DE4221910A1 - Schalteranordnung zur automatischen spannungsregelung unter beruecksichtigung von blindleistung - Google Patents

Schalteranordnung zur automatischen spannungsregelung unter beruecksichtigung von blindleistung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur automati­ schen Spannungsregelung für eine Wechselstrom-Hochleistungs­ quelle und bezieht sich insbesondere auf eine Schaltungsan­ ordnung zur automatischen Spannungsregelung unter Berücksich­ tigung von Blindleistung, bei der ein Schaltteil an einem Ausgangsanschluß eines Inverters vorgesehen ist, derart, daß bei übermäßiger Erzeugung von Blindleistung infolge einer Veränderung der mit dem Ausgangsanschluß verbundenen Last der Schaltteil so ansteuerbar ist, daß er die Ausgangsspannung stets auf einem gleichbleibenden Niveau hält.
Die Übertragung von Spannungen über Inverter geschieht bei Geräten zur unterbrechungsfreien Versorgung mit Wechselstrom, Geräten zur automatischen Einstellung von Wechselspannung und Regelgeräten für Wechselstrommotoren.
Bei der Übertragung der Wechselstromleistung über den Inver­ ter weist die Leistung infolge der Eigenschaften des Inver­ ters Oberwellenkomponenten auf. Im Falle eines Thyristor-In­ verters großer Leistung bei niedriger Frequenz von über 50 kVA ist an einem Ausgangsanschluß des Inverters eine ferrore­ sonante Schaltungsanordnung zur Einstellung der Spannung am Ausgangsanschluß vorgesehen.
Jedoch können in der ferroresonanten Schaltungsanordnung in­ duktive Bauelemente des Resonanzkreises durch einen großen Kreisstrom bei leichter Belastung zum Abbrennen gebracht wer­ den, und daher wird zur Vermeidung dieses Risikos eine ge­ trennte Kühleinrichtung benutzt. Dennoch bestehen weiterhin Schwierigkeiten wegen des niedrigen Wirkungsgrades und der geringen Betriebssicherheit; es treten häufig Störungen auf.
Ferner müssen bei Verwendung der ferroresonanten Schaltungs­ anordnung wegen der Ferroresonanz stets induktive Bauelemente vorgesehen werden, um gegen Schäden durch Überhitzung zu schützen, und das induktive Bauelement muß in regelmäßigen Zeitabständen ersetzt werden, was viele Unannehmlichkeiten mit sich bringt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend be­ schriebenen Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Dabei soll in einer Schaltungsanordnung zur automatischen Spannungsregelung unter Berücksichtigung von Blindleistung anstelle der Ferroresonanz-Schaltung ein getrennter Schalt­ teil und Schaltungsanordnungen zum Regeln dieses Schaltteils mit einem bekannten Impulskommutierungs-Thyristor-Inverter verwendet werden, um instabile Leistungsausgänge infolge Ver­ änderungen der Blindleistung im herkömmlichen Impulskommutie­ rungs-Thyristor-Inverter zu verhindern, derart, daß stabili­ sierte Ausgangsspannungen abgebbar sind.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaltungsanordnung zur automatischen Spannungsregelung, die ein Tiefpaßfilter zum Filtern von an eine Last anzulegenden Ausgangsspannungen eines Inverters aufweist, eine proportio­ nale Integrierschaltung zum proportionalen Integrieren der Differenz zwischen der Ausgangsspannung und der Bezugsspan­ nung umfaßt, eine Dreieckwellenausgang-Schaltung zum Erzeugen einer ersten Dreieckwelle und einer zweiten Dreieckwelle, die um 90° phasenverschoben sind, eine Vergleichsschaltung zum Vergleichen des Ausgangs von der proportionalen Integrier­ schaltung mit der ersten und der zweiten Dreieckwelle, einen Inverter zum Regeln der Wirkleistung entsprechend den Ausgän­ gen vom ersten Vergleicher der Vergleichsschaltung, und eine Blindleistung-Regelschaltung zum Regeln der Blindleistung aufgrund von Veränderungen der Last entsprechend den Ausgän­ gen vom zweiten Vergleicher der Vergleichsschaltung.