DE2252108A1

DE2252108A1 - ARRANGEMENT FOR GENERATING A REACTIVE CURRENT DC VOLTAGE

Info

Publication number: DE2252108A1
Application number: DE19722252108
Authority: DE
Inventors: Erimar Dipl Ing Chun; Fritz Tischler
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1972-10-24
Filing date: 1972-10-24
Publication date: 1974-04-25
Also published as: FR2204067B3; CH556112A; FR2204067A1; NL7314470A

Description

BROWN, BOVERI & CIE-AKTIENGESELLSCHAFT feSj ΚBROWN, BOVERI & CIE-AKTIENGESELLSCHAFT feSj Κ

M AN N H EIM BROWN BOVERIM AN N H EIM BROWN BOVERI

Mp.-Nr. 622/72 Mannheim, den 19. Okt. 1972 jMp.no. 622/72 Mannheim, October 19, 1972 j

PAT- Μη/St. IPAT- Μη / pc. I.

"Anordnung zur Erzeugung einer blindstromabhängigen Gleich= spannung""Arrangement for generating a reactive current dependent DC voltage"

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung einer'blind= , stromabhängigen Gleichspannung in einem ein- oder mehrphasigen i Wechselspannungssystem, die als Anzeigewert oder Meßgröße zur Spannungsregelung eines Generators bei wechselnder induktiver Blindlast dient.The invention relates to an arrangement for generating a 'blind =, current-dependent DC voltage in a single or multi-phase i AC voltage system, which is used as a display value or measured variable Voltage regulation of a generator with changing inductive reactive load is used.

Derartige Anordnungen werden bei der Parallelschaltung von Wech= |Such arrangements are used in the parallel connection of Wech = |

selspannungsgeneratoren benötigt. Es besteht dabei die Gefahr, die Generatoren durch unterschiedliche Verteilung der Blindlei= stung, die, im Gegensatz zu der Verteilung der Wirkleistung,. nicht über das Antriebsmoment beeinflußt werden kann, thermisch zu überlasten. Dem beugt man durch eine weiche Blindlastkenn= linie vor, der sog. Statik; mit zunehmendem Blindstrom steuert ein Regelkreis die Erregung zurück, damit die abgegebene Blind= leistung innerhalb zulässiger' Werte bleibt.voltage generators required. There is a risk the generators through different distribution of reactive power, which, in contrast to the distribution of active power,. cannot be influenced via the drive torque, to thermally overload. This is prevented by a soft reactive load characteristic line ahead, the so-called statics; As the reactive current increases, a control circuit controls the excitation back so that the output blind = performance remains within permissible 'values.

Der Eingriff erfolgt über den Generatorspannungsregler. Bei einer bekannten Anordnung dieser Art wird dem Generatorspannungs- Ist= wert eine, belastungsstromproportionale Spannung vektoriell so addiert, daß vorv/iegend nur durch den Blindanteil im Laststrom" eine Korrektur im Sinne einer Verkleinerung der Erregung ausge= löst wird.The intervention takes place via the generator voltage regulator. At a known arrangement of this type is the generator voltage actual = value a voltage proportional to the load current vectorially so adds that predominantly only through the reactive component in the load current " a correction in the sense of reducing the excitation is triggered.

Für die Vektoraddition müssen zwei Bedingungen erfüllt werden:Two conditions must be met for vector addition:

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Pat 4 «370-2Γ03/ΚΕ)Pat 4 «370-2Γ03 / ΚΕ)

1. die zu addierenden Spannungen müssen gleiche Größenordnung zueinander aufweisen und1. the voltages to be added must be of the same order of magnitude have to each other and

2. die teiden Spannungen nüssen eine bestimmte Phasenlage zu= einander haben.2. the two tensions must have a certain phase position = have each other.

