DE2446943A1

DE2446943A1 - Verfahren zur schnellen erfassung und auswertung von quadratischen mittelwerten von messgroessen in ein- oder mehrphasigen wechselstromnetzen und schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2446943A1
Application number: DE19742446943
Authority: DE
Inventors: Dierk Dr Ing Schroeder
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1974-10-02
Filing date: 1974-10-02
Publication date: 1976-04-15
Also published as: DE2446943C2; SE7510955L; SE408733B; NO144051C; NO144051B; NO753308L; BR7506382A; US4041370A; CH612020A5; CA1068824A

Description

BROWN, BOVEm & CIE ■ AKTIENGESELLSCHAFT _t ; , \ >

MANNHEIM . BROVv¹N BCVEHI

Mp.-Nr. 639/74 Mannheim, 30.9.1974

ZFE/P-Mn/Vo

Verfahr-en zur schnellen Erfassung und Auswertung von quadratischen Mittelwerten von Meßgrößen in ein- oder mehrphasigen ι Wechselstromnetzen und Schaltungsanordnung zur Durchführung des:

Verfahrens..,;.. _ι ^!

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur schnellen Erfassung und Auswertung von quadratischen Mittelwerten von elektrischen Meßgrößen in ein- oder mehrphasigen Wechselstromnetzen, wobei diese Meßgrößen als zeitabhängige Meßgrößen von Wechselstrom und/or'or ¥ech',slspannung des betreffenden Wechselstrom- ^! netzes vorliegen und in jeweils zwei zueinander um 90 phasenverschobene Zwischengrößen umgewandelt und in einer Rechenschaltung als analoge Gleichspannungssignale von Wirk-, Blindleistung oder Effektivwert von Wechselspannung oder Wechselstrom abgreifbar sind, sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des , Verfahrens.

Bei Einrichtungen, die die Blindleistungsaufnahme von Verbrauehern kompensieren oder unsymmetrischen Wirkleistungsbelastungen symmetrieren sollen, muß die Blind- und Wirkleistungsaufnahme des Verbrauchers möglichst schnell und genau ermittelt werden. Die Ermittlung der Wirk- und Blindleistungsaufnahme kann aus den Augenblickswerten der zeitabhängigen Verbraucherströme zu bestimmten Zeitpunkten und aus der Phasendifferenz der Nulldurchgänge der Viechseispannungen und Verbraucherströme geschehen. Dieses Meßverfahren eignet sich jedoch nur für oberschwingungsfreie Meßsignale und ist deshalb nicht geeignet für Verbraucher, bei denen die Meßsignale in hohem Maße Obersehwingungen enthalten.

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Beim sogenannten Leistungskomponentenverfahren, bei dem die Verbraucherspannung und der Verbraucherstrom miteinander multipliziert und das Produkt über eine bestimmte Zeitdauer integriert wird, ist die relativ lange Meßzeit nachteilig, die bei schnell wirkenden Anlagen die Dynamik ungünstig beeinflußt.

Aus der Zeitschrift "Technische Mitteilungen AEG - Telefunken"6i (1971) S. 327 ff ist ein Meßverfahren bekannt, bei dem die von der Wechselspannung und dem Wechselstrom des Wechselstromnetzes erhaltene Bezugssignale jeweils in zwei um 90 zueinander in der Phase versetzte Zwischengrößensignale umgewandelt werden. Für die Ermittlung der Wirkleistung aus diesen Zwischengrößen beispielsweise wird dann das nacheilende Stromsignal mit dem nacheilenden Spfoinungssiynal und das voreilende Spannungssignal mit dem voreilenden Stromsignal multipliziert, wodurch zwei Zwischentgrößensignale gebildet werden; nach der Summierung der beiden Signalzwischengrößen entsteht ein zeitunabhängiges, der Wirkleistung proportionales Gleichstromsignal. Nachteilig ist, daß bei oberschwingungsbehafteten Meßsignalen jede in diesem Signal enthaltene Frequenz berücksichtigt v/erden müßte und daß das dazugehörige Oberwellensignal um den bei der Grundfrequenz gewümschten Phasenwinkel gedreht werden muß. Schaltungen mit einem derartigen Übertragungsverhalten - konstanter Phasenwinkel im Gesamtfrequenzbereich bei konstantem Übertragungsverhältnis sind aber im sogenannten Echtzeitbetrieb nicht realisierbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Meßverfahren zu schaffen, das schnell Meßwerte liefert für einen Regelkreis,der die Blind- und/oder Wirklast eines ein- oder mehrphasigen Wechselstromnetzes überwacht, wobei die im Meßsignal auftretenden Oberschwingungen das Meßergebnis im stationären Betrieb nicht verfälschen sollen und auch Meß signale verarbeitet werden sollen, die selbst nicht oder deren erste Ableitung nicht stetig sind, sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.

