratios ß .. and ßp of the two transformers the relationships ß .. = ΪΤ -, / η., = B7 3/2
und U2 = lT2/n2 = 2 ß/'/Tand U 2 = IT 2 / n 2 = 2 β / '/ T
bestehen. Ferner besitzen die beiden Einphasentransformatoren Zwischenanzapfungen (A., B.) auf der Primär- bzwo (a., b.) auf der Sekundärseite, zwischen denen die Primärbzw, die Sekundärwicklung eines Sinphasen-Filtertransformators mit dem Übersetzungsverhältnisexist. Furthermore, the two single-phase transformers have intermediate taps (A., B.) on the primary or o (a., B.) On the secondary side, between which the primary and secondary winding of a single-phase filter transformer with the transformation ratio
ß(1 + cos (2k + 1).7f/i) /sin (2k + 1)jT/i liegt, wobei die Lage der Zwischenanzapfungen durch die Vektorbeziehungenß (1 + cos (2k + 1) .7f / i) / sin (2k + 1) jT / i where the position of the intermediate taps is determined by the vector relationships
ΗΑ±/ΗΑ = (1 + 1/cos (2k + 1) T/l) /3,ΗΑ ± / ΗΑ = (1 + 1 / cos (2k + 1) T / l) / 3,
= tg( 2k + 1) T= tg (2k + 1) T
bestimmt ist, worin k eine für alle Beziehungen gleiche, ganze positive Zahl oder Null ist und die Vektoren Wicklungsteile und deren Y/indungszahlen bezeichnen.is determined, in which k is an integer positive number or zero which is the same for all relationships and the vectors designate winding parts and their Y / indenting numbers.
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an das Deutsche Patentamt, München * ~* Patentanwaltto the German Patent Office, Munich * ~ * patent attorney
Eine dchaltun? -^ei.iäss dieser Aurführun?jsforra der ::Jrfindurif·- stellt die andere der beiden allgemeinsten Schrltmo~- lichkeiten für einen im T geschalteten Dreinh^fentr-'iriB-formator aar, um die btromharmonischen i-ter Ordnung zu unterdrücken.A dchaltun? - ^ as part of this implementation of the :: Jrfinduri f · - represents the other of the two most general steps for a threefold-key-formator connected in the T, in order to suppress the btromharmonic i-th order .
G-emäss weiterer Erfindung kann die lage der Zvirchenanzapfungen durch k = 0 bestimmt und der Index i gleich der halben Summe der Ordnungszahlen zweier aufeinanderfolgender, zu unterdrückender Ha.rr.ionisch.er sein, ro an ^f. According to a further invention, the position of the Zvirchenanzapfungen can be determined by k = 0 and the index i equal to half the sum of the ordinal numbers of two consecutive Ha.rr.ionisch.er to be suppressed, ro an ^ f.
ein einziger Piltertransformator zur Abschv/ächung aieser beiden Harmonischen ausreicht. Durch die "wahl von k = O entsteht eine besonders einfache Lösung, und durch Einsetzen eines Littelwertindizes ergeben pich beträchtliche Einsparungen bei noch nahezu optimaler Abschv/-:.:chung der Harmonischen.a single filter transformer is sufficient to attenuate these two harmonics. By "selectively from k = O results in a particularly easy way and by inserting a Littel value indices pich yield considerable savings in yet nearly optimum Abschv / -.:: Monitoring the harmonics.
In einer Abwandlungsform der Erfindung ist der αie Netze kuppelnde Liehrphasentransformator als Phasenmultiplikator geschaltet, der beispielsweise einen Uberg^n/r von drei auf (2q+1) Phasen gestattet.In a modification of the invention, the phase transformer coupling the networks is connected as a phase multiplier, which allows, for example, a transition from three to (2q + 1) phases.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung besteht ein im 1" geschalteter, vorzugsweise dreiphasiger transformator, welcher ein speisendes Netz (A) von einem gespeisten Netz (B) trennt, wieder aus zwei uinphasentransformatoren, deren Primär- und Sekundärwicklungen gemäss einer der beiden vorerwähnten Grundformen der Erfindung angeordnet und geschaltet sind, besitzt aber zusätzlich auf den magnetischen Kreisen der Primär- und Sekundärwicklungen noch Tertiärwicklungen, an denen Zv/ischenanzapfungen vorgesehen sind, die über Filtertransformatoren verbunden sind. In dieser Form ist die Erfindung besondersIn another embodiment of the invention there is a in the 1 "switched, preferably three-phase transformer, which feeds a network (A) from a Network (B) separates, again from two uin-phase transformers, their primary and secondary windings according to one of the two aforementioned basic forms of the invention are arranged and switched, but also has On the magnetic circuits of the primary and secondary windings there are tertiary windings with secondary taps are provided which are connected via filter transformers are. In this form the invention is particular
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Brief vomi 5.1.71 Blatt 7 2 1 0 ? 2 3 3 01P1"1"^ G< Schlieb«Letter dated 5.1.71 sheet 7 2 1 0? 2 3 3 01 P 1 " 1 " ^ G <Close «
an äfU5 Deute ehe P nt en tarnt, Lunchen ' "* Patentanwaltan äfU5 Deuthe P nt en camouflages, lunches' "* Patent attorney
zur Abschwächung der Harmonischen bei grossen Leistungstrniinformatoren geeignet.for attenuating the harmonics in large power supply units suitable.
Bei Verwendung von Autotransformatoren schlägt die Erfindung einen Transformator zwischen Primär- und Sekundärnetz aus zwei in der Liittelanzapfung (ll) der einen Wicklung (BC) elektrisch gekoppelten Autotransformatoren (AH und BC) und drei einphasigen rI!r;insforiiiatoren' (1, 2, 3) vor, deren ±rimärv;ickiun{ren (AiBi, B1C1, C1A1) Zwischenanzapfungen (A., B., 0.) auf den Wicklungen (AH und BC) der Autotransformatoren gemass den Vektorbeziehungen ΙΪΑ±/ΗΑ = (1 + 1/cos )2k + 1 )£"/!) /3 HB1ZlIB - HC1ZlIC = (tg (2k + 1) /T/l)/ ]fj verbinden, worin k ein für alle Beziehungen gleiche, ganze positive Zahl oder Null ist und die Vektoren Wicklungsteile und deren Y/indungszahlen bezeichnen. Ferner besitzen die drei einphasigen Transformatoren Sekundärwicklungen (a.b., b.c., ca.) gemäss der Vektorbeziehung iiA VjAA iiiiWhen autotransformers are used, the invention proposes a transformer between the primary and secondary network consisting of two autotransformers (AH and BC) electrically coupled in the line tap (II) of one winding (BC) and three single-phase r I! R; informators' (1, 2 , 3), whose ± rimärv; ickiun {ren (A i B i , B 1 C 1 , C 1 A 1 ) intermediate taps (A., B., 0.) on the windings (AH and BC) of the autotransformers according to connect the vector relationships ΙΪΑ ± / ΗΑ = (1 + 1 / cos) 2k + 1) £ "/!) / 3 HB 1 ZlIB - HC 1 ZlIC = (tg (2k + 1) / T / l) /] fj , where k a is the same, whole positive number or zero for all relationships and the vectors designate winding parts and their numbers of turns. Furthermore, the three single-phase transformers have secondary windings (ab, bc, approx.) according to the vector relationship iiA VjAA iiii
die im intern auf den Mittelpunkt (o) geschaltet sind.which are internally switched to the midpoint (o).
Sciiliesslieh ist noch ein Einphasentransformator a.c1 vorgesehen mit derart angelegten Zwischenanzapfungen (b, c), dass die Spannungen an den Anschlusspunkten (b., b, c) des gespeisten Netzes (3) betragsmässig gleich sind. Durch diese Ausführungsform der,-.Erfindung entsteht eine Schaltungsanordnung, die sowohl Strom- als auch Spannungsharmonische völlig umkehrbar unterdrückt und daher einen besonders weiten Einsatzbereich hato In addition, a single-phase transformer ac 1 is also provided with intermediate taps (b, c) applied in such a way that the voltages at the connection points (b., B, c) of the supplied network (3) are equal in terms of amount. This embodiment of the invention creates a circuit arrangement which suppresses both current and voltage harmonics in a completely reversible manner and therefore has a particularly wide range of applications, etc.
In einer Abwandlungsform schlägt die Erfindung eine Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von η Strom- und Spannungsharmonischen der Ordnung i, j ... 1 vor, die aus zwei Autotransformatoren (AH und BC), ferner 3n Einphasen-In a modified form, the invention proposes a circuit arrangement for the suppression of η current and voltage harmonics of the order i, j ... 1, which consist of two autotransformers (AH and BC), furthermore 3n single-phase
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Brief vom 1 5 . 1 . 71 ■ Blatt β 2 1 0 ? ? 3 3 ΟίΡ!·-|η3· G· Schliebt Letter from 1 5. 1 . 71 ■ Sheet β 2 1 0 ? ? 3 3 Οί Ρ ! · - | η 3 · G · closes
an das Deutsche i'atentaiat, München ' ~™" Patentanwaltto the German i'atentaiat, Munich '~ ™ "patent attorney
transformatoren, deren oekundärv/icklungen (a.b., h.b. ... Β.Ί1)Ί sowie b.c. , b.c. ... b-, Cn sowie o.a., o.a.... c-, a-, ) ,transformers whose secondary windings (ab, hb ... Β. Ί 1) Ί as well as bc, bc ... b-, C n as well as oa, oa ... c-, a-,),
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ausgehend vom Mittelpunkt (o), in Reihe verbunden sind, und einem einphasigen Auto trans format or (a-,c·,) besteht.starting from the center point (o), connected in series, and a single-phase auto trans format or (a-, c ·,) consists.
In einer anderen Abwandlungsform'schlägt die Erfindung eine Schaltungsanordnung vor, die aus zwei Autotransformatoren (AH und BG) und 3n Einphasentransformatoren besteht, deren primäre Zwischenanzapfungen (A., B., C. ... A-5, B., C.) und Übersetzungsverhältnisse derart gewählt. sind, dass die Enden (b., a., c.) der Sekundärwicklungen direkt mit dem gespeisten Netz (B) verbunden sein können. Diese Abwandlungsform bedeutet eine beträchtliche Vereinfachung gegenüber der vorhergehenden Schaltungsanordnung zur gleichzeitigen Unterdrückung mehrerer Strom- und SpannungsharmonischenοIn another modification, the invention proposes a circuit arrangement which consists of two autotransformers (AH and BG) and 3n single-phase transformers whose primary intermediate taps (A., B., C. ... A -5 , B., C. ) and gear ratios selected in this way. are that the ends (b., a., c.) of the secondary windings can be connected directly to the mains supply (B). This modification means a considerable simplification compared to the previous circuit arrangement for the simultaneous suppression of several current and voltage harmonics
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung. In dieser zeigen:Further details and advantages of the invention emerge from the following description with reference to the drawing. In this show:
Figo 1 jeweils zwei Einphasentransformatoren in unterschiedlicil·
Schiebung;Figo 1 two single-phase transformers each in different
Shift;
und 2 schiedlicher T-Schaltung mit 90° Phasenver-and 2 different T-connections with 90 ° phase shift
Pig. 3 ein Spannungsvektordiagramm einer Schaltungsanordnung mit einem Transformator gemäss der Grundschaltung in Fig. 1 zur Unterdrückung von Stromharmonischen fünfter Ordnung;Pig. 3 is a voltage vector diagram of a circuit arrangement with a transformer according to the basic circuit in Fig. 1 for suppressing Fifth order current harmonics;
Fig. 4 ein V/icklungsvektordiagramm für einen gemäss Fig. 3 beschalteten Mehrphasentransformator;4 shows a winding vector diagram for one according to 3 wired polyphase transformer;
BAD ORIGiNAU 10983 5/0988BAD ORIGiNAU 10983 5/0988
Brief vom 15.1.71 Blatt 9 2 1 Q ? ? 3 1 Dlpl.-Ing. G. Schliebs Letter from 1/15/71 sheet 9 2 1 Q? ? 3 1 Dlpl.-Ing. G. Schliebs
an das Deutsche Patentamt, Hünchen ~" Patentanwaltto the German Patent Office, Hünchen ~ "Patent Attorney
Ig. 5 Schaltbild und Vektordiagramm einer Schaltungsanordnung mit einem Transformator gemäss der Grundschaltung in ΐΊ/τ. 1 zur Unterdrückung von Stromharmonischen i-ter Ordnung;Ig. 5 Circuit diagram and vector diagram of a circuit arrangement with a transformer according to the basic circuit in ΐΊ / τ. 1 to suppress I-th order current harmonics;
J^ig· 6 Schaltbild und Vektordiagramm einer Schaltungsanordnung mit einem Transformator gemäss der G-rund se haltung in Pig. 2 zur Unterdrückung von Stromharmonischen i-ter Ordnung;J ^ ig · 6 Circuit diagram and vector diagram of a circuit arrangement with a transformer according to the basic approach in Pig. 2 to suppress I-th order current harmonics;
Fig. 7 die Schaltung eines zur Anwendung des erfindungs-■ gemässen Prinzips geeigneten Transformators für7 shows the circuit of a transformer suitable for applying the principle according to the invention for
den übergang von drei auf fünf Phasen;the transition from three to five phases;
Pig. 8 eine Schaltungsanordnung zur gleichzeitigenPig. 8 a circuit arrangement for the simultaneous
Unterdrückung der Strom- und Spannungsharmonischen i-ter Ordnung undSuppression of the i-th order current and voltage harmonics and
inig· 9 das Spannungsvektordiagramm zu Pig. 8;i te · 9, the voltage vector diagram of Pig. 8th;
Pig. 10 eine Schaltungsanordnung zur gleichzeitigenPig. 10 a circuit arrangement for simultaneous
Unterdrückung der Strom- und Sρannungsharmonischen mehrerer Ordnungen; i Suppression of the current and voltage harmonics of several orders; i
Pig. 11 einen vereinfachte Schaltungsanordnung zur gleichzeitigen Unterdrückung der Strom- undPig. 11 shows a simplified circuit arrangement for the simultaneous suppression of the current and
Spannungsharmonischen mehrerer Ordnungen.Tension harmonics of several orders.