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine herkömmliche Schaltungsanordnung eines Impuls­ kommutierung-Thyristor-Inverters,
Fig. 2 Wellenformen der Treibersignale zum Ansteuern des herkömmlichen Impulskommutierung-Thyristor-Inver­ ters,
Fig. 3 Wellenformen der Ausgangsspannung des herkömmlichen Impulskommutierung-Thyristor-Inverters,
Fig. 4A bis 4C Spannungs- bzw. Strom-Wellenformen bei Anstei­ gen der Blindleistung im herkömmlichen Impulskom­ mutierung-Thyristor-Inverter,
Fig. 5 einen Schaltplan eines Schaltteils zur Verwendung in der Schaltungsanordnung zur automatischen Span­ nungsregelung mit Blindleistungsregelung gemäß der Erfindung,
Fig. 6 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung zur automatischen Spannungsregelung mit Blindleistungs­ regelung gemäß der Erfindung,
Fig. 7 Wellenformen je von hauptsächlichen Bauelementen der Schaltungsanordnung zur automatischen Span­ nungsregelung gemäß der Erfindung,
Fig. 8 ein Blockschaltbild eines Signalausgang-Teils und eines Schaltteils in der Schaltungsanordnung zur automatischen Spannungsregelung mit Blindleistungs­ regelung gemäß der Erfindung, und
Fig. 9 Wellenformen der mit der Schaltungsanordnung zur automatischen Spannungsregelung mit Blindleistungs­ regelung gemäß der Erfindung erzeugten Ausgangs­ spannung.
Die Erfindung verwendet den herkömmlichen Impulskommutierung- Thyristor-Inverter, und die Arbeitsweise dieses Thyristor- Inverters und die damit verbundenen Schwierigkeiten werden zusammen mit den Lösungen beschrieben.
Der im Schaltplan der Fig. 1 dargestellte Impulskommutierung- Thyristor-Inverter weist eine Gleichstrom-Leistungsquelle Vs auf, einen elektrisch isolierten Transformator T, Thyristoren Th1 bis Th4, Dioden D1, D2 und D3, einen Kondensator C, ein in Reihe geschaltetes induktives Bauelement L und ein Tief­ paßfilter 500.
Die Arbeitsweise dieser Schaltungsanordnung ist gemäß Fig. 2 folgende: Fig. 2 zeigt Wellenformen von Impulsen zum Ansteu­ ern der Thyristoren Th1 bis Th4. Der Impuls P1 treibt den Thyristor Th1, Impuls P2 den Thyristor Th2, Impuls P3 den Thyristor Th3 und Impuls P4 den Thyristor Th4.
Wenn die Thyristoren Th1, Th2 und Th3 von den zugehörigen Impulsen P1, P2 und P3 angesteuert sind, wird die Gleich­ stromleistung Vs von der positiven Quellenklemme "+" über die Anschlüsse F und E des Transformators T, die Thyristoren Th1, Th2 und Th3 und das induktive Bauelement L an die "-"-Kathode der Gleichstrom-Leistungsquelle Vs angelegt.
Unter diesen Bedingungen wird ein Teil der Gleichspannung Vs über den Thyristor Th2 an den Kondensator C angelegt, und sobald das Ladungsniveau das Zweifache der Gleichstrom-Lei­ stungsquelle Vs erreicht hat, wird der Thyristor Th2 ge­ sperrt. Ferner wird zum Zeitpunkt t1 der Thyristor Th4 ange­ steuert und der Thyristor Th3 gesperrt.