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j Das srfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die analogen G lejdbspannungs signale einem nachgeschalteten Reg-

. ler mit Integralanteil zur Regelung einer Regelgröße als Sollwert zugeführt werden, daß der Sollwert mit einem anliegenden Istwert verglichen und das Differenzsignal von Sollwert und Istwert dem Regler zugeführt wird, daß der Regelsignalwert am Reglerausgang periodisch abgetastet und einem Stellglied zugeführt wird und daß eine Verstellung der Regelgröße im Verlauf einer oder im Verlauf von Bruchteilen der Periodendauer der Wechselstromnetzfrequenz erfolgt.

Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung ist dadurch gekemi- ; zeichnet, daß der Rechenschaltung ein Regelkreis zur Regelung einer elektrischen Größe des Wechselstromnetzverbrauchers alt Regelgröße nachgeschaltet ist, dem die analogen Gleichspannungssignale am Ausgang der Rechenschaltung als Sollwert zugeführt wanden, daß der Regler einen Integralanteil auf v/eist, daß das Reglersignal über eine Abtasteinrichtung mit einem Halteglied dem Stellglied zugeführt ist und daß eine Verstellung im Verlauf einer Periodendauer oder in einem Bruchteil der Periodendauer der

Wechselstromnetzfrequenz erfolgt.

Vorteilhafterweise wird dadurch eine fehlerfreie Mittelwertbildung der Signale des Sollwert- und Istwertsignals erzielt, denn jede Abweichung des Istwertmittelwerts vom Sollwertmittelwert führt zu einer Änderung des Ausgangssignals des Reglers und damit zu einer Aussteuerungsänderung des Stellgliedes.

Weitere technische Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles unter Zuhilfenahme der Zeichnungen näher er- ^; läutert.

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Es zeigen

Fig. 1 einen Verbraucher mit stark wechselndem Blindlastverhalten, dessen Leistungsfaktor von einem Regelkreis mit einschalfbarer Hilfsdrossel oder kurz- · schließbarem Streutransformator auf einem vorgebba-e ren Wert gehalten wird. ^:

Fig. 2 das Stromspannungsdiagramm des Verbrauchers mit parallel geschaltetem Streutransformator nach Fig.1,

Fig. 3 a,b,c jeweils ein Sollwertgeber zur Ermittlung von Sollwerten für die Blindleistungsregelung, Wirkleistungsregelung oder Effektivwertermittlung von Verbraucherlastspannung bzw. Laststrom in entsprechend -ausgebildeten Regelkreisen,

Fig. 4 eine bekannte Allpaß- Schaltungsanordnung zur Phasendrehung der Meßgrößensignale in den Sollwertgebern nach Fig.3*

Fig. 5a die beiden im Zündwinkelsteuergerät nach Fig.1 miteinander zu vergleichenden Spannungen,

Fig.5b u.c Strom-Spannungsverhältaisse im Steller der Schaltungsanordnung nach Fig*1.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Verbraucher bezeichnet, der über die Klemmen 2,3 mit Netzstrom versorgt wird. Dieses Wechselstromnetz kann einphasig sein, mit den Klemmen 2,3 können aber auch beispielsweise die Phasen R/Mp eines Drehstromnetzes verbunden sein. Überdies kann der Verbraucher 1 auch dreiphasig ausgebildet sein. Dem Verbraucher 1 ist eine Hilfsdrossel 4 über einen mit Thyristoren aufgebauten Steller 8 parallel geschaltet. Der Verbraucherstrom Iv wird im Stromwandler 5a, der Drosselstrom Ib in 5b gemessen und dem erfindungsgemäßen Sollwertgeber 6 zugeführt, in dem neben dem dem Meßsignal i (t) für den Verbraucherstrom auch das Meßsignal u (t) für die Verbraucherspannung

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verarbeitet wird. Am Ausgang des Sollwertgebers 6 entsteht eine Spannung χ , die dem Zündwinkelsteuergerät 7 .zugeführt wird, dessen Ausgänge 9a und b mit den entsprechenden Steuereingangen, 9a und b des Stellers 8 verbunden sind.