Zur Unterdrückung der vom Sekundärnetz ausgehenden Stromoberwellen (erster eingangs erwähnter -aufgabenfall) sieht die Erfindung im PalIe eines Dreiphasensystems einen Transformator in T-Schaltung (!'-Transformator) vor, der aus zweiTo suppress the current harmonics emanating from the secondary network (first task case mentioned at the beginning) sees the invention in the PalIe of a three-phase system a transformer in T-circuit (! '- transformer), which consists of two
BAD 10983 5/0988BATH 10983 5/0988
Brief vom 15. 1 .71 Blatt 10 210^233 01P1"1"*G· Schliebs Letter dated 15. 1.71 sheet 10 210 ^ 233 01 P 1 " 1 " * G · Schliebs
an das Deutsche Patentamt, I.iünchen Patentanwaltto the German Patent Office, Munich Patent Attorney
^inphasentransformatoren 1 und 2 gebildet ist, deren Primär- und Sekundärwicklungen elektrisch miteinander um 90° phasenverschoben zusammengeschaltet sind. Diese Schaltung entspricht der bekannten Scott-Schaltung von dreiphasigen Wicklungen, d.h. eine der .icklungen besitzt eine um Ί~3/2 höhere ,,indungszahl als die andere, und das eine Ende dieser Wicklung ist mit einer Mittelanzanfung der anderen Wicklung verbunden, so dass diese beiden Wicklungen die Höhe und die Basis eines gleichseitigen Dreiecks gemäss der üblichen Vektordarstellungsart bilden.^ in-phase transformers 1 and 2 is formed, whose Primary and secondary windings are electrically interconnected with one another by 90 ° out of phase. This circuit corresponds to the well-known Scott circuit of three-phase windings, i.e. one of the windings has a ~ 3/2 higher, index number than the other, and one The end of this winding is with a center tap connected to another winding, so that these two windings have the height and the base of an equilateral triangle according to the usual vector representation.
Die 90 -Schaltung der Wicklungen der Transformatoren 1 und 2 führt entsprechend Fig. 1 und 2 zu zwei möglichen Grundschaltungen: in der ersten haben die beiden Transformatoren 1 und 2 das gleiche Übersetzungsverhältnis ß gleich dem Übersetzungsverhältnis des T—Transformator?; in der zweiten Grundschaltung haben die beiden Transformatoren folgende Übersetzungsverhältnisse: B1 = ß · Yl/2The 90 connection of the windings of the transformers 1 and 2 leads to two possible basic circuits according to FIGS. In the second basic circuit, the two transformers have the following transformation ratios: B 1 = ß · Yl / 2
B2 = 2 · ß/ yirB 2 = 2 * β / yir
wobei ß immer das Übersetzungsverhältnis des ril-Transformators where ß is always the transformation ratio of the r i l transformer
Erfindungsgemäss besitzen nun die beiden Transformatoren I und 2 Zwischenanzapfungen, zwischen denen "Pilter"-Transformatoren angeschlossen sind.According to the invention, the two transformers now have I and 2 intermediate taps, between which "Pilter" transformers are connected.
In Pig. 3 ist das zur Schaltung in Fig. 1 gehörige Bild der Spannungsvektoren dargestellt. Die Dreiecke ABC und abc mit den Littelpunkten 0 und ο bilden die Primär- und bekundärspannungsdreiecke mit ihren jeweiligen Littelpunkten. In diese Dreiecke kann man, ausgehend von den Grundlinien BO und bc, av/ei regelmäßige Fünfecke mit denIn Pig. 3 shows the image of the voltage vectors belonging to the circuit in FIG. The triangles ABC and abc with the central points 0 and ο form the primary and secondary voltage triangles with their respective central points. Starting from the baselines BO and bc, av / ei regular pentagons with the
BAD ORfGiNAL 10983 S/0988BAD ORfGiNAL 10983 S / 0988
Brief vom 1 ?5, 1 .71 Blatt 11 2102233 01P1"1"*- G" Schlieb«Letter from 1? 5, 1 .71 sheet 11 2102233 01 P 1 " 1 " * - G " Schlieb "
an α.',ίί ..OcaitroLe j .-.tent runt, Lunchen Patentanwaltan α. ', ίί ..OcaitroLe j .-. tent runt, Lunchen patent attorney
Mittelpunkten O und ο einzeichnen. Die Jcken A1-, B1-, O1- und at, b^, C1 dieser Fünfecke liegen genau auf den Vektoren »Al und BG für die Primär sei te sowie auf ah und bc für die Sekundärseitee Draw the centers O and ο. The corners A 1 -, B 1 -, O 1 - and a t , b ^, C 1 of these pentagons lie exactly on the vectors Al and BG for the primary side and on ah and bc for the secondary side e
Entsprechend der Theorie stationärer Transformatoren lopiH-ß pich die an den Klemmen einer Wicklung oder an Teilen von ihr abgegriffenen Spannungen im Spannungsvektordia/rramm des Transformators als Vektoren darstellen, und diesen Vektoren entsprechen umgekehrt Wicklungen oder Teile von Wicklungen, an denen sich die durch die Vektoren dargestellten Spannungen abgreifen lassen. So stellen die Vektoren Ap-Bp-, Ap-C1-, a-c^p-» accr erf indungsgemäss die Wicklungen von zusätzlichen Einphasen-Filtertransformatoren dar, welche die Punkte A,-, Bj-, Cj- und a,-, br, C1- verbinden. According to the theory of stationary transformers, lopiH-ß pich represent the voltages tapped at the terminals of a winding or parts of it as vectors in the voltage vector diagram of the transformer, and these vectors correspond conversely to windings or parts of windings to which the vectors are located allow the voltages shown to be tapped. To set the vectors Ap bp, Ap-C 1 -, ac ^ p 'a c c r erf indungsgemäss the windings of additional single-phase transformers filter is that the points A, -, BJ, CJ and a, -, b r , C 1 - connect.
Fig. 4 zeigt in einem Wicklungsvektordiagramm einen Transformator mit sv/ei Filtertransformatoren, deren Primär- und Sekundärwicklungen seine mit dem Index 5 bezeichneten Zwischenanzapfungen verbinden.Fig. 4 shows a winding vector diagram of a transformer with sv / ei filter transformers, their primary and Secondary windings connect its intermediate taps marked with the index 5.