Es fließt daher ein Resonanzstrom vom Kondensator C durch den Thyristor Th4 und das induktive Bauelement L zur Diode D1, und aufgrund des erhöhten Stroms wird im induktiven Bauele­ ment L mehr Energie gespeichert.
Wenn der Resonanzstrom ab dem Zeitpunkt abnimmt, in dem die Zwischenklemmenspannung des induktiven Bauelements L mit der negativen Gleichspannung Vs gleich wird, wird die im indukti­ ven Bauelement L gespeicherte Energie über eine Sekundärwick­ lung und die Diode D3 an den positiven Anschluß "-" der Gleichstrom-Leistungsquelle Vs abgegeben, wodurch Energiever­ lust erzeugt wird.
Im Zeitpunkt t2 sind alle Thyristoren Th1 bis Th4 unterbro­ chen, und im Zeitpunkt t3 werden die Thyristoren Th1, Th2 und Th3 angesteuert, derart, daß der Strom über die Anschlüsse F und G des Tranformators T, die Thyristoren Th2 und Th4 und das induktive Bauelement L an den negativen Anschluß "-" der Gleichstrom-Leistungsquelle Vs angelegt wird, wodurch die Ausgangsspannung von der Sekundärseite des Transformators T umgerichtet wird. Unter diesen Bedingungen wird der Thyristor Th2 aus dem Durchlaßzustand zum Speichern der kommutierten Energie in einen natürlich bzw. frei kommutierten Zustand umgeschaltet, wenn der Ladestrom des kommutierenden Kondensa­ tors C auf Null absinkt.
Gemäß Fig. 3 kann der Impulskommutierung-Thyristor-Inverter den Leitfähigkeitsverzugswinkel des Thyristors und den effek­ tiven Spannungswert beeinflussen.
Um die an die Last angelegte Spannung zu einer Sinuswelle zu formen, weist ein Tiefpaßfilter ein induktives Bauelement L1 und einen Kondensator C1 auf, weil der Ausgang vom Impulskom­ mutierung-Thyristor-Inverter eine Vielzahl von Oberwellenkom­ ponenten enthält.
Bei niedrigem Leistungsfaktor (cos R) der Last wird hier die Blindleistung im Tiefpaßfilter gegenüber der Leistungsaufnah­ me der Last erhöht, und gleichzeitig wird die Größe der Aus­ gangsleistung erhöht und erzeugt verzerrte Spannungswellen.
Wegen des Einflusses einer solchen Blindleistung erhält die Ausgangsspannung von den Sekundäranschlüssen des Transforma­ tors T die in Fig. 4A dargestellte Form, und der Ausgangs­ strom erzeugt eine Wellenform gemäß Fig. 4B, die im Vergleich mit einer Frequenz einer Normalspannung sehr viele Oberwel­ lenkomponenten enthält.
Ferner hat die Ausgangsspannung V0 gemäß Fig. 4C eine ver­ zerrte Wellenform, die sehr viele Oberwellenkomponenten ent­ hält, und an die ungleichnamigen Anschlüsse der Last wird aufgrund eines Qualitätsfaktors und wegen der Wellenform der Blindspannung aus dem vom induktiven Bauelement L1 und dem Kondensator C1 gebildeten Tiefpaßfilter 500 eine Spannung mit der verzerrten Wellenform angelegt. Unter diesen Bedingungen läßt sich der Maximalwert Vm einer Ausgangsspannung vom Stan­ dardwellen-Bauteil, die an die ungleichnamigen Anschlüsse der Last angelegt wird, folgendermaßen ausdrücken:
worin V1 die Klemmenspannung der Sekundärseite des Transfor­ mators T und Ro einen Wirkwiderstand der Last darstellt.