Die Regelung nach Fig. 1 arbeitet wie folgt: '

Um Spannungseinbrüche durch plötzlich auftretende Blindleistungsaufnahme durch den Verbraucher 1 zu vermeiden bzw. um den Leistungsfaktor konstant zu halten, wird ein in etwa konstanter Blindstrom I, _g«_ramt entnommen, indem in dem Zeitintervall nach dem Auftreten des Spannungsmaximums der Verbraucherspannung die . Thyristoren des Stellers 8 gezündet werden. Fließt beispielsweise ein Verbraucherstrom 1^, so fließt über die Thyristoren, _; an deren Stelle auch Triacs verwendet werden können, ein Blindstrom I, ^, wobei sich die beiden Ströme L· und L₃₁ zum Gesamtstrom I._1f__öe. addieren (Fig. 2).
ige»

Wird dagegen-vom Verbraucher 1 ein weniger großer Strom I _? entnommen, so .wird durch früheres Einschalten des aus Thyristoren 8 bestehenden Wechselstromstellers ein größerer Blindstrom I_v, entnommen, wobei der aus I₂ und I, ₂ resultierende Gesamtstrom von I„ gesamt dargestellt wird. Die geringfügige Änderung der Blindstromaufnahme ist durch die Änderung der Wirkstromaufnahme erforderlich, die.eine Änderung des Längsspannungsabfalls erzeugt. Durch eine geringfügige gegensinnige Änderung der Blind-

, Stromaufnahme kann auch diese Änderung des Längsspannungsabfalls kompensiert werden. Der dem Wechselstromnetz an den Klemmen 2,3

. entnommene Blindstrom ist demnach nahezu konstant, so daß plötzlich auftretender Bedarf an Blindleistung durch Verringerung des Steuerwinkels an den Thyristoren des Wechselstromstellers 8 kompensiert werden kann.

Hierfür ist es jedoch unbedingt notwendig, daß der Blindleistuqgs-' bedarf des Verbrauchers 1 festgestellt und rasch ausgewertet ,

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wird, wobei aus dem Meßsignal über den Sollwertgeber 6 der augenblickliche Blindleistungsbedarf ermittelt und dem Zündwinkel steuergerät 7 zugeführt wird, welches die Thyristoren des Wechselstromstellers 8 in Reihe mit der Hilfsdrossel 4 entspre chend beeinflußt (Fig.1).

Bei Sollwertgebern für die Eingabe Blindleistungs-, Wirkleistungsregelkzelße oder Spannungsregelkreise ist es wichtig, den Einfluß der Oberwellen im Meßsignal und den daraus resultierenden Fehler zu eliminieren.

Geht man beispielsweise davon aus, daß im Strom neben der Strom grundquelle ^₁ auch die dritte Oberschwingung 1, vorhanden ist, so ergibt sich bei der Multiplikation der nicht in der Phase gedrehten Größen von u(t) und i(t)
P(t) = 0,5 U₁ . I₁ (1-cos2o)t) + 0,5 U₁ I₃ (cos2cJt - 4oJt).

Das Ergebnis für in der Phase gedrehte, miteinander multiplizierte Signale von u(t) und i(t) lautet:

P 1=0,5.U₁.1₁ . (1 + cos2cJt) - 0,5 ύ., I₃ (x sin2oH + x .sin4o)t y cosaiät - y, coscOt)

Die Faktoren χ und y sind verursacht durch die Phasendrehung bei der Oberschwingung 3&)t, die nicht 90° beträgt.

Werden die beiden Wirkleistungen ρ und P addiert, so ergibt sich ein konstanter Wert, der von der Grundschwingungswirkleistung bestimmt wird und ein Anteil, der von der dritten Qberschwingung I₃ im Laststrom verursacht wird. Der Anteil, der von der dritten Oberschwingung I^ im Strom hervorgerufen wird, verursacht im resultierenden Leistungssignal ein Signal mit der doppelten Netzfrequenz und ein Signal mit der vierfachen Netzfrequenz. Werden nun diese beiden Oberschwingungssignale mit