Bringt man auf die Klemmen ABC einen sinusförmigen Drehstrom auf, dann erhält man an den Klemmen abc einen ebenfalls sinusförmigen Drehstrom; enthält andererseits das aus abc gespeiste Netz nichtlineare Impedanzen (Gleichrichter, Thyristoren uo dgl.), dann werden die SpeiseströmeIf a sinusoidal three-phase current is applied to terminals ABC, a likewise sinusoidal three-phase current is obtained at terminals abc; If, on the other hand, the network fed from abc contains non-linear impedances (rectifiers, thyristors , etc.), then the feed currents
<i5 des Sekundärnetzes ausser der Grundwelle Harmonische aller ungeraden Ordnungen und besonders der 5. Ordnung und eines Vielfachen davon besitzen» Die Wicklungen Ap-Bp-C,- und a^bcjCf- weisen unter Berücksichtigung der besonderen Lage der Anzapfungen mit den Indizes 5 die Eigenschaft auf, bezüglich der Ströme mit fünffacher Grundfrequenz nur von <i5 of the secondary network apart from the fundamental wave have harmonics of all odd orders and especially the 5th order and a multiple thereof Property on, with respect to currents with five times the fundamental frequency only of
10983R/0988 BAD ORIGINAL10983R / 0988 BAD ORIGINAL
Brief vom 15.1 .71 Blatt 12 2102233 Dlpl^-Ing. G. Schlieb«Letter from January 15, 71 sheet 12 2102233 Dlpl ^ -Ing. G. Schlieb "
an das Deutsche Patentamt, München Patentanwaltto the German Patent Office, Munich Patent Attorney
homopolaren Strömen, d.h. nach Betrag und Phase gleichenhomopolar currents, i.e. equal in magnitude and phase
ZU^TO ^
Strömen durchlaufen/werden. Dies wird durch die geringe Impedanz bewirkt, welche AcBcCc und a^b^c,- diesen Strömen gegenüber aufweist. Hit anderen Worten eliminieren die Filter-Transformatoren (A1-B,. - a^r) und (A^Oc - a^c^) die Stromharmonischen 5. Ordnung und eines Vielfachen davon. Es ist "bemerkenswert, dass die w'eglassung eines der "beiden Filter-Transformatoren, wie z.B. (AcC1- - a^o,-) , nichts am Ergebnis ändert, indem die 5. Harmonische, welche nan hier zu unterdrücken, wünscht, durch den Einsatz eines einzigen Einphasentransformator?, mit der Primärseite A1-Bc " und der Sekundärseite a^b^ vollständig ausgelöscht wird.Flow through / become. This is caused by the low impedance which AcBcCc and a ^ b ^ c, - have towards these currents. In other words, the filter transformers (A 1 -B, - a ^ r) and (A ^ Oc - a ^ c ^) eliminate the 5th order current harmonics and multiples thereof. It is "remarkable that the omission of one of the" two filter transformers, such as (AcC 1 - - a ^ o, -), does not change the result in that the 5th harmonic, which Nan wishes to suppress here, does not change anything , through the use of a single single-phase transformer ?, with the primary side A 1 -Bc "and the secondary side a ^ b ^ is completely wiped out.
Diese hier am Beispiel der 5. Stromharmonischen gezeigte Eigenschaft einer erfindungsgemässen Schaltung kann auf eine Stromharmonische beliebiger ungerader Ordnung i ausgedehnt werden, wobei die zuvor an einem Fünfeck angestellte Überlegung in gleicher V/eise auf regelmässige Vielecke mit i Seiten angewendet werden kann, welche in den Mittelpunkten O und ο zentriert sind und von denen zv/ei besondere Ecken auf den Seiten BC und bc der Dreiecke ABC und abc und eine dritte besondere Ecke auf dem Vektor AH bzw. ah liegen.This property of a circuit according to the invention, shown here using the example of the 5th current harmonic, can be applied to a current harmonic of any odd order i can be expanded, with the one previously placed on a pentagon Consideration can be applied in the same way to regular polygons with i sides, which in the centers O and ο are centered and of which zv / ei special corners on the sides BC and bc of the triangles ABC and abc and a third special vertex lie on the vector AH and ah, respectively.
Mit anderen v/orten kann die Stromharmonische der Ordnung i entsprechend Fig. 5 durch einen Einphasen-Filtertransformator (A^B. - a.b.) unterdrückt werden, welcher auf der Primär- und der Sekundärseite der Transformatoren 1 und an Zwischenanzapfungen A^,B^ a.,b.^ zugeschaltet wird, deren Lage auf den primärseitigen und sekundärseitigen Spannungsvektordiagrammen so definiert ist, dass OA^ = OB., oa. = ob^ ist und dasß die von OA^ und OB. einerseits bzw. oa. und ob^ andererseits eingeschlossenen Y/inkel gleichIn other ways, the current harmonic of the order i according to FIG. 5 can be passed through a single-phase filter transformer (A ^ B. - a.b.), which on the Primary and secondary side of the transformers 1 and at intermediate taps A ^, B ^ a., B. ^ Is switched on, their Position on the primary-side and secondary-side voltage vector diagrams is defined in such a way that OA ^ = OB., Oa. = ob ^ and that of OA ^ and OB. on the one hand or oa. and whether ^, on the other hand, is equal to the included Y / angle
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Brief vom 15.1.71 Blatt 13 2102233 Dipl.-Ing. G- Schliefe«Letter from 1/15/71 sheet 13 2102233 Dipl.-Ing. G- sleep "
an das Deutsche Patentamt, München Patentanwaltto the German Patent Office, Munich Patent Attorney
η ° 2X/i (n ganzzahlig) im Sogenmass sind. Diese Bedin gung lässt sich durch folgende Vektorbeziehungen ausdrucken: η ° 2X / i (n integer) are in the suction measure. This condition This can be printed out using the following vector relationships:
= (1 + 1/cos (2k + i)/T/i)/3= (1 + 1 / cos (2k + i) / T / i) / 3
1 1 = (tg(2k + 1)/T/i)/ 7Γ3" mit k = O, 1, 2 1 1 = (tg (2k + 1) / T / i) / 7Γ3 "with k = O, 1, 2
Die durch diese Beziehung festgelegten Vektoren einer Wicklung gehen gleichzeitig die zugehörigen Windungszahlen der w'icklungsteile an.The vectors of a winding determined by this relationship go at the same time as the associated number of turns of the winding parts.
Der Sonderfall k = 0 führt zu einer vereinfachten Lösung, nämlichThe special case k = 0 leads to a simplified solution, namely
= ha±Zha = (1 += ha ± Zha = (1 +
HB±/HB = Ub1ZhIo = (tgyTZi)Zf3HB ± / HB = Ub 1 ZhIo = (tgyTZi) Zf3
Dieser Sonderfall vereinfacht den Aufbau, ohne die Wirksamkeit der Schaltung zu beeinträchtigen.This special case simplifies the structure without losing its effectiveness affect the circuit.