Wenn an die Lastanschlüsse eine Wechselspannung, ausgedrückt durch Vo=Vm sin wt, angelegt wird, und angenommen wird, daß ein Strom io=Im sin (wt-R) fließt, dann läßt sich eine Au­ genblicksleistung P durch das Produkt aus Spannung und Strom folgendermaßen ausdrücken:
P = Vo × io = Vm sin wt × Im sin (wt - R)
Ist der Phasenwinkel zwischen Spannung und Strom R ist, läßt sich die Wechelstrom-Augenblicksleistung durch die Summe aus einer konstanten Leistung mit dem Wert
und einer Leistung mit einem Wert
die mit der Zeit auf doppelte Frequenz veränderbar ist, ausdrücken.
Wie sich aus der vorstehenden Gleichung 1 ergibt, ändert sich daher die Wechselstromleistung entsprechend dem Wirkwider­ stand der Last Ro und der Zeit t, und die Leistung P ist Au­ genblicks-Wechselstromleistung.
Entsprechend der vorstehenden Gleichung 2 wird die Augen­ blicksleistung P durch das Produkt aus Spannung und Strom ausgedrückt, und die Augenblicksleistung P ist abhängig vom Phasenwinkel R zwischen der Spannung und dem Strom, wobei der Phasenwinkel R entsprechend der Größe und der Art der Last bestimmt ist.
Daher läßt sich die Wechselstromleistung aus dem Mittelwert jeder Periode (Winkel 2π im Bogenmaß) der Augenblicksleistung nach Gleichung 1 ermitteln.
Der erste Term der Gleichung 2 ist bei einem gegebenen Pha­ senwinkel R konstant, und der zweite Term hat einen Mittel­ wert 0 für jede Periode, weil die Leistung auf doppelte Fre­ quenz geändert ist.
Gemäß Fig. 4 sind die Augenblicksleistungen zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 und den Zeitpunkten t1 und t2 gegenein­ ander versetzt, und daher ist die Wechselstromleistung Null.
Im Intervall zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 wird die Lei­ stung vom Leistungsquellenanschluß an die Last angelegt, und im Intervall zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 wird die Lei­ stung von der Last an den Leistungsquellenanschluß zurückge­ leitet.
Daher erzeugt die Ausgangsspannung nicht nur die verzerrte Wellenform, die sehr viele Oberwellenkomponenten enthält, sondern verändert sich auch durch empfindliches Ansprechen auf die Größenänderung der Last.
Die Erfindung verwendet den vorstehend beschriebenen Impuls­ kommutierung-Thyristor-Inverter, bei dem die während des Zeitintervalls (t1-t2) zur Leistungsquelle rückgeleitete Blindleistung durch das Tiefpaßfilter so geregelt wird, daß die Spannung trotz der Anderungen der Last konstant gehalten wird, und daß an die Last eine Ausgangsspannung in nahezu Sinuswellenform angelegt werden kann.
In Fig. 5 ist ein Schaltteil 10 der automatischen Regelschal­ tungsanordnung mit Berücksichtigung von Blindleistung gemäß der Erfindung dargestellt.
Vor Anlegen der Spannung V1 vom herkömmlichen Impulskommutie­ rung-Thyristor-Inverter an die Last wird die Spannung durch das vom induktiven Bauelement L1 und dem Kondensator C1 ge­ bildete Tiefpaßfilter 500 gefiltert und dann an die Last an­ gelegt. Zur Regelung der Blindleistung entsprechend den Ände­ rungen der Last verwendet die Erfindung jedoch das aus Thyri­ storen Th5 und Th6 bestehende Schaltteil 10.
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, darstellend die Schaltungs­ anordnung zur automatischen Spannungsregelung mit Blindlei­ stungsregelung gemäß der Erfindung, und diese Schaltungsan­ ordnung regelt die Blindleistung durch Regelung des Schalt­ teils 10 und des Impulskommutierung-Thyristor-Inverters.