α 7 «·

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j -⁷-

dem "Istwert verglichen und wird das Differenzsignal einem Reg- ; ler 14 (Fig.3a) mit einer rein integralen Übertragungsfunktion zugeführt, dann wird das Ausgangssignal des Reglers 14 ein konstantes Signal sein, dem Oberschwingungssignale mit den Frequen zen 2 φ und 4<3 überlagert sind. Diese Oberschwingungssignale am Ausgang des Reglers werden allerdings gegenüber dem Eingangssij gnai abgeschwächt und sind proportional ü^. i, bzw. ü^. I^

"Wird nun dieses mit einem wesentlich kleineren Oberschwingungsgehalt behaftete Signal einem Stellglied 8 (Fig.1) zugeführt, das eine Abtasteinrichtung aufweist oder daß von der eigenen Beschaffenheit her, beispielsweise durch Ausbildung als Zündwinkelsteuergerät 7 das Ausgangssignal des Reglers abtastet, -~o wird eine fehlerfreie Mittelwertbildung der Signale von Sollwert und Istwert erzielt, denn jede Abweichung des Istwert-Mittelwerts vom Sollwert-Mittelwert führt zu einer Änderung des Ausgangssignals χ des Reglers 14 und damit zu einer Aussteuerungsände -

rung d_v (Fig.5a) des Stromrichter-Stellgliedes 8. ^ce

Das Wesentliche an dem erfindungsgemäßen Sollwertgeber 6(Fig.1, Fig.3a - c) ist, daß den aus dem Stand der Technik an sich bekannten Auswerte einrichtungen zur Ermittlung des Blindleistungs-j Wirkleistungs-Bedarfs- oder der Effektivwerte von Laststrom oder Lastäpannung ein Regler 14 (Fig.3c) mit integralem Verhalten nachgeschaltet ist, wodurch der Einfluß der Oberwellen in den Meßgrößensignalen i(t), u(t) verringert wird. Der Regler 14 braucht nicht eine rein integrale Übertragungsfunktion aufzuweisen, sondern kann auch als PI-Regler oder PID-Regler ausgebildet sein.

Der Sollwertgeber 6 nach Fig. 1 ist in Fig. 3a schaltungsmäßig für die Ermittlung der Blindleistungsaufnahme des Verbrauchers 1

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aufgezeichnet. -Die beiden elektrischen Meßgrößen i(t), u(t) des Laststroms bzw. der Lastspannung des Verbrauchers 1 werden jeweils zwei Phasengliedern 11 bzw. 12 zugeführt, welche die Phase des Strommeßsignals- bzw. des Spannungsmeßsignals gegenüber dem gemessenen Lastbezugssignal i(t), u(t) um 45° vor bzw. um 45° zurückdrehen. Dies wird durch eine an sich bekannte Allpaßschaltung erreicht, welche rück- und vordrehende Phasendrehglieder und 11 in sich vereint, wie sie in Fig.4 aufgezeigt ist. Zur Ermittlung der Blindleistung wird das vorgedrehte Spannungssignal u beispielsweise mit dem zurückgedrehten Stromsignal i und das vorgedrehte Stromsignal i mit dem zurückgedrehten Spannunga» signal u in einem Multiplikator 12 multipliziert. Von dem als Zwischengröße vorliegenden multiplik;->tiven Signal u . i wird dann die zweite als multiplikatives Signal u . i vorliegende Zwischengröße subtrahiert. Das Differenzsignal im Sammelpunkt am Ausgang der Multiplikatoren 12 stellt eine analoge Gleichspannung dar, welche proportional zur augenblicklichen Blindleistungsaufnahme u. i. sin des Verbrauchers 1 (Fig.1) ist. Von diesem Signal, das den Sollwert für den Blindleistungsregelkreis in Fig.1 darstellt, wird der Istwert abgezogen und dem Regler 14 mit integralem Anteil zugeführt.

In gleicher Weise wie die Berechnung der Blindleistung kann dia Berechnung der Wirkleistung erfolgen_? wofür eine Schaltungsanordnung in Fig.3b gezeigt ist.