Analog lässt sich aus der Grundsehaltung entsprechend Fig. 2 eine Schaltungsanordnung entwickeln, um Stromharmonische beliebiger i-ter Ordnung zu unterdrücken. Hierzu dient die in Pig, 6 gezeigte Schaltung. Zwischen den Primäranzapfungen A.B. und den Sekundäranzapfungen S1^. liegt ein PiItertransformator (A-B1 - a.b.). Die Anzapfung b. ist in der Verlängerung der Wicklung bc vorgesehen, und die Anzapfungen A., B., a., b. sind derart gelegt, dass die Dreiecke A.B.H und a.b.b mit" dem Mittelpunkt ο geometrisch ähnlich sind und oa. = ob. ist. Unter diesen Voraussetzungen lassen sich wieder die Stromharmonischen i-ter Ordnung unterdrücken. Genauer lässtAnalogously, a circuit arrangement can be developed from the basic circuit according to FIG. 2 in order to suppress current harmonics of any i-th order. The circuit shown in Pig, 6 is used for this purpose. Between the primary taps AB and the secondary taps S 1 ^. there is a Piiter transformer (AB 1 - ab). The tap b. is provided in the extension of the winding bc, and the taps A., B., a., b. are placed in such a way that the triangles ABH and abb with “the center point ο are geometrically similar and oa. = ob.. Under these conditions, the current harmonics of the i-th order can be suppressed again
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Brief vom 1 5. 1 .71 Blatt H 2 1 0 / ? 3 3 W«tf--Iiig. G. Schliebt Letter dated 1 5. 1 .71 sheet H 2 1 0 /? 3 3 W «tf - Iiig. G. Loves
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sich die Lage der Zwischenanzapfun^en A., 3. , a. , b. , zwischen die der Filtertransformator (A.B. - a.b.) geschaltet ist (Fig. 6), durch folgende Gleichung berechnenthe position of the intermediate taps A., 3., a. , b. , between which the filter transformer (A.B. - a.b.) is connected is (Fig. 6), calculated by the following equation
HA±/EIA = (1 + 1 Zoos (2k + 1)/TZi)Z3 HB1ZHB = ba±Zba = (tg(2k + 1)HA ± / EIA = (1 + 1 Zoos (2k + 1) / TZi) Z3 HB 1 ZHB = ba ± Zba = (tg (2k + 1)
mit k = 0, 1, 2 ...with k = 0, 1, 2 ...
Die durch diese Gleichung festgelegten Vektoren einer V/iclclung geben gleichzeitig die zu^ehöri^e Uindun-TFSfibl an,The vectors established by this equation of a V / iclclung also specify the Uindun-TFSfibl to be heard,
Der Sonderfall k = 0 führt vieder zu folgender Vereinfachung:
HA1ZHA = (1 + λ/cos JC/±) ^ The special case k = 0 leads to the following simplification:
HA 1 ZHA = (1 + λ / cos JC / ±) ^
1ZHA1 = bbiZba1,
ohne aie Wirksamkeit der Schaltunir zu beeinträchtigen. 1 ZHA 1 = bb i Zba 1 ,
without affecting the effectiveness of the switchgear.
Die eingangs erv.Tähnte Ei/rensch^ft im Dreieck geschalteter klassischer Dreiphasentra-nsformatoren, die Stromhnrnonischen 3. Ordnung und eines Vielfachen dsvon zu unterdrücken, Y/ird durch die erfindi.infTS^ein;'.SKen Echaltun.-ren aus zwei Transformatoren und entspi-eehend den obigen Hegeln angeschlossenen einphasigen PiltertrfiiiFformatoren (A.B. - a.b.) tremäsE Fig. 5 und 6 bis zur Il'irnonischen i-ter Ordnung erweitert. Durch sie lassen sieh alle (im allgemeinen ungeraden) Ordnungen von Stron.harraonisehen unteruracken, v/elche durch nichtlineare Impedanzen in gespeisten Sekundärnetz erzeugt werden können*The initially erv. T ähte egg / rensch ^ ft in the triangle connected classic three-phase transformers, the current harmonic 3rd order and a multiple of ds of suppressing, Y / is by the inventi.infTS ^ a; '. SKen Echaltun.-ren from two transformers and correspond -End of the above Hegel connected single-phase filter transformer (AB - ab) tremesE Fig. 5 and 6 extended to the Il'irnonic i-th order. They allow all (generally odd) orders of currents to be undermined, which can be generated by non-linear impedances in the secondary network that is fed *
10983R/0988 BADORIGiNAI.10983R / 0988 BADORIGiNAI.
Brief vom 1 5 . 1 .71 Blatt 15 2102233 DW"ln9· G' Schlieb«Letter from 1 5. 1 .71 sheet 15 2102233 D W " ln 9 · G ' Schlieb "
απ "cas Beutsehe Patentamt, München Patentanwaltαπ "cas Beutsehe Patentamt, Munich Patent Attorney
in eineiii symmetrisch belasteten Drehstromnetz können btrorali^rraonische der Ordnung 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19 usw. auftreten, und jede Oberwelle kann mit der erfindun/rsgemäFsen Schaltung unterdrückt werden. Um jedoch nur eine minimnle Zahl zusätzlicher Jiltertransforraatoren eineetaeri zu kissen, kann man sich auf Kosten einer leichten Verringerung der Wirksamkeit darauf bee ehr Linie en, die Karjiionischen paarv/eise zu unterdrücken. So können z.B. die 5. \iiid 7« Harmonische in beträchtlichem Ausmass durch Eins-Tita eines eiuzigen j?iltertransformators {kr~3r ~ ag^g) verhindert v/erden, v;elcher die Zv.r4.schenanzapfungen A^-, 3,:, a,, b,- derart verbindet, da.ss folgende Beziehungen iv; sind:In a symmetrically loaded three-phase network, btroral harmonics of the order 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19 etc. can occur, and each harmonic can be suppressed with the circuit according to the invention. However, in order to only add a minimal number of additional filter transformers , one can, at the expense of a slight reduction in effectiveness, more on the line to suppress the Karjiionic pairs. Thus, for example, the 5th \ iiid 7 «harmonics can be prevented to a considerable extent by the one-tita of a single filter transformer {kr ~ 3r ~ a g ^ g), v; whichever the Zv. r 4.schenanzapfungen A ^ -, 3,:, a ,, b, - connecting such da.ss following relationships iv; are:
- bei einer Schaltting nach ?ig. 5:- in the event of a shift. 5:
HA6/IIA = ha6/ha = (1 + i/cos/T/6)/3 = (^3 + 2)/3 ·HA 6 / IIA = ha 6 / ha = (1 + i / cos / T / 6) / 3 = (^ 3 + 2) / 3
Η36/ΠΒ = hb6/hb = (tgJ"/6)/f 3 = 1/3;Η3 6 / ΠΒ = hb 6 / hb = (tgJ "/ 6) / f 3 = 1/3;
- bei einer Schaltung nach 31Xg. 6:
HA6/IIA = (1 + 1/cos/T/6)/3 = (YT +- with a circuit according to 3 1 Xg. 6:
HA 6 / IIA = (1 + 1 / cos / T / 6) / 3 = (YT +
HB6/HB = ba^6/ba = (tgT/ö)/"/? = 1/3HB 6 / HB = ba ^ 6 / ba = (tgT / ö) / "/? = 1/3
HBc/HAc = bbc/bac
6 6 6' 6HBc / HAc = bb c / ba c
6 6 6 '6
Hierdurch lassen sich die beiden theoretisch erforderlichen Transformatoren (AcBc - 8^c) und (A7,B7 - a„b7) vermeiden.In this way, the two theoretically required transformers (AcBc - 8 ^ c) and (A 7 , B 7 - a "b 7 ) can be avoided.