Die Schaltungsanordnung zur automatischen Spannungsregelung mit Blindleistungsregelung gemäß der Erfindung umfaßt einen proportionalen Integrator 100, einen Dreieckwellen-Generator 200, eine Vergleichsschaltung 300, eine Blindleistungs-Regel­ schaltung 400, einen herkömmlichen Impulskommutierung-Thyri­ stor-Inverter INV, der nachfolgend als "Inverter" bezeichnet wird, und ein Tiefpaßfilter 500.
Der proportionale Integrator 100 führt proportionale Integra­ tionen der Differenz zwischen einer Bezugsspannung Vr und einer Ausgangsspannung Vo von der Blindleistungs-Regelschal­ tung 400 durch. Die Schaltungsanordnung 100 umfaßt eine Ad­ dierschaltung 30 mit einem Rückkopplungsteil 20 zum Rückfüh­ ren des Ausgangs von der Blindleistungs-Regelschaltung 400. Die Bezugsspannung Vr wird an die Addierschaltung 30 ange­ legt, derart, daß die Addierschaltung 30 eine Differenz (ΔV) zwischen der Bezugsspannung Vr und der Ausgangsspannung Vo′ des Rückkopplungsteils 20 abgeben kann. Die Ausgangsspannung (ΔV) von der Addierschaltung 30 der proportionalen Integrier­ schaltung 100 wird einem proportionalen Integrator 40 zuge­ leitet.
Die Dreieckwellen-Generierschaltung 200 umfaßt einen Signal­ generator 50 zum Erzeugen sphärischer Wellen mit einer vor­ bestimmten Länge und einen ersten und einen zweiten Dreieck­ wellen-Generator 60 bzw. 70 zum Umformen der sphärischen Wel­ len in Dreieckwellen zum Erzeugen erster und zweiter Dreieck­ wellen.
Die beiden Dreieckwellen-Generatoren 60 und 70 sind an den Signalgenerator 50 angeschlossen, und die vom ersten Dreieck­ wellen-Generator 60 erzeugte erste Dreieckwelle eilt derjeni­ gen des zweiten Dreieckwellen-Generators 70 um 90° vor.
Die Vergleichsschaltung 300 vergleicht einen Ausgang von der proportionalen Integrierschaltung 100 mit der ersten und der zweiten Dreieckwelle und umfaßt einen an den proportionalen Integrator 40 und den ersten Dreieckwellen-Generator 60 ange­ schlossenen ersten Vergleicher OP1 und einen an den propor­ tionalen Integrator 40 und den zweiten Dreieckwellen-Genera­ tor 70 angeschlossenen zweiten Vergleicher OP2.
Der Inverter INV ist in gleicher Weise wie der herkömmliche Inverter gemäß Fig. 1 aufgebaut, jedoch wird sein Leitfähig­ keitsverzugswinkel α entsprechend dem Ausgang vom ersten Ver­ gleicher OP1 geregelt, derart, daß die Ausgangsscheinleistung regelbar ist.
Die Blindleistungs-Regelschaltung 400 regelt die durch Ande­ rungen der Last hervorgerufene Blindleistung entsprechend einem Ausgang vom zweiten Vergleicher OP2 und umfaßt einen Schaltausgang-Teil 80 zum Erzeugen eines ersten und eines zweiten Schaltsignals entsprechend der Polarität der Aus­ gangsspannung Vo und des Ausgangs vom zweiten Vergleicher OP2, und einen Schaltteil 10 zum Regeln der Ausgangsspannung entsprechend dem ersten und dem zweiten Schaltsignal.
Der Schaltsignal-Generator 80 umfaßt einen mit dem zweiten Vergleicher OP2 verbundenen monostabilen Impulsgenerator 2 zum Erzeugen sphärischer Wellen entsprechend dem Ausgang vom zweiten Vergleicher OP2. Die vom Impulsgenerator 2 erzeugten sphärischen Wellen haben eine Länge, die den Zeitkonstanten eines Widerstandes R1 und des Kondensators C2 entspricht.