Bei der bekannten Anordnung wird dies durch eine dreiphasige Transfornation der Generatcrspannung auf den niedrigen Pegel der Lelastungsstrcrcpropcrtionalen Spannung und Addition dieser belastungsstromproportionalen Spannung erreicht. Danach wird die Eumnenspannung gleichgerichtet und daraus ein Generatorspannungs-Istrert gewonnen. Die Zuordnung der Phasenlage geschieht durch eine Stern-Dreieck-Schaltung hei der Transfornation, nachteilig ist dalei der hohe Volunenbedarf für die dreiphasige Transfor= mation iia Verhältnis zu dem Volumen des gesamten Reglers, die er= forderliche Phasendrehung hei der Spannungsaddition und dal? auch bei reiner Uirklast noch ein endlicher Einfluß der Statik wegen der - aus wirtschaftlichen Gründen nur einphasig durchgeführtenunsyrar.e tr i sehen Vektor addition bleibt.In the known arrangement, this is achieved by a three-phase Transfornation of the generator voltage to the low level the load force proportional stress and addition of these voltage proportional to the load current is reached. After that, the Eumensvoltage rectified and from this a generator voltage Istrert won. The phase position is assigned using a star-delta connection called the transformation, which is disadvantageous is that the high volume requirement for the three-phase transformation mation iia ratio to the volume of the entire regulator, which he = necessary phase rotation is called the voltage addition and dal? even with pure load, there is still a finite influence due to the statics the - for economic reasons only carried out in one phase tr i see vector addition remains.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Anordnung der eingang^ genannten Art zu schaffen, v/elche die genannten Nachteile vermeidet und die eine amplituden- und phasenabhängige Spannung zur Rege= lung der Generatcrspannung und zum Schutz des Generators vor blindlastbedingtem überstrom erzeugt.The invention has the object of providing an arrangement of the input ^ to create mentioned type, which avoids the disadvantages mentioned and the one amplitude- and phase-dependent voltage for regulating the generator voltage and for protecting the generator generated overcurrent due to reactive load.

Nach der Erfindung v;ird dies dadurch erreicht, daß eine Torschal= j tung vorgesehen ist, welche aus einen Gleichspannungsverstärker j besteht, wobei am Eingangssummenpunkt eine belastungsproportiona= j le Spannung, die von einem Stromwandler mit Widerstand erzeugt i wird, mit einer dem Generator unmittelbar entnommenen Phasenspan= j nung verglichen wird, derart, daß bei gleicher Phase der beiden j zu vergleichenden Spannungen, d.h. bei Uirklast der Gleichspan= j nungsverstärker den Ausgangswert null aufiieist und bei Phasen= j verschiebung der beiden zu vergleichenden Spannungen, d.h. bei j induktiver Last, einen mit wachsender Phasenverschiebung stei=According to the invention, this is achieved in that a gate scarf j device is provided, which consists of a DC voltage amplifier j, with a load proportion a = j at the input sum point le voltage that is generated by a current transformer with resistance i, with a phase span taken directly from the generator = j voltage is compared in such a way that with the same phase of the two j voltages to be compared, i.e. at Uact load the DC voltage = j voltage amplifier has the output value zero and phases = j shift of the two voltages to be compared, i.e. with j inductive load, one with increasing phase shift stei =

genden Äusgangswert aufweist.has the lowest initial value.

BAD ORIGINAL .BATH ORIGINAL.

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Vorteilhafterweise werden die öevi Summenpunkt des Gl nungsverstärkers, zugeführten Spannungen aus. Laststrom und Kiep-= menspannung einer Generatorphase gebildet, so daP sich eine dreiphasige Transformation der Generatornpannung erübrigt und dadurch, daß die Klemmenspannung des Generators unmittelbar über einen Vorwiderstand auf den Summenpunkt geführt wird, ein Trans= formator mit drei Phasen eingespart wird.Advantageously, the evi summation point of the equation amplifier, supplied voltages are derived. Load current and Kiep voltage of a generator phase are formed, so that a three-phase transformation of the generator voltage is unnecessary and the fact that the terminal voltage of the generator is fed directly to the summation point via a series resistor saves a transformer with three phases.

Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Summenpunkt des Gleichspannungsverstärkers und dessen Ausgang eine Diode geschaltet ist, wobei die Diodenkatho= de mit der Verstärkerausgangsklerme verbunden ist, daß eine Diode zwischen Verstärkerausgangsklenjne und der Ausgangskleni-ie der Anordnung vorgesehen ist, wobei die Diodenanode mit der Ver= stärkerausgangsklenme verbunden ist, dai? jeweils ein Kondensa= tor oder ein Widerstand zwischen Sumnenpunkt und der Ausgangs= klemme der Anordnung vorgesehen sind und daß zwischen den Ein= gangsklemmen des Gleichspannungsverstärkers zum Schutz gegen-Übersteuerung zwei antiparallel angeordnete Dioden vorgesehen sind.An advantageous embodiment is characterized in that that between the summation point of the DC voltage amplifier and whose output a diode is connected, the diode cathode = de is connected to the amplifier output terminal that a diode between amplifier output cycle and the output cycle Arrangement is provided, the diode anode with the amplifier output cycle is connected, dai? a capacitor or a resistor between the summing point and the output = terminal of the arrangement are provided and that between the input terminals of the DC amplifier for protection against overload two anti-parallel arranged diodes are provided.

Nach einer weiteren, ebenfalls vorteilhaften Ausführung der Er= findung ist die Anschlußklemme der Phasenspannung über einen Widerstand mit der Basis eines Transistors verbunden, dessen Emitter an.den Summenpunkt des Gleichspannungsverstärkers undAccording to a further, likewise advantageous embodiment of the invention, the terminal of the phase voltage is via a Resistance connected to the base of a transistor whose Emitter an.the summing point of the DC voltage amplifier and

über einen Widerstand an die Eingangsklemme der Anordnung zum f Anschluß der belastungsstromproportionalen Spannung verbunden j ist und dessen Kollektor über einen Widerstand mit dem Pol einer j Versorgungsgleichspannungsquelle verbunden ist.via a resistor to the input terminal of the arrangement for f Terminal of the voltage proportional to the load current is connected to j and its collector via a resistor to the pole of a j DC supply voltage source is connected.

Auf diese Weise wird die Generatorspannung nicht direkt überThis way the generator voltage is not directly over

den Widerstand auf den Verstärkereingang gegeben, so daß die j Verlustleistung in dem Vorwider stand -um den Stromverstärkungs= j faktor des Transistors kleiner ist,given the resistor to the amplifier input, so that the j power loss in the series resistor stood -um the current gain = j factor of the transistor is smaller,

.BAD ORSGiNAU' — 4 —.BAD ORSGiNAU '- 4 -

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Die Anordnung wird anhand vcn schenatischen Ausführungsbeispie= len näher beschrieben. Es zeigen:The arrangement is based on a schematic exemplary embodiment len described in more detail. Show it:

Fig. 1 einen Regelkreis zur Regelung der Spannung eines Genera= torsFig. 1 shows a control loop for regulating the voltage of a generator

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der ErfindungFig. 2 shows an embodiment of the invention

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung3 shows a second embodiment of the invention

J Fig. 4a den Spannungs- und Stronverlauf bei Wirklast und den j davon abhängigen Spannungsverlauf am Ausgang der Anord= nungJ Fig. 4a shows the voltage and current curve at active load and the j dependent voltage curve at the output of the arrangement tion

Fig. 4b den Spannungs- und Stronverlauf in Generator bei gerin= ger Blindlast und den davon abhängigen Strom- und Span= nungcverlauf an Ausgang der Anordnung.4b shows the voltage and current curve in the generator with low reactive load and the current and span dependent thereon voltage curve at the output of the arrangement.