Wesentlicher Teil der Erfindung ist die Einfügung des Reglers der einen integralen Anteil neben seinen sonstigen Eigenschaften aufweisen muß. Wichtig ist auch die Abtastung des Reglerausgangssignals χ . die durch eine besondere (nicht gezeigte) Abtasteinrichtung mit Halteglied, wie es beispielsweise ein Zündwinkelsteuergerät darstellt, erfolgen kann. Das so erhaltene Ausgangssignal des Reglers kann über das Zündwinkelsteuergerät

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ι -

j für die Betätigung eines netzgeführten Stellgliedes vorgesehen werden. Dadurch wird eine netzsynchrone Abtastung des Ausgangssignals χ Reglers erzielt, wobei die Integrationszeit der Abtastzeit entspricht. Bei phasenweiser Betrachtung in Abhängig-

' keit von der Schaltung des netzgeführten Stellgliedes ist die Integrationszeit gleich der Hälfte der Schwingungsdauer der

; Grundschwingung des Netzes oder gleich einer Schwingungsdauer ; der Grundschwingung.

Analog zur Berechnung der Blindleistung kann die Ermittlung der : Wirkleistung aus i (t), u (t) erfolgen, für die eine Schaltung in 3b gezeigt ist.

Statt der Drenung der Meßsignale + 45° gegenüber dem Bezugssi- gnal i (t), u (t) im Netz können auch andere Kombinationen von Phasendrehungen gewählt werden. Beispielsweise können die nicht gedrehten Meßsignale i (t), u (t) miteinander multipliziert werden; das entstehende multiplikative Signal ist dann die erste Zwischengröße. Die zweite Zwischengröße wird erhalten, indem sowohl das Meßsignal der Spannung u (t) als auch das Meßsignal des Stroms i (t) um einen YJinkel&oO = Jf/ζ oder Δ c£< TT/Z verzögert werden. Von diesen verzögerten Meßsignalen von Strom und Spannung werden die jeweiligen nicht verzögerten Meßsignale subtrahiert. Durch eine geeignete Verstärkung der nicht verzögerten und der verzögerten Meßsignale weist das resultierende Meßsignal eine Phasenumdrehung von (1/2 auf. Der Vorteil dieser Variante besteht nun darin, daß die dynamischen Eigenschaften des Meßsystems und damit die dynamischen Eigenschaften des Transienten Fehlersignals bei Übergangsvorgängen beeinflußbar sind. Das Ausgangssignal χ des Reglers 14, der einen Integralanteil in der Übertragungsfunktion aufweist, wird einem Zündwinkelsteuergerät 7 zugeführt, wo es als Referenzspannung für die Auslösung der Zündimpulse für das Stellglied dient (Fig.5a).

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Ihdöa-Zündwinkelsteuergerät läuft \om Zeitpunkt T/4 bzw. 3T/4 des Spannungsmaximums der Wechselspannung u (t) ein Spannungserzeuger an, der beispielsweise eine Dreieckspannung u bildet, die stetig anwächst und beim Erreichen des Wertes der Referenzspannung x_e zum Zeitpunkt t-, beispielsweise einen Zündimpuls für die Thyristoren 8 des Wechselstromstellers abgibt. Beim Nulldurch-

, gang der Wechselspannung u (t) wird auch die Dreiecksspannung u wieder, zu Null. Erst beim nächsten Spannungsmaximum, dem negativen Spannungsmaximum bei 3 T/4 wächst die Dreiecksspannung u wieder an und der Vorgang wiederholt sich. Die Zeitdauer zwischen den beiden Zündimpulsen beträgt im vorliegenden Beispiel T/2. Dies bedeutet, daß das Ausgangssignal χ des Reglers 14 jeweils nach der halben Periode der Grundschwingung des Netzes abgetastet wird und daß die Mittelwerte von Soll* und IstwerL verglichen werden. Stimmen die .beiden Mittelwerte nicht überein, dann wird der Regler 14 das Ausgangssignal χ solange verändern* bis die Mittelwerte-von Soll- und Istwert übereinstimmen (Aus~ steuerungsänderurig d zum Zeitpunkt t, ).

In Fig. 3c werden entsprechend zur Ermittlung des Effektivwertes der Spannung zwei gegeneinander um 90° phasenverschobene Spannungssignale u_r»u gebildet, die mit sich selbst multipliziert jeweils das Quadrat des voreilenden und nacheilenden Span-

2 nungssignals u,_,u_ ergeben, wobei die in beiden Quadrate u

2 ^r *

u summiert und. die Summe radiziert wird, so daß sich der Effektivwert u der Spannung u (t) ergibt. Für einen Spannungsregelkreis kann diese dem Effektivwert der Verbraucherspannung proportionale Meßspannung einem Regler 14 mit integralem Anteil (Fig.3c) zugeführt werden und über ein (nicht gezeigtes) Zündwinkelsteuergerät ein Stromrichterstellglied betätigen.