In gleicher Weise können die Harmonischen 11, und 13« Ordnung durch einen Einphasentransformator praktisch eleiminiert werden, der Zwischenanzapfungen mit dem Index 12 verbindet. Das gleiche gilt für die Harmonischen 17. und ig. Ordnung und bezüglich eines Transformators mit dem Index usw. Man kann sogar z.B. die Harmonischen 13. und 17.In the same way, the harmonics 11 and 13 can be of order can be practically eliminated by a single-phase transformer connecting intermediate taps to index 12. The same applies to the 17th and ig harmonics. Order and with regard to a transformer with the index etc. You can even e.g. the 13th and 17th harmonic.
bad original 109835/0988 «witwlbad original 109835/0988 «widowl
Brief vom 1 5 . 1 . 71 Blatt 16 ? 1 Π ? ? *3 *3 Di^~ln9· G- Sehlieb« Letter from 1 5. 1 . 71 sheet 16 ? 1 Π? ? * 3 * 3 Di ^ ~ ln 9 · G - Sehlieb «
an das Deutsche Patentamt, München ^ luC&OO Patentanwaltto the German Patent Office, Munich ^ luC & OO patent attorney
Ordnung abschwächen durch Einsatz eines Filtertransformators, v/elcher die Zwischenanzapfungen mit dem Index verbindet. So können ganz allgemein zwei aufeinanderfolgende Harmonische mit Hilfe eines Einphasen-Filtertransformator weitgehend eliminiert werden, dessen Index gleich der halben Summe der Ordnungszahl,dieser Harmonischen ist.Weaken order by using a filter transformer, v / which connects the intermediate taps to the index. So, in general, two consecutive Harmonics using a single-phase filter transformer largely eliminated, the index of which is equal to half the sum of the atomic number, this Harmonic is.
Erfindungsgemässe Schaltungen lassen sich nicht nur auf Dreiphasensysteme, sondern ebenso auf beliebige Viel- . phasensysteme anwenden. Dies gilt speziell für einen Stromharmonische unterdrückenden Transformator, dessen Aufgabe zugleich darin besteht, die Anzahl der Phasen zu vermehren.Circuits according to the invention can not only be used Three-phase systems, but also on any multi-phase. apply phase systems. This is especially true of one Current harmonic suppressing transformer, the task of which is also the number of phases to multiply.
Ein Schaltungsbeispiel ist in Fig. 7 gezeigt. Hier wird von einem klassischen Dreiphasensystem auf ein Fünfphasensystem übergegangen. Der Transformator 1 hat drei Wicklungen, nämlich AH auf der Primärseite und a.h. sowie aphp auf der Sekundärseite„ Der Transformator 2 besitzt zv/ei Wicklungen, nämlich BC auf der Primär- und bc auf der Sekundärseite. Die Zuschaltung von Filtertransformatoren an besonderen Anzapfstellen gemäss den Prinzipien der Erfindung gestattet eine Unterdrückung störender ψ Stromoberv/ellen, deren Anzahl und Bedeutung im übrigenA circuit example is shown in FIG. 7. Here there is a transition from a classic three-phase system to a five-phase system. The transformer 1 has three windings, namely AH on the primary side and ah and aphp on the secondary side. “The transformer 2 has two windings, namely BC on the primary and BC on the secondary side. The connection of filter transformers at special tapping points in accordance with the principles of the invention allows a suppression of disturbing ψ current upper levels, their number and importance in the rest
schon durch die Phasenvermehrung verkleinert ist.is already reduced by the phase increase.
Schliesslich lässt sich die Erfindung auch auf Tertiärwicklungen von Leistungstransformatoren anwenden. Vorbedingung ist, dass die primären und sekundären Hauptwicklungen dieser Transformatoren analog zum T-Traneformator in Fig. 1 oder 2 geschaltet sind, also aus 90°Finally, the invention can also be applied to tertiary windings of power transformers. precondition is that the primary and secondary main windings of these transformers are analogous to the T-transformer are switched in Fig. 1 or 2, so from 90 °
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Brief vom 1 5 .1 . 71 Β'°« 17 9 1 Γ) 9 9 'S ^ 0Ι»^Ιη9· β. Schliebi Letter from May 1 71 Β '° «17 9 1 Γ) 9 9 ' S ^ 0Ι » ^ Ιη 9 · β. Schliebi
an das Deutsche Patentamt, München ^ I U £ _ O J Patentanwaltto the German Patent Office, Munich ^ I U £ _ O J Patent Attorney
phasenverschoben geschalteten Einphasenwicklungen bestehen. Es lassen sich dann auf denselben magnetischen Kreisen Tertiärwicklungen aufbringen, welche wie die obigen Transformatoren 1 und 2 gewickelt sind. Diese Wicklungen besitzen also wieder Ζτ/ischenanzapfungen der Art A., B. und a., b. gleich definierter Lage, die über Einphasentransformatoren (A.B. - a.b.) verbunden sind, um die Stromharmonische i-ter Ordnung zu unterdrücken. Die erfindungsgemässe Schaltung bildet gewissermassen eine Erweiterung des Prinzips von Transformatoren mit drei Wicklungen, von denen eine im Hinblick auf die Unterdrückung der 3. Harmonischen im Dreieck geschaltet ist.phase-shifted single-phase windings exist. It can then be on the same magnetic circles Apply tertiary windings, which like the transformers above 1 and 2 are wound. So these windings again have Ζτ / ischenanzapfungen of the types A., B. and away. identically defined position, which are connected via single-phase transformers (A.B. - a.b.) in order to suppress the i-th order current harmonic. The invention To a certain extent, the circuit forms an extension of the principle of transformers with three windings, one of which with a view to suppressing the 3rd harmonic is connected in a triangle.
Zur gleichzeitigen Unterdrückung von Strom- und Spannungsharmonischen
beliebiger i-ter Ordnung (eingangs erwähnter Aufgabenfall 2) schlägt die Erfindung eine Schaltungsanordnung
vor, die gemäss Pig. 8 aus drei einphasigen Transformatoren 1, 2 und 3 zusammengeschaltet ist; ihre
T/icklungen sind:
ITr. Primär SekundärFor the simultaneous suppression of current and voltage harmonics of any i-th order (task 2 mentioned at the beginning), the invention proposes a circuit arrangement which, according to Pig. 8 is made up of three single-phase transformers 1, 2 and 3 interconnected; their tasks are:
ITr. Primary sekundary
1 Α±Β± aibi 1 Α ± Β ± a i b i
2 A1C1 B1O1 2 A 1 C 1 B 1 O 1
3 B1O1 D1O1 3 B 1 O 1 D 1 O 1
Die Primärseiten sind (asymmetrisch) im Dreieck geschaltet,, und die Sekundärseiten sind (ebenfalls asymmetrisch) im Stern auf den Mittelpunkt ο geschaltet. Die Primärwicklungen A.B.O. werden über Autotransformatoren AH und BC gespeist, die ihrerseits durch das symmetrische Dreiphasennetz an den Punkten A, B, C gespeist werden. An * diesen Autotransformatoren sind Zwischenanzapfungen vorgesehen, deren Lage durch folgende Beziehung definiert ist:The primary sides are (asymmetrically) connected in a triangle, and the secondary sides are (also asymmetrically) in the Star switched to the center ο. The primary windings A.B.O. are fed via autotransformers AH and BC, which in turn are fed by the symmetrical three-phase network fed at points A, B, C. Intermediate taps are provided on * these autotransformers, whose location is defined by the following relationship:
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Brief vom 1 5 . 1 . 7 1 Blatt 18 9 1 Π 9 9 Q *5 "^" '"9' °* Schliebf Letter from 1 5. 1 . 7 1 sheet 18 9 1 Π 9 9 Q * 5 "^"'" 9 ' ° * Schliebf
an das Deutsche Patentamt, Manchen ^ Patentanwaltto the German Patent Office, Manchen ^ Patent Attorney
ΕΑ±/ΙΙΑ = (1 + 1/cos (Pk + i)./T/i)/3ΕΑ ± / ΙΙΑ = (1 + 1 / cos (Pk + i) ./ T / i) / 3
= (tg(2k + 1) U/ = (tg (2k + 1) U /
mit k = O, 1, 2 ...with k = O, 1, 2 ...
