DE2139605C3

DE2139605C3 - Einrichtung zur Erzeugung einer Schlupffrequenz mit bestimmter Phasenlage

Info

Publication number: DE2139605C3
Application number: DE19712139605
Authority: DE
Inventors: Manfred Ing.(Grad.) Hoeringklee; Peter Dipl.-Ing. Holweck; Wolfhard Dipl.-Ing. Larass
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-08-03
Filing date: 1971-08-03
Publication date: 1979-10-11
Also published as: DE2139605A1; CH541240A; AT317362B; DE2139605B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erzeugung eines dreiphasigen Spannungssystems, dessen Frequenz dem Schlupf zwischen der Frequenz einer dreiphasigen und der Frequenz einer einphasigen Eingangsspannung entspricht und dessen Phase bezüglich der Phase der dreiphasigen Eingangsspannung eine bestimmte Lage hat für die Leistungssteuerung eines asynchronen Netzkupplungsumformers. Eine Einrichtung dieser Art ist bekannt aus dem Aufsatz von Chr. Klein und G. Pfäff, AEG-Mitteilungen 19b4, Seiten 409—415, bei der die Schlupffrequenz aus der Differenz der Frequenzen zweier unabhängiger Energienetze dadurch gewonnen wird, daß man eine Frequenz über Doppel-Drehsteller (doppelt wegen Wirk- und Blindkomponente) auf eine ständerlose, mit der zweiten Frequenz sich drehenden Asynchronmaschine einspeist. Diese Einrichtung hat aber einen großen Platzbedarf und ist außerdem teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Einrichtung zur Erzeugung einer Schlupffrequenz mit bestimmter Phasenlage anzugeben, die sich durch geringen Platzbedarf und niedrige Gestehungskosten auszeichnet.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Anspruch I gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die Vorteile der Einrichtung gemäß der Erfindung bestehen darin, daß ruhende elektronische, verschleißfreie Umformer benutzt werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung gemäß der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigt die F i g. 1 eine Einrichtung gemäß der Erfindung; wobei die Schlupffrequenz mit zwei ver^ri schiedenen Phasenlagen erzeugt wird;

es zeigen die Fig.2a—2e Phasenlagen von Ein- und Ausgangsspannungen sowie Phasenlagen von Spannungen, die an bestimmten Punkten innerhalb der Einrichtung gemäß F i g. 1 auftreten.

In Fig. 1 wird an die Klemmen 14, 15, 16 eine Dreiphasenspannung mit der Frequenz f\ angeschlossen; die Phasen sind mit R& Sb Te bezeichnet Diese Dreiphasenspannung wird einerseits der Primärseite eines ersten Dreiphasen-Transformators 4 in Dreieckschaltung und andererseits der Primärseite eines zweiten Dreiphasen-Transformators 9 in Sternschaltung zugeführt Die drei Wicklungen 4a, 4b, Ac der Sekundärseite des Transformators 4 führen auf ein Schaltersystem 5, die drei Wicklungen 9a, 9b, 9c der Sekundärseite des Transformators 9 auf ein Schaltersysiern 10. Das Schaltersystem 5 besieht aus Schaltern 5s, 5b, ..^ 5/ das Schaltersystem 10 aus Schaltern 10a, 106, ... 10/; dabei sind die Schalter 5a, 5b der Wicklung 4a, die Schalter 5c; 5d der Wicklung 4b usw. in folgender

2") Weise zugeordnet:

Das eine Ende der Wicklung 4a führt über den Schalter 5a auf einen Schaltungspunkt 5*, das andere Ende über den Schalter 5b ebenfalls auf den Schaltungspunkt 5.v. Entsprechend sind die Schalter 5c,

in 5d;... 10g, 10/gelegt, und sie führen paarweise für jede Wicklung auf gemeinsame Schaltungspunkte 5y, 5z; 1Ox, 1Oy, 10z.

