DE639303C

DE639303C - Procedure for regulating the voltage and transmission power in converting devices

Info

Publication number: DE639303C
Application number: DEA62613D
Authority: DE
Inventors: Richard Troeger
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1931-07-07
Filing date: 1931-07-07
Publication date: 1936-12-02

Description

Bei der Speisung von Wechselstromverbrauchern ergeben sich häufig Schwierigkeiten bezüglich der Regelung der Betriebsgrößen. Beispielsweise wird ein Abnehmer mit Strom bestimmter Spannung und Frequenz versorgt, während er weitgehend veränderliche Verhältnisse hinsichtlich Strom, Spannung oder Frequenz benötigt. In solchen Fällen ist häufig eine besondere, komplizierte, zusätzliehe Regeleinrichtung erforderlich, um den Wünschen der Abnehmer Rechnung zu tragen.When feeding AC consumers, difficulties often arise regarding the regulation of the operating parameters. For example, is a consumer with electricity certain voltage and frequency while having largely changeable proportions required in terms of current, voltage or frequency. In such cases there is often a special, complicated, additional one Control device required to meet customer requirements.

Die vorliegende Erfindung betrifft nun eineThe present invention now relates to a

sehr einfache und zweckmäßige Möglichkeit der Regelung in solchen Fällen, wo der Verbraucherwechselstromkreis aus einem Gleichstromkreis oder einem Wechselstromkreis anderer Frequenz über eine Umformungseinrichtung nach Art der im Hauptpatent 614706 beschriebenen Einrichtungen gespeist wird.very simple and practical possibility of regulation in cases where the consumer AC circuit from a direct current circuit or an alternating current circuit of a different frequency via a conversion device is fed in the manner of the facilities described in the main patent 614706.

Gegenstand des Hauptpatents sind ein Verfahren und Einrichtungen für derartige Umformungen mit Hilfe von gesteuerten Entladungsstrecken, insbesondere gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken, und unter Verwendung von Kondensatoren, welche in einem besonderen Zwischenkreis liegen und in einem gegen die Frequenz des zugeführten bzw. des erzeugten Stromes höher frequenten Takt geladen und entladen werden. Die Ladung der Kondensatoren erfolgt dabei taktmäßig vom speisenden Netz, und zumindest die Entladung des oder der Kondensatoren geschieht über den Verbraucher. Die im Zwischenkreis in hochfrequenter Form vorhandene Energie wird dabei vor ihrem Eintritt in den Verbraucherkreis in niederfrequente Energie umgewandelt. Diese den Gegenstand des Hauptpatents bildende Umformungsanordnung gestattet nun beispielsweise die Regelung der Sekundärfrequenz durch entsprechende Beeinflussung der Steuerfrequenz der Entladungsstrecken. Die Erfindung erlaubt eine von dieser Frequenzhaltung völlig unabhängige und dabei denkbar einfache Beeinflussung der Spannung und damit auch der Ubertragungsleistung im angeschlossenen Wechselstromkreis. Die Regelung erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß Änderungen der Größe der Spannung bzw. Übertragungsleistung im Niederfrequenzkreis durch Regelung der Lade- bzw. Entladefrequenz der Kondensatoren im Zwischenkreis bewirkt werden. Die Leistungsund Spannungsregelung sowie die gemäßThe main patent relates to a method and devices for such transformations with the help of controlled discharge paths, especially grid-controlled Vapor or gas discharge paths, and using capacitors, which are in a special intermediate circuit and in one against the frequency of the supplied or generated current higher frequency cycles can be charged and discharged. The capacitors are charged at the same time from the feeding network, and at least the discharge of the Capacitors happen through the consumer. The in the intermediate circuit in high frequency Form existing energy is converted into low-frequency energy before it enters the consumer circuit. This forming arrangement, which forms the subject of the main patent, is now permitted for example, the regulation of the secondary frequency through appropriate influencing the control frequency of the discharge paths. The invention allows one of this frequency maintenance completely independent and extremely simple influencing of the voltage and thus also the transmission power in the connected AC circuit. According to the invention, the regulation is carried out by that changes in the size of the voltage or transmission power in the low-frequency circuit by regulating the charging and discharging frequency of the capacitors in the intermediate circuit be effected. The power and voltage regulation as well as the according to

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Richard Tröger in Berlin-Zehlendorf.Richard Tröger in Berlin-Zehlendorf.

689689

*einer Weiterbildung der Erfindung durch Frequenzregelung im Zwischenkreis ^ermöglichte Beeinflussung der Kurvenform der Sekundärspannung werden dadurch von der' Frequenzregelung des Sekundärkreises völfi'gv unabhängig und können ohne besondere Zu-, Satzregeleinrichtungen unter Benutzung dei¹' vorhandenen Steuerung getätigt.-werden.* a development of the invention enabled by frequency control in the intermediate circuit ^ influencing the waveform of the secondary voltage are characterized 'völfi'gv independent frequency control of the secondary circuit and may without any special supply, flow control devices using dei ^1' of the getätigt.-be existing control.