Der Schaltsignal-Generator 80 umfaßt ferner einen an den Aus­ gangsanschluß gemäß Fig. 5 angeschlossenen Polaritätsdetektor 1, der bei negativer Polarität der Spannung des Ausgangsan­ schlusses Signale von hohem Schaltwert über einen Anschluß "b" und bei positiver Polarität der Spannung des Ausgangsan­ schlusses über einen Anschluß "a" abgibt.
Der Impulsgenerator 2 und der Polaritätsdetektor 1 des Schaltsignal-Generators 80 sind je mit UND-Gliedern A1 und A2 so verbunden, daß die UND-Glieder A1 und A2 Signale von hohem Schaltwert entsprechend den Ausgängen des Impulsgenerators 2 und des Polaritätsdetektors 1 abgeben können.
Gemäß Fig. 5 umfaßt der Schaltteil 10 ferner Thyristoren Th5 und Th6, die mit dem Ausgangsanschluß verbunden sind, derart, daß sie mit dem Ausgang vom Schaltsignal-Generator 80 ansteu­ erbar sind.
Zwei Puffer sind mit B1 und B2 bezeichnet, und der zweite Vergleicher OP2 gehört nicht zum Schaltsignal-Generator 80, sondern ist darin nur zur einfacheren Erläuterung darge­ stellt.
Gemäß Fig. 7 ist die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung im einzelnen folgende: Der Dreieckimpuls P5 wird vom ersten Dreieckimpuls-Generator 60 abgegeben, der Impuls P6 vom Inverter INV und der Dreieckimpuls P7 vom zwei­ ten Dreieckimpuls-Generator 70.
Der Impuls P8 ist eine Wellenform einer an die positiven und negativen Anschlüsse der Thyristoren Th5 und Th6 angelegten Spannung, und der Impuls P9 ist eine Wellenform einer an die Last angelegten Spannung. Der Impuls P10 ist eine Wellenform einer Spannung, die über das UND-Glied A1 an den Thyristor Th5 angelegt wird, und der Impuls P11 ist eine Wellenform einer Ansteuersignalspannung, die über das UND-Glied A2 an den Thyristor Th6 anzulegen ist.
In einem Normalzustand der Last wird die an sie angelegte Ausgangsspannung durch den Rückkopplungsteil 20 an die Ad­ dierschaltung 30 in Form einer Rückkopplungsspannung Vo′ übertragen.
Weil die Addierschaltung 30 bereits die Bezugsspannung Vr gehalten hat, werden die Differenzspannungen (ΔV) zwischen der Rückkopplungsspannung Vo′ und der Bezugsspannung Vr einer proportionalen Integration durch den Integrator 40 unterwor­ fen. Wenn jedoch die Rückkopplungsspannung Vo′ in einem Nor­ malzustand ist, liegen die Differenzspannungen (ΔV) auf einem höheren Niveau als die Dreieckwellen des ersten und des zwei­ ten Dreieckwellen-Generators 60 und 70, derart, daß die bei­ den Vergleicher OP1 und OP2 Signale von niedrigem Schaltwert abgeben können.
Die Signale von niedrigem Schaltwert des ersten Vergleichers OP1 können den Inverter INV nicht beeinflussen, so daß er die Leitfähigkeitsverzugswinkel der Thyristoren Th1 bis Th4 und die Ausgangswirkleistungen kontinuierlich aufrechterhalten kann. Ferner können Ausgangssignale von niedrigem Schaltwert vom zweiten Vergleicher OP2 den monostabilen Impulsgenerator 2 nicht beeinflussen, so daß der Ausgang auf niedrigem logi­ schen Niveau gehalten werden kann.
Daher sind die UND-Glieder A1 und A2 auf niedrigem logischen Niveau gehalten und können somit Signale von niedrigem Schaltwert abgeben, wodurch die Thyristoren Th5 und Th6 ge­ sperrt werden.