An die Klemme 17 wird die Vergleichsspannung mit der Frequenz h angelegt, die in einem Impulsformer 1 in

r> einen rechteckförmigen Spannungsverlauf umgeformt wird. Diese Spannung steuert — nachdem sie in ihrer Phase in einem Phasenkorrekturglied 3 zu KorreLturzwecken, auf die noch näher eingegangen wird, geändert worden ist — die Schalter J.f, 5b,... 1Oe, 10/ Dabei wird von den beiden Schaltern (5a, 5b usw.), die jeweils zu einer Wicklung (4a usw.) gehören, jeweils einer geschlossen und gleichzeitig der andere geöffnet.

Der Schaltungspunkt 5x führt weiter auf ein Filter 6, dem die Ausgangsklemme 18 nachgeschaltet ist; der

•r> Schaltungspunkt 5y führt auf ein Filter 7, dieses auf die Ausgangsklemme 19 und der Schaltungspunkt 5z über ein Filter 8 auf die Ausgangsklemme 20.

Entsprechend führen für das Schaltersystem 10 die Schalterpunkte 1Ox, 10/, 10z über Filter 11, 12, 13 zu

->o Ausgangsklemmen 21,22,23. Die Wicklungen 4a, 4b,... 9c besitzen jeweils einen Mittelanschluß; alle Mittelanschlüsse führen über eine gemeinsame Leitung zu den Filtern6,7,...12,13.
An den Ausgangsklemmen 18, 19, 20 wird die

η dreiphasige Spannung mit der Schlupffrequenz f, abgenommen; die einzelnen Phasen sind mit Ta (Klemme 18), S_A (Klemme 19), R_A (Klemme 20) bezeichnet. An den Ausgangsklemmen 21, 22, 23 wird ferner eine ebenfalls dreiphasige Spannung mit der

Wi Schlupffrequenz f_s abgenommen; die einzelnen Phasen sind mit Xa (Klemme 21), Ya (Klemme 22) und Za (Klemme 23) bezeichnet. Diese Spannung unterscheidet sich in ihrer Phase von der Spannung an den Klemmen 18,19,20, worauf noch näher eingegangen wird.

hi Zunächst sei auf die Phasenkorrektur des von dem Impulsformer gelieferten Impulszuges durch das Phasenkorrekturglied 3 eingegangen. Diese Phasenkorrektur dient dazu, die durch die Filter 6, 7, 13 erfolgende

Phasendrehung zu kompensieren: dazu werden Filter verwendet, die die Eigenschaft haben, daß die Phase sich linear mit der Frequenz ändert. Zur Kompensation dieser Phasendrehung wird in einem digitalen Schlupfmeßgerät 2 die jeweilige Abweichung der Frequenz f\ (Anschlußklemme 14) von der Frequenz l\, also die Schlupffrequenz (bezogen auf eine Phase), gemessen und die festgestellte Abweichung an das Phaienkorrekturglied 3 weitcrgemeldet Das Phasenkorrekturglied verändert dann die Phase des vom Impulsformer 1 hergeleiteten Impulszuges linear mit der festgestellten Abweichung.

Die F i g. 2a, 2b,... 2e zeigen die Phasenbe;tiehungen der einzelnen Drehfelder zueinander. Die F i g. 2a zeigt dabei die Phasenlage der dreiphasigen Eingangsspannung an den Klemmen 14, 15, Va. Gilt für die Phase Re: U — UUn(S)] t, u>\ = 2nf\, so formt der Transformator 4 diese Spannung um zu U\ = U\ cos ω, t (siehe F i g. 2b). Für die Modulation dieser Phase über das Schaltersystem 5 mit der Ausgangsspannung des Phasen-Korrekturgliedes 3 gilt, wenn die Frequenz der Taktgeberimpulsfolge mit f'-t und die Spannung am Schaltungspunkt S_z mit t/'i(Fig. 1) bezeichnet wird:

U{ = fiU) ■ U₁ cos ο», r

fill) = — j sin «hl + ^ sin 3 »nt + -sin 5..«, t + ...