Gleiche Schaltungselemente oder Schaltungselenente mit gleicher Funktion sind in gleicher Ueise bezeichnet. Der in Fig. 1 darge= stellte Regelkreis coil die von der Erregung abhängige Generator=! spannung in Abhängigkeit von der Spannung an den Generatorklem= j men und von der belastungsabhöngigen Phasenverschiebung regeln. Hierzu wird ein Sollwert u_soll eingegeben, der über einen PI-Regler 1 den Erregerctrom beeinflußt, der in Strecke 2 eine Span=· nung hervorruft, deren Wert einerseits über das Ileßglied 11 zum Knotenpunkt 5 am Eingang des Regelkreises zurückgeführt wird, j zum anderen aber auf den Eingang 6 einer Anordnung 4 gegeben wird] welche die zwischen der an Klemme 6 anliegenden Spannung mit der vom ileßgerät 3 erzeugten belastungsstromabhängigen Spannung, die auf Klejrjne 7 der Anordnung 4 gegeben wird, vergleicht. Mit wachsender Phasenverschiebung erzeugt Anordnung 4 eine wachsen= de Spannung, die eine Herabsteuerung des Erregerstroms bewirkt.The same circuit elements or circuit elements with the same function are designated in the same way. The in Fig. 1 Darge = set control loop coil, the generator dependent on the excitation =! regulate the voltage as a function of the voltage at the generator terminal and the load-dependent phase shift. For this purpose, a setpoint u _{soll is} entered, which influences the excitation current via a PI controller 1, which causes a voltage in path 2, the value of which is fed back to node 5 at the input of the control loop via the Ileßelement 11, on the one hand, and j on the other but is given to the input 6 of an arrangement 4] which compares the voltage between the voltage applied to terminal 6 with the load current-dependent voltage generated by the meter 3 and which is applied to the adhesive 7 of the arrangement 4. As the phase shift increases, the arrangement 4 generates an increasing voltage which causes the excitation current to be reduced.

Die Ausbildung der in Fig. 1 gezeigten Anordnung 4 wird anhand der Fig. 2 und 3 näher beschrieben.The design of the arrangement 4 shown in FIG. 1 is described in more detail with reference to FIGS. 2 and 3.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist Klemme 6 über eine Diode D₅ und einen Widerstand R mit dem Summenpunkt 10 des Gleichspan=In the arrangement according to FIG. 2, terminal 6 is via a diode D ₅ and a resistor R with the summation point 10 of the DC voltage =

₅ _ BÄD ORIGINAL ₅ _ BÄD ORIGINAL

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nungsverstärkers A verbunden.voltage amplifier A connected.

Die zweite Anschlußklemme 7 ist über den Widerstand R _an den
Summenpunkt 10 angeschlossen. Zv;ischen Sumnenpunkt 10 und der
Ausgangsklemme 9 des Verstärkers Α_χ ist die Diode D angeordnet,
an die sich zur Ausgangskleirane 8 der Anordnung 4 hin die Diode
D2 anschließt. Zwischen Summenpunkt 10 und Ausgangskleirme 8 der
Anordnung sind ferner der Kondensator C und der Widerstand R_
angeordnet.The second terminal 7 is through the resistor R _to the
Sum point 10 connected. Zv; ical sum point 10 and the
Output terminal 9 of the amplifier Α _χ the diode D is arranged,
to which the diode is attached to the output cleavage 8 of the arrangement 4
D2 connects. Between the sum point 10 and output shields 8 of the
Arrangement are also the capacitor C and the resistor R_
arranged.

Die Anordnung nach Fig. 2 arbeitet im Hinblick auf den Regelkreis jThe arrangement according to FIG. 2 operates with regard to the control loop j

nach Tig, 1 wie folgt: Der Generator 2 liefert eine der Erregung |according to Tig, 1 as follows: The generator 2 supplies one of the excitation |

proportionale Klemmenspannung; eine beliebige Phase wird mit ' jproportional terminal voltage; any phase is denoted by 'j

Klemme 6 der Anordnung 4 verbunden; der zugehörige Strom wird jTerminal 6 of assembly 4 connected; the associated stream becomes j

über die Meßeinrichtung 3 in eine proportionale Spannung umge= IVia the measuring device 3 into a proportional voltage vice = I

wandelt und gegenphasig an die Anschlußklemme 7 der Anordnung > 4 gegeben.converts and is given in phase opposition to terminal 7 of the arrangement > 4.