die Vektoren bezeichnen aie Beträge der entsprechenden zusammengesetzten Swarinungen. Die ^ekundärseiten t:ind auf ο im Stern geschaltet, und die iinden a. und c. des Sternes sind entsprechend Figo 8 durch einen Einph^senfe Autotransformator a.c. verbunden. Dieser Auto tr·.n Kformator besitzt Zv/ischenanzapfungen b und c derart, dass das Bnde b. des Sternes und die Punkte b und c ein gleichseitiges Dreieck mit dem gleichen Mittelpunkt ο ν/ie das Dreieck a. b. C1 bilden. Analog zu den Eigen.':ch-'j.ften von erfindungsgenässen Schaltungsanordnungen aes ereten Aufgabenfalles bilden A., B. und C. in Firr. 9 drei besondere Ecken eines regelnlässigen Vielecks mit i leiten mit den Littelpunkt 0. Hierbei ist Fi-τ. 9 das Spanniuvsvektordiagramra der Schaltung in Fig. 8. Die Übersetzungsverhältnisse der Transformatoren 1 , 2 und 3 ergeben sich gemäes Fig. 9 zu:the vectors denote the magnitudes of the corresponding composite signals. The secondary pages t: ind switched to ο in the star, and the iinden a. and c. of the star are connected by a single-phase autotransformer ac as shown in FIG. This Auto Tr · .n Kformator has Zv / ischenapfungen b and c in such a way that the volume b. of the star and the points b and c form an equilateral triangle with the same center ο ν / ie the triangle from C 1 . Analogous to the own. ': Ch-' j .ften of circuit arrangements according to the invention aes ereten task case form A., B. and C. in Firr. 9 three special corners of a regular polygon with i lead to the central point 0. Here is Fi-τ. 9 shows the voltage vector diagram of the circuit in FIG. 8. The transformation ratios of transformers 1, 2 and 3 result according to FIG. 9 as follows:
atat
Die in Fig. 8 angegebene Schaltung hat folgende Eigenschaften: V/enn die an A, B, c angelegte dreiohosige Speisespannung eine Harmonische der Ordnung i enthalt, dann werden die Primärwicklungen der l'ranefornaxoren 1, 2 und 3 von harmonischen Strömen der Ordnung i durchlaufen, welche homopolar, d„h. nach Betrag und Phase gleich sind.The circuit shown in Fig. 8 has the following properties: V / hen the three-panted one placed on A, B, c Supply voltage contains a harmonic of order i, then the primary windings of the l'ranefornaxors 1, 2 and 3 are traversed by harmonic currents of order i, which are homopolar, i.e. equal in amount and phase.
So sind die dreiphasigen harmonischen Spannungen der Ordnung i, welche auf der Sekundärseite der transformatoren 1, 2 und 3 verfügbar sind, in Phase, und die an denThe three-phase harmonic voltages of order i, which are available on the secondary side of transformers 1, 2 and 3, are in phase, and those on the
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Brief vom 1 5 . 1 .71 Blatt 1 9 7 1 Π ? 9 ^ ^ DifrUIng. G. SchliebiLetter from 1 5. 1 .71 sheet 1 9 7 1 Π? 9 ^ ^ DifrUIng. G. Schliebi
das Deutsche Patentamt, Hünchen ^ ^ Patentanwaltthe German Patent Office, Hünchen ^ ^ patent attorney
Punkten b., b und c erhaltenen Spannungen sind gleich in Jetrag und Phase; die an den Klemmen b. , b, c abgegriffenen ausammengesetaten Spannungen der Sekundärseite sind so von den Harmonischen der Ordnung i befreit» Diese erfinduniTSge-jässe Schaltung ist selbstverständlich umkehrbar, d.h. verm, die Anschlüsse b., b, c von einer Dreiphasenspannunf; gespeist werden, dann tritt an den Anschlüssen A, 3, C ebenfalls eine Dreiphasenspannung auf, die von den Harmonischen der Ordnung i befreit ist. Sehliesslich ist die Schaltung in der Lage, die Stromharmonischen ,der Ordnung i zu filtern, so wie dies die erfindun^sgemlssen Schaltungen zur Lösung der ersten Aufgabenstellung tun.The voltages obtained in points b., B and c are equal in magnitude and phase; the at the terminals b. , B, c tapped ausammengesetaten voltages of the secondary side are freed so i of the harmonics of order "This erfinduniTSge-jässe circuit is naturally reversible, that is, presumably, the terminals b, b, c of a Dreiphasenspannunf. are fed, then a three-phase voltage also occurs at the connections A, 3, C, which is freed from the harmonics of the order i. Finally , the circuit is able to filter the current harmonics of order i, as the circuits according to the invention do to solve the first problem.
Die Schaltung geraäss 51Xg. 8 und 9 v/eist gegenüber Spannungs- und Stromharmonischen der Ordnung i gewissermassen eine unendlich grosse Impedanz auf. Sind mehrere Speisespannungsharmonische der Ordnung i, j ... 1 zu unterdrücken, dann genügt es, die im vorigen Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Unterdrückung der Harmonischen i angewandte Schaltung in Kaskadenform anzubringen, wobei sich die im folgenden beschriebene Serienschaltung ergibt.The circuit is straight 5 1 Xg. 8 and 9 v / e has to a certain extent an infinitely large impedance to voltage and current harmonics of order i. If several supply voltage harmonic of order i, j ... to suppress 1, then it is sufficient to bring the suppression of the harmonic i Applied circuit in cascade form in the previous embodiment of the invention, in which there is the series circuit described in the following.
Jede Harmonische lässt sich durch eine Gruppe von drei Einphasentransformatoren 1, 2 und 3 unterdrücken, welche durch entsprechende Zwischenanzapfungen an den Autotransformatoren AH und BC gespeist werden (Fig. 10). Each harmonic can be suppressed by a group of three single-phase transformers 1, 2 and 3, which are fed by corresponding intermediate taps on the autotransformers AH and BC (FIG. 10).