= —— ^ sin (cn - O₁)J + [1 '

1 .

;r sin (cn + 2

I . ,,
+ τ sin (<■
ο

7 sin (3 cn

Die Grundwelle dieser Ausgangsspannung U'\ hat also die Frequenz /2-/1 = /* d.h. die Schlupffrequenz, und ist phasengleich mit Re- Mit Hilfe des Filters 6 wird diese Frequenz herausgesiebt; da die Schlupffrequenz klein gegenüber den Frequenzen /1, h ist, ist der Amplitudengang des Filters unkritisch (die erste Oberwelle liegt bei h+f\, das heißt bei 2/i, da f, =- f₂).

Da die Phasendrehung des Filters 6 durch die Pbasenkorrekturschaltung 3 kompensiert wird, erscheint also als Ausgangsspannung an der Klemme 20 eine Spannung mit der Schlupffrequenz /Ί — /2, die gleichphasig mit der Eingangsspannung Re an der Klemme 14 ist.

Die zuletzt angestellten Betrachtungen bezüglich der Spannung U\ an dem Schaltungspunkt 5., gelten entsprechend auch für die Spannung V\ an dem Schaltungspunkt 5_y und die Spannung W\ an dem Schaltungspunkt S_x. Man erhält an den Klemmen 20,19, 18 ein dreiphasiges Spannungssytem, wie es die F i g. 2d zeigt: dieses Spannungssystem hat die Schlupffrequenz f_s=f\ — h und ist phasengleich mit f\.

Der Transformator 9 erzeugt ein dreiphasiges Spannungssystem LZ₂, V₂, W₂, das um 90° gegenüber Uu Vi, W] phasenverschoben ist (F ig. 2c). Die Modulation über das Schaltersystem 10 arbeitet in gleicher Weise wie die oben beschriebene Moduation über das Schaltersystem 5. Die Ausgangssparnungen an den Klemmen 21, 22, 23 setzen sich also zu einem um 90° gegenüber dem Eingangs-Spannungssystem phasenverschobenen System zusammen. Es hat ebenfalls die Frequenz f_s = /Ί —Z₂, d.h. die Schlupffrequenz; es ist in der F i g. 2e dargestellt.

Hierzu 1 BIuIt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erzeugung eines dreiphasigen Spannungssystems, dessen Frequenz dem Schlupf zwischen der Frequenz einer dreiphasigen und der Frequenz einer einphasigen Eingangsspannung entspricht und dessen Phase bezüglich der Phase der dreiphasigen Eingangsspannung eine bestimmte Lage hat für die Leistungssteuerung eines asynchronen Netzkupplungsumformers, dadurch gekennzeichnet, daß die dreiphasige Eingangsspannung mit der Frequenz /j über Dreiphasentransformatoren (4, 9) einem Schaltersystem (5, 10) anliegt, das sie im Takt der Frequenz F₂ der einphasigen Eingangsspannung auf nachgeordnete, nur für den Bereich der auftretenden Schlupffrequenzen (Z₂- f\) durchlässige Filter (6,7,8; ti, 12,13) schaltet, wobei die Phasenlage der einphasigen Eingangssp&nnung vor dem Einwirken auf das Schäliersystem in Abhängigkeit von einem jeweiligen Wert der Schlupffrequenz (h — (\) mittels eines Phasenkorrekturglieds (3) laufend so veränderbar ist, daß die in Abhängigkeit von dem jeweiligen Wert der Schlupffrequenz (/"2— f\) in den Filtern (6,7, 8; 11, 12, 13) auftretende Phasendrehung kompensierbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklungen des Dreiphasentransformators (4) im Dreieck geschaltet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklungen des Dreiphasentransformator (9) im Stern geschaltet sind.