Durch die Anordnung der Dioden D₁ und D₃ kann A nur in positi= | ver Richtung und nur dann ausgesteuert werden, wenn die Strom= ! summe I₁+ i₂ kleiner null ist. Sind die Spannungen U, an der j Anschlußklemme 6 und U₇ an der Anschlußklemme 7 gleichphasig ■ (Fig.4a) _f d.h. gibt der Generator reine Uirklast ab, so überwiegt! in der ersten Halbperiode die gleichgerichtete positive Genera= j torspannung U_ß. in der zweiten Halbperiode ist ü gleich null, I U₇ jedoch größer null j d.h. 3^+I₂ sind immer größer null, der | Verstärkerausgang Ughat deshalb den Wert null.Due to the arrangement of the diodes D ₁ and D ₃ , A can only be in positi = | ver direction and only controlled if the current =! sum I ₁ + i _{2 is} less than zero. If the voltages U, at j connection terminal 6 and U ₇ at connection terminal 7 are in phase ■ (Fig. 4a) _f ie if the generator is delivering pure real load, then predominates! in the first half period the rectified positive generator voltage U _ß . in the second half period, ü is equal to zero, but I U ₇ is greater than zero j that is, 3 ^ + I ₂ are always greater than zero, the | Amplifier output Ug therefore has the value zero.

Etwas anderes ergibt sich, wenn eine Phasenverschiebung zwischen jSomething different arises when a phase shift between j

der Spannung Ug und U₇ auftritt. In der ersten Halbperiode von !the voltage Ug and U ₇ occurs. In the first half of!

U₆ (Fig.4b) überwiegt nach wie vor ü_ß und der Verstärkerausgang jU ₆ (4b) predominates to j as ü _ß and the amplifier output

Ug bleibt auf dem Wert null. In der zweiten Halbperiode erscheint !Ug remains at the value zero. In the second half of the period!

nun jedoch eine negative Spannungszeitfläche zwischen t und " Inow, however, a negative voltage-time area between t and "I

t₂, deren Größe von dem Phasenwinkel und der Amplitude des Stro= I mes abhängt und den Verstärker Λ_χ positiv aussteuertet ₂ , the size of which depends on the phase angle and the amplitude of the current = I mes and controlled _{the amplifier Λ χ positively}

• ■ * BAD ORIGINAL• ■ * BAD ORIGINAL

— 6 -'- 6 - '

4Ό9817/-02404Ό9817 / -0240

BAD ORIGINAL - 7 -ORIGINAL BATHROOM - 7 -

Es entsteht am Ausgang 8 eine Irapulsreihe, die durch den Kondensator C geglättet v/ird zu der in Abb. 4b gezeigten Spannungs= form. Diese Spannung v/ird in den Punkt 5 des Regelkreiseingangs (Fig.l) geleitet und verursacht eine Senkung der Generatorer= regung, abhängig von der Phasenverschiebung zwischen Phasenspan= nung und Belastungsstrom der Phase sowie der Größe des Stromes selbst.An Ira pulse series arises at output 8, which is generated by the capacitor C is smoothed into the voltage form shown in Fig. 4b. This voltage is transferred to point 5 of the control loop input (Fig.l) and causes a reduction in the generator excitation, depending on the phase shift between phase span = voltage and load current of the phase as well as the size of the current itself.