Durch diesen Sperrzustand der Thyristoren Th5 und Th6 ist sichergestellt, daß die Ausgangsspannung Vo vom Inverter INV kontinuierlich der Last zugeleitet wird. Unter diesen Bedin­ gungen kann die an die Thyristoren Th5 und Th6 angelegte Spannung eine Sinuswellenform wie der Impuls P8 behalten, derart, daß die Ausgangsspannung Vo die Sinuswellenform wie der Impuls P9 erhalten kann.
Wenn jedoch die Ausgangsspannung Vo entsprechend der durch Veränderungen der Last bedingten Zunahme der Blindleistung ansteigt, wird die Ausgangsspannung vom Integrator 40 niedriger als der erste und der zweite Dreieckimpuls P5 und P6, wie in Fig. 7 mit gestrichelten Linien angedeutet.
Unter diesen Bedingungen erkennt der erste Vergleicher OP1, daß die erste Dreieckwelle niedriger als die Spannung Vo′ ist und legt an den Inverter INV ein Signal von hohem Schaltwert an, derart, daß der Leitfähigkeitsverzugswinkel α der Thyri­ storen Th1 bis Th4 vergrößert werden kann und die Wirk­ leistung verringert wird.
In der Zwischenzeit vergleicht der zweite Vergleicher OP2 die Ausgangsspannung Vo′ vom Integrator 40 mit dem Ausgang vom zweiten Dreieckwellen-Generator 70, dessen Phasenwinkel um 90° der ersten Dreieckwelle P6 nacheilt, und gibt Treibersi­ gnale P10 und P11 für den Schaltsignal-Generator 80 ab. Die Treibersignale P10 und P11 vom zweiten Vergleicher OP2 steu­ ern den Impulsgenerator 2 an, der zweckdienliche sphärische Wellen entsprechend den Zeitkonstanten des Kondensators C2 und des Widerstandes R1 abgibt.
Der Polaritätsdetektor 1 stellt eine negative Polarität für die Ausgangsspannung Vo zum Zeitpunkt t1 fest, derart, daß ein Signal von hohem Schaltwert über einen Anschluß "b" an das zweite UND-Glied A2 angelegt wird. Das UND-Glied A2 emp­ fängt dann die Signale von hohem Schaltwert vom Polaritäts­ detektor 1 und dem Impulsgenerator 2 und leitet sie einem Thyristor Th6 zu. Dieser wird daher in leitenden Zustand ge­ schaltet, derart, daß die wegen der Veränderungen der Last ansteigende Blindleistung über den Thyristor Th6 und das in­ duktive Bauelement L2 zur Regelung der Größe der Ausgangs­ spannung P9 rückgeführt werden kann.
Andererseits, ist die Ausgangsspannung Vo positiv, gibt der Polaritätsdetektor 1 ein Signal von hohem Schaltwert über den Anschluß "a" an das UND-Glied A1 ab, derart, daß ein dem Im­ puls P11 gleiches Treibersignal an den Thyristor Th5 angelegt werden kann.
Somit wird die den Veränderungen der Last entsprechende Blindleistung über die Thyristoren Th5 und Th6 und eine Dros­ sel L3 rückgeleitet, derart, daß der effektive Wert der Aus­ gangsspannung Vo konstantgehalten werden kann.
Fig. 9 zeigt Wellenformen, die bei einem praktischen Versuch ermittelt wurden: Die Wellenform gemäß Fig. 9A entspricht einer Ausgangsspannung unter minimaler Lastbedingung. Die Wellenform gemäß Fig. 9B entspricht einer Ausgangsspannung unter Halblastbedingung, und die Wellenform gemäß Fig. 9C entspricht einer Wellenform unter Vollastbedingung.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die den Veränderungen der Last entsprechende Blindleistung mittels einer proportio­ nalen Integrierschaltung festgestellt wird, und daß der Schaltteil entsprechend der Größe der Blindleistung angesteu­ ert wird, derart, daß die Ausgangsspannung unabhängig von den Veränderungen der Last stabil gehalten werden kann. Ferner ist der große Kreisstrom, der bei kleiner Last durch das Tiefpaßfilter fließt, begrenzt, so daß Abbrennen oder Schäden aufgrund der induktiven Ströme verhindert werden können.