Durch die in Abbildung 3a»c gezeigten Sollwertgeber wird es ermöglicht, im Zusammenhang mit einem Blindleistungsregelkreis

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ι nach Fig.1 oder (nicht gezeigten) Regelkreisen für Wirkleistung und Spannung als Regelgrößen eine Meßwerterfassung zur schnellen Ermittlung des Sollwertes einzusetzen. Das Gesamtsystem von Sollwertgeber und Regelkreis arbeitet unabhängig vom Oberschwingurgagehalt im stationären Betrieb fehlerfrei.

; Das erfindungsgemäße Meßverfahren und die Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Meßverfahrens zur Sollwertvorgabe von entsprechend eingerichteten Regelkreisen beschränkt sich nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel in Fig.1; vielmehr ist eine

. Verwendung für alle Steuerungs- und Regeleinrichtungen möglich, bei denen es auf eine schnelle, genau und sichere Erfassung des quadratischen Mittelwertes bei Verbrauchern mit oberschwingungshaltigen Signalen ankommt wie beispielsweise Blindleistungserfassung, Wirkleistungserfassung, Effektivwerte von Strom und Spannung, Blindstromerfassung und Wirkstromerfassung. Dies gilt ebenso für abtastende Stellglieder, die statt der Pulszahl ρ = 2 die Pulszahl ρ = 1 aufweisen. Bei Stellgliedern mit Pulszahlen p>2 gilt die Aussage der absoluten Fehlerfreiheit bei der Mittelwertbildung angenähert,wobei auch bei Integration nicht über die halbe Schwingungsdauer oder die ganze Schwingungsdauer der Fehler gering ist, da durch die Integration im Regler der im Sollwert enthaltene Oberschwingungsfehler verringert wird.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung liegt darin, daß die notwendige Mittelwertbildung des Sollwerts im Regler geschieht und daß sich somit die Zeiten für die Mittelwertbildung des Sollwerts und die Regelzeit des Regelkreises nicht unabhängig voneinander linear addieren.

Anstelle der in Fig.1 gezeigten Hilfsdrossel 4 mit dem aus den , Thyristoren bestehenden Wechselstromsteller 8 kann dem Verbrau-^:- eher 1 auch ein anders gearteter Blindwiderstand parallel oder ■ in Serie geschaltet werden, der über steuerbare Ventile, Schal-

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ter oder vorzugsweise Steller bei Bedarf parallel geschaltet bzw. bei Serienschaltung überbrückt wird. Es kann sich bei diesen Blindwiderständen um Streutransformatoren zur Beeinflussung des Leistungsfaktors handeln. Als Stellglied kommen aber auch Blindstronrichter, zwangslöschbare Drehstrombrücken u.a. m in Frage, welche über ein entsprechend ausgebildetes Zündwinkelsteuergerät den Leistungsfaktor bzw. die Spannung auf einen vorgebbaren Wert halten.

Ferner ist der Sollwertgeber für Regelkreise verwendbar, deren Stellglied entweder ein netzgeführter Stromrichter, ein selbstgeführter Stromrichter oder ein lastgeführter Stromrichter ist.

Der Erfindungßgedanke beschränkt sich nicht auf Regelkreise für die Regelung von Spannung, Strom und Leistung bei elektrischen Verbrauchern, sondern ist auch anwendbar auf nichtelektrische Meßgrößen, die in elektrische Größen umgewandelt und einer Auswertung unterworfen werden.

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Claims

Ansprüche ' ^!

1J Verfahren zur schnellen Erfassung und Auswertung von quadratischen Mittelwerten von elektrischen Meßgrößen in ein- oder; mehrphasigen Viechseistromnetzen, wobei diese Meßgrößen als , zeitabhängige Meßgrößen von Wechselstrom und/oder Wechselspannung des betreffenden Wechselstromnetzes vorliegen und i in jeweils zwei zueinander um 90° phasenverschobene Zwischengrößen umgewandelt und einer Rechenschaltung zugeführt werden, an deren Ausgang je nach verwendeter Rechenschaltung analoge: Gleichspannungssignale von Wirk-, Blindleistung oder Effektivwert von Wechselspannung oder Wechselstrom abgre.li bar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die analogen Gleichspannungssignale einem ^fnachgeschalteten Regler (14) mit Integralanteil zur Regelung einer Regelgröße als Sollwert zugeführt werden, daß der Sollwert mit einem anliegenden Istwert verglichen und das Differenzsignal von Sollwert und Istwert dem Regler (14) zugeführt wird, daß der Regelsignalwert (x ) am Reglerausgang periodisch abgetastet und einem Stellglied zugeführt wird und daß eine Verstellung der Regelgröße im Verlauf einer oder im Verlauf von Bruchteilen der Periodendauer der Wechselstromnetzfrequenz erfolgt.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechenschaltung (10,11,12) ein Regelkreis zur Regelung elektrischer Größen