Die Sekundäreeiten wie oa. sind in Serie geschaltet und ebenso unter sich die Sekundärseiten oc. und ob.. Andererseits sind die Primärwicklungen des Typs A^B. parallel zwischen den Zwischenanzapfungen A.Bj angeordnet, die auf den Wicklungen AH und BO liegen. Zwischen den The secondary pages like above. are connected in series and the secondary sides oc. and whether . On the other hand, the primary windings are of type A ^ B. arranged in parallel between the intermediate taps A.Bj, which lie on the windings AH and BO. Between
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Brief vom 15.1 .71 Blatt 20 7IfI???^ D'M·''"9· ©· Sdilieb« Letter from January 15, 71 sheet 20 7IfI ??? ^ D'M · ''"9 · © · Sdilieb«
an das Deutsche i-'atentamt, Lüinchen ^ . UZZOü Patentanwaltto the German patent office, Lüinchen ^. UZZOü patent attorney
äussersten Anschlüssen a-, und c-, auf der Sekundärseite ist ein Einphasentransformator angeschlossen, der mit Zwischenanzapfungen b und c unter den gleichen Bedingungen wie weiter oben versehen ist. So ist die zwischen den Klemmen b-^bc verfügbare Dreiphasenspannungen von den Harmonischen der Ordnung i, -j ... 1 befreit. Diese Serienschaltung ist ebenfalls umkehrbar und benötigt 3n Einphasentransforinatoren und drei Einphasen-Auto-Transformatoren, wobei η die Anzahl der zu unterdrückenden Harmonischen ist„outermost connections a-, and c-, on the secondary side a single-phase transformer is connected, with intermediate taps b and c under the same conditions as stated above. So the three-phase voltages available between terminals b- ^ bc is of freed from the harmonics of order i, -j ... 1. These Series connection is also reversible and requires 3n single-phase transformers and three single-phase auto-transformers, where η is the number of harmonics to be suppressed "
ψ Die eben beschriebene Schaltung lässt sich zu der in ψ The circuit just described can be combined with the one in
Fig. 11 gezeigten Schaltung vereinfachen; wo die sekundärsei t igen Zwischenanzapfungen b und c unter Anwendung einiger Schaltungsmassnahmen mit den äusseren Anschlüssen a. und b. zusammenfallen können. Es genügt, dass einige Anzapfungen des Typs A. ausserhalb des Vektors All vorge-Fig. 11 simplify the circuit shown; where the secondary egg Make intermediate taps b and c using some circuit measures with the external connections a. and b. can coincide. It is sufficient that some type A taps are available outside the vector All
sehen sind derart, dass das Spannungsdreieck A. B. C.can be seen in such a way that the voltage triangle A. B. C.
J J J einen stumpfen Winkel B. A. G. besitzt, der grosser ist als 2/1/3 rad. Unter diesen Bedingungen kann man entsprechende Übersetzungsverhältnisse wählen und Polygone oc. c. und oa. a. derart konstruieren, dass der Kinkel c. oa. (in Fig. 11) genau gleich 2 /Γ/3 im Bogenmass wird.JJJ has an obtuse angle BAG that is greater than 2/1/3 rad. Under these conditions one can choose appropriate gear ratios and polygons oc. c. and oa. a. construct in such a way that the kinkel c. oa. (in Fig. 11) is exactly equal to 2 / Γ / 3 in radians.
d υ d υ
Die erfindungsgemässen Schaltungsanordnungen haben einen weiten Binsatzbereich. Nach der ersten Aufgabenstellung entworfene Schaltungen können in allen Fällen eingesetzt werden, wo ein Mehrphasen- (im allgemeinen ein Dreiphasen-) Netz ganz oder teilweise der Beeinflussung durch Stromharmonische entzogen werden soll. Die Auswirkung solcher Stromharmonischen ist nämlich praktisch immer schädlich, gleichgültig ob es sich um Leistungsverluste durchThe circuit arrangements according to the invention have one wide application range. Circuits designed according to the first task can be used in all cases where a multi-phase (generally a three-phase) network is to be completely or partially withdrawn from the influence of current harmonics. The impact of such Current harmonics are practically always harmful, regardless of whether they are due to power losses
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Brief vom 1 5 . 1 *. 71 ' Blatt 21 ««-.,-,- ^ ,., Oipl.-Ing. G. Schliefe·Letter from 1 5. 1 *. 71 'Sheet 21 "" -., -, - ^,., Oipl.-Ing. G. Sleep
an das Deutsche Patentamt, laünchen "3^ Patentanwaltto the German Patent Office, laünchen " 3 ^ Patentanwalt
Uirbelströme handelt, um Erwärmungen, die nachteilig werden können, um Resonanzen und Überspannungen oder um instabile funktionen angeschlossener Geräte, um S1UrIkstörungen usw., die praktisch In allen Fällen auftreten.Eddy currents are about warming that can be disadvantageous, about resonances and overvoltages or about unstable functions of connected devices, about S 1 original disturbances etc., which occur practically in all cases.
Ausser in Sonderfällen, wo die Unterdrückung einer Harmonischen genau i"estgelegter Ordnung von vorwiegendem Interesse ist, ist zu bemerken, dass der Stromharmonische unterdrückende Transformator mit oder ohne Phasenveruehrung von Gleichrichtern und Leistungsthyristoren besonders nutzbringend eingesetzt werden kann. Die durch derartige Schaltelemente erzeugten Stromharmonischen können nämlich ganz allgemein ausserst schädlich für das speisende iTetz sein. Das betrifft insbesondere Akkumulatoren, Ladestationen, .ixntriebsmaschinen, elektrochemische und elekfcrometallurgische Anlagen, Speisegeräte von Sendern, Anlagen zur Hochspannungsgleichstromübertragung usw.Except in special cases where the suppression of a harmonic is precisely in the established order of the predominant It is of interest to note that the current harmonic suppressing transformer with or without phase distortion can be used particularly beneficially by rectifiers and power thyristors. By Current harmonics generated by such switching elements can be extremely detrimental to the system in general be dining iTetz. This applies in particular to accumulators, Charging stations, drive machines, electrochemical and electrometallurgical systems, power supply units of transmitters, systems for high-voltage direct current transmission, etc.
Lrach der zweiten Aufgabenstellung entworfene Schaltungen haben einen allgemeineren Anwendungsbereich, da sie gleichzeitig die Sparmungs- und die Stromharmonischen unterdrücken können. Derartige "antiharmonische" Transformatoren werden ausser den schon genannten Anwendungsfällen insbesondere hinter einigen- Generatoren vorteilhaft eingesetzt, welche eine nicht rein sinusförmige periodische Spannungswelle abgeben, wie z.B. Wechselrichter und stationäre Drehstromumformer.L r oh the second task designed circuits, since they can suppress the harmonic current and the Sparmungs- a more general application simultaneously. Such "anti-harmonic" transformers are, in addition to the applications already mentioned, advantageously used behind some generators which do not emit a purely sinusoidal periodic voltage wave, such as inverters and stationary three-phase converters.
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Claims (1)
ΗΑ±/ΗΑ = (1 + 1/cos (2k + i)yT/i)/3, HB./HB = ba±/ba = tg (2k + 1)/Vi)/"/5 und · ΗΒ±/ΗΑ± = bbi/bai β (1 + cos (2k + i) / ″ / i) / sin (2k + 1) yT / i, where the position of the Zv / ischenapfungen through the yector relations
ΗΑ ± / ΗΑ = (1 + 1 / cos (2k + i) yT / i) / 3, HB./HB = ba ± / ba = tg (2k + 1) / Vi) / "/ 5 and · ΗΒ ± / ΗΑ ± = bb i / ba i
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