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung zur automatischen Spannungsregelung unter Berücksichtigung von Blindleistung, mit einer Einrich­ tung zum Einstellen eines Inverterausgangs mit einem Tiefpaß­ filter (500) zum Filtern der Ausgangsspannung (V1) des Inver­ ters und Anlegen derselben an eine Last, gekennzeichnet durch
- einen proportionalen Integrator (100) zur proportionalen Integration der Differenz (ΔV) zwischen einer Ausgangsspan­ nung (Vo) und einer Bezugsspannung (Vr),
- einen Dreieckwellen-Generator (200) zum Erzeugen einer ersten Dreieckwelle und einer zweiten Dreieckwelle mit einer Phasenwinkeldifferenz von 90°,
- eine Vergleichseinrichtung (300) mit einem ersten Ver­ gleicher (OP1) und einem zweiten Vergleicher (OP2) zum Ver­ gleichen eines Ausgangs vom proportionalen Integrator (100) mit der ersten und der zweiten Dreieckwelle,
- einen Inverter (INV) zum Regeln der Wirkleistung ent­ sprechend einem Ausgang vom ersten Vergleicher (OP1), und
- eine mit der Vergleichseinrichtung (300) verbundene Blindleistung-Regeleinrichtung (400) zum Regeln der den Ver­ änderungen der Last entsprechenden Blindleistung entsprechend einem Ausgang vom Vergleicher.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der proportionale Integrator (100) umfaßt:
- eine Rückkopplungs-Einrichtung (20) zum Rückleiten einer Ausgangsspannung von der Blindleistungs-Regeleinrichtung (400),
- eine Addiereinrichtung (30) zum Berechnen einer Diffe­ renz zwischen der Bezugsspannung (Vr) und einer Ausgangsspan­ nung (Vo′) der Rückkopplungs-Einrichtung (20), und
- einen proportionalen Integrator (40) zur proportionalen Integration eines Ausgangs (ΔV) der Addiereinrichtung (30).
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung (300) umfaßt:
- einen ersten Vergleicher (OP1) zum Vergleichen der Drei­ eckwellen vom Dreieckwellen-Generator (200) mit dem Ausgang von der proportionalen Integrierschaltung, und
- einen zweiten Vergleicher (OP2) zum Vergleichen der zweiten Dreieckwellen vom Dreieckwellen-Generator (200) mit dem Ausgang von der proportionalen Integrierschaltung.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blindleistungs-Regeleinrichtung (400) umfaßt:
- einen Schaltsignal-Generator (80) zum Erzeugen eines ersten Schaltsignals und eines zweiten Schaltsignals entspre­ chend den Polaritäten des zweiten Vergleichers (OP2) und der Ausgangsspannung, und
- ein Schaltteil (10) zum Regeln der Ausgangsspannung ent­ sprechend den Schaltsignalen.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltsignal-Generator (80) umfaßt:
- einen monostabilen Impulsgenerator (2) zum Erzeugen von Impulsen von einer vorbestimmten Impulsdauer entsprechend einem Ausgang vom ersten Vergleicher (OP1), und
- ein erstes UND-Glied (A1) und ein zweites UND-Glied (A2) zum Verknüpfen von Ausgängen vom Polaritätsdetektor (1) und vom Impulsgenerator (2).
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltteil (10) einen ersten Thyristor (Th5) und einen zweiten Thyristor (Th6) aufweist, die entsprechend den Aus­ gängen vom ersten und zweiten UND-Glied (A1, A2) zum Regeln einer vom Inverter (INV) an die Last abgegebenen Ausgangs­ spannung anzusteuern sind.
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