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des Wechselstromnetzverbrauchers als Regelgröße nachgeschali tet ist, dem die analogen Gleichspannungssignale am Ausgang

' der Rechenschaltung (11,12) als Sollwert zugeführt sind, daß j der Regler (14) einen Integralanteil aufweist, daß das Regel- ; signal (x_a) über eine Abtasteinrichtung (7) dem Stellglied(8)

ι e

zugeführt ist und daß eine Verstellung der Regelgröße durch

das Stellglied im Verlauf einer Periodendauer (T) oder in

einem Bruchteil der Periodendauer der Wechselstromnetzfre- ! - ·

quenz erfolgt..

[ 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, . daß die der Rechenschaltung (11,12) zugeführten zeitabhängi-

. gen Meßgrößen von Wechselstrom und/oder Wechselspannung einem entsprechenden Bezugssignal (u (t),i (t) aus dem Wechsels tr Ginnet ζ um einen bestimmten Winkel vor- und/oder nach eilen_f wobei die gebildeten beiden Zwischengrößen von Wech-

! selstrom bzw. Wechselspannung eine Phasenverschiebung von 90° zueinander aufweisen.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekenn- -. zeichnet, daß der Regler (14) als Integral-Regler ausgebil- : det ist.

5« Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekenn- [ zeichnet, daß der Regler (14) als PI-Regler ausgebildet ist.

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6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekenn-

j zeichnet, daß der Regler (.1.4) als PID-Regler ausgebildet ist.

I ι

j 7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch I gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung als Zündwinkel- ι

steuergerät (7) ausgebildet ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch

i !

gekennzeichnet, daß als Stellglied (8) eine aus einer oder ' mehreren elektrischen steuerbaren Ventilen bestehende Strora-I richteranordnung vorgesehen ist. ■ :

j '

ι 9· Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2-7» dadurch gekennzeichnet, daß als Stellglied (8) eine aus einem oder mehreren steuerbaren elektrischen Ventilen gebildete Schaltvorrichtung vorgesehen ist.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Stromrichteranordnung ein als Blinds tr osiricht er ausgebildeter Umrichter mit Zwangskommutierung vorgesehen^ist.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Stromrichteranordnung ein lastgeführter Umrichter

; vorgesehen ist.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

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daß als Stromrichteranordnung ein netzgeführter Stromrichter ; vorgesehen ist. ι

! 13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,'

ι daß die Strumrichter©nordnung als Umrichter mit Zwangskomrautierung in Drei-Phasen-Brückenschaltung (ZDB) ausgebildet

' ι

ist.

14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die Pohaltvor^ichtung als Halbleitersteller mit Thyristoren ausgebildet ist.

15· Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbieitersteller aus wenigstens zwei zueinander antiparallel geschalteten Thyristoren bzw, einem Triac besteht.

16. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch ge·»· kennzeichnet, daß der Halbleitersteller (8) in Reihe mit einem Blindwiderstand geschaltet ist.

17. Schaltungsanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Blindwiderstand als Hilfsdrossel (4) ausgebildet ist.

! 18. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch ge-

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Kennzeichnet, daß der Halbleitersteller (8) parallel zu der j Sekundärspule eines zum Verbraucher parallel angeordneten

i · ι

: Streutransformators geschaltet ist. '

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j 19. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2-18, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Stellgliedes in Ab-

hängigkeit von einem im Wechselstromnetz vorgebbaren Leistungsfaktor erfolgt.

I . ■ ■

^!20. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2-18, dadurch ! gekennzeichnet, daß die Verstellung des Stellgliedes in Abhängigkeit von einer im Wechselstromnetz vorgebbaren Spannung erfolgt.

21. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 20, da-

durch gekennzeichnet, daß eine Verstellung innerhalb der Hä3f- ; te der Periodendauer (T) der Netzwechselstromfrequenz er folgt.

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