Bei der Anordnung nach Fig. 3 wird die Diode D_ durch einen Transistor T ersetzt, V7odurch der Vorvri der stand J* um'den Strom-| verstärkungsfaktor B des Transistors T erhöht und die Verlust= leistung an R in gleichen FIaPe verkleinert werden kann. Die Diode Dg schützt den Transistor vor negativer Spannungsbean= spruchung, die Dioden D₃ und D₄ schützen den Verstärker Λ. vor unzulässiger Eingangsspannung.In the arrangement according to FIG. 3, the diode D_ is replaced by a transistor T, V7odurch the Vorvri the stood J * um'den Strom- | The gain factor B of the transistor T is increased and the power loss at R can be reduced in the same FIaPe. The diode Dg protects the transistor from negative voltage stress, the diodes D ₃ and D ₄ protect the amplifier Λ. against impermissible input voltage.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daP durch den direkten AnschluP der Phasenspannung eine dreiphasige. Transformation nicht notwendig ist; es kann deshalb eine eisen= lose Ausführung gewählt vrerden, deren Volunen sehr viel kleiner als die der bekannten Anordnung ist; weiterhin ist eine künst= liehe Phasendrehung für die Addition der erzeugten blindstrortnb= hängigen Spannungen für die Bildungen des Generatorppannungs-Istvertes nicht mehr notwendig. Die Statikspannung weist bei reiner Wirklast den Uert null auf.The advantages that can be achieved with the invention are that daP a three-phase voltage through the direct connection of the phase voltage. Transformation is not necessary; it can therefore be an iron = loose execution is chosen, the volume of which is much smaller than that of the known arrangement; furthermore is an artificial = borrowed phase shift for the addition of the generated blindstrortnb = dependent voltages for the formation of the generator voltage actual value not necessary anymore. With a pure active load, the static voltage has a value of zero.

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Claims

2252108 claims ί

Arrangement for generating a reactive current dependent DC voltage in a single or multi-phase AC voltage; system, which can be used as a display value or size for the voltage re =
success of a generator with changing inductive reactive load
serves, characterized _y that a gate before =! seen from a DC voltage amplifier (A); exists, where at the input sum point (10) a load = ^;

proportional voltage that is generated by a current transformer with Wi = \ resistance, with a direct current to the generator
phase voltage taken is compared in such a way that with j the same phase of the two voltages to be compared, ie! at Kirkload the DC voltage amplifier (A ₁ ) has the output value zero and with a phase shift the at =! the voltages to be compared, ie with inductive load! has an output = j value that increases with increasing phase shift. j

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that j

to compare those fed to the input sum point (10) = the voltages from the load current and terminal voltage of a generator phase are formed. j

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that j the terminal (6) to which the generator phase voltage is applied! directly via a series resistor (R,) with the on =! output sum point (10) leading terminal of the DC voltage = j amplifier (A ₁ ) is connected.

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that i between the terminal assigned to the generator voltage (6)
of the DC voltage amplifier (A.) and the input sum = \ point (10) a forward-biased diode (D ₅ ) j is provided. !

■. BAD ORIGINAL!

. - 8 - - '■ j

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Arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that
that between the input sum point (10) of the DC voltage

voltage amplifier (A) and its output (9) a diode. (D.)> is connected, the diode cathode with the amplifier =

output terminal (9) is connected that a diode (D ₂ ) zv; i = ■ j

see amplifier output terminal (9) and the output terminal. I.

(8) of the arrangement is provided, the diode anode rJt i the amplifier output terminal (9) is connected, since P each

a capacitor (C) and a resistor (Rl) between Ein = j

transition sum point (10) and the output.sk lemnie (8) der An = j

Order are provided and that between the input cycles;

of the DC voltage amplifier (A.) to protect against =]

Control of two anti-parallel arranged diodes (D-, D ₄ ) before = <

are seen. j

Arrangement according to claim 5, characterized in that \ the terminal (6) of the arrangement for connecting the Generatorpha =

sens voltage across a resistor (R) with the base of a!

Transistor (T.) is connected, the emitter of which is connected to the Ein = j

input sum point (10) of the DC voltage amplifier (A ₁ ) j

ι and via a resistor (R,) to the terminal (7) of the arrangement for connecting the load current proportional to voltage
is connected and its collector via a resistor! (R ₄ ) with the pole (U _g ) of a DC supply voltage source i

connected is. \

* ι

i Arrangement according to claim 6, characterized in that the base connection has a protective diode polarized in the reverse direction ^!

(Dg) is connected to ground. I.

BATH ORIGINAL

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