Für das Verständnis der "Erfindung ist es ίο zweckmäßig, auf folgendes einzugehen: Wenn ein Kondensator 3, wie in Abb. 1 der Zeichnung angedeutet ist, aus einem Netz 1, das beispielsweise als Gleichstromquelle dargestellt ist, über den Schalter 5 geladen und nachher über den Nutzstramkreis-2 · durch Schließen des Schalters 6 entladen wird, - so ist die Energie, die auf das Verbrauchernetz 2. übertragen wird, angenähert proportional der Frequenz, mit der der Kondensator abao wechselnd geladen und entladen wird. In der einfachen Form, der Abb. 1 kann diese Regelung jedoch im allgemeinen -nicht praktisch verwendet werden, da man mit mechanischen Schaltern die verlangte Frequenzregelung (abwechselndes Laden und Entladen von Kondensator 3) nur schwer durchführen kann. Anders ist es, wenn man an Stelle der Schalter 5 und 6 gesteuerte Entladungsstrecken, insbesondere gittergesteuerte Entladungsgefäße, verwendet. Obwohl auch andere ge-.. steuerte Entladungsstrecken verwendet werden können, sollen doch vorzugsweise "gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsgefäße Verwendung finden. Die Gittersteuerung erfolgt in an sich bekannter Weise und benötigt, da die Entladungsstrecken elektrostatisch beeinflußt werden, praktisch keine Energie.To understand the "invention, it is ίο expedient to go into the following: If a capacitor 3, as indicated in Fig. 1 of the drawing, from a network 1, the is shown, for example, as a direct current source, charged via the switch 5 and afterwards over the Nutzstramkreis-2 · through Closing the switch 6 is discharged - so is the energy that is transferred to the consumer network 2. is transmitted, approximately proportional to the frequency with which the capacitor abao is alternately charged and discharged. In its simple form, Fig. 1, this scheme can be used however, in general -not practical because one is dealing with mechanical Switches can only perform the required frequency control (alternating charging and discharging of capacitor 3) with difficulty. It is different if, instead of switches 5 and 6, controlled discharge paths, in particular, grid-controlled discharge vessels are used. Although others are too .. controlled discharge paths can be used, but should preferably be "grid-controlled Find vapor or gas discharge vessels use. The grid control takes place in a manner known per se and required, since the discharge paths are electrostatically influenced be, practically no energy.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Frequenz des Verbraucherkreises unabhängig von der Frequenz des Zwischenkreises ist, ob die' Frequenz des Uutzstromkreises ihrerseits konstant gehalten oder willkürlich verändert bzw. geregelt wird, ist unwesentlich, zeigt die _Abb. 2. Die Röhre 5 ♦5 wird dauernd im Takt der höher frequenten Zwischenfrequenz gesteuert, während die Röhren 6 und 7 außerdem noch 'im Takt der niederen Frequenz gesteuert werden. Die Steuerung erfolgt in der Weise, daß das eine der Gefäße 6 und 7 immer gesperrt ist. Die Grundfrequenz des -Kreises 2 ist, wie ersichtlich ist, frei wählbar, rda in beliebigem Rhythmus zwischen den Röhren 6 und 7 kommutiert werden kann. Die Zwischenfrequenz wird im allgemeinen wesentlich höher sein als die Grundfrequenz von 2 und wird nach Maßgabe der verlangten Energielieferung oder Regelbedingungen verändert.An embodiment of the invention in which the frequency of the consumer circuit is independent of the frequency of the intermediate circuit is whether the 'frequency of the Uutzstromkreises for their part is kept constant or arbitrarily changed or regulated is immaterial, shows the _Fig. 2. The tube 5 ♦ 5 is constantly in time with the higher frequencies Intermediate frequency controlled, while the tubes 6 and 7 also still 'in time with the low frequency can be controlled. The control takes place in such a way that one the vessels 6 and 7 is always blocked. The fundamental frequency of the circuit 2 is, as can be seen is, freely selectable, rda in any rhythm between the tubes 6 and 7 can be commutated. The intermediate frequency becomes generally be much higher than the base frequency of 2 and will be subject to change the required energy supply or control conditions changed.

Während bei der Anordnung nach Abb. 2 stets nur während einer Halbwelle der 'Zwischenfrequenz Energie aus dem-Speisenetz bezogen wird, kann man die Schaltung auch derart abändern, beispielsweise durch Verwendung zweier Kondensatoren, daß das /Setz ι während beider Halbwellen belastet >uh"ä damit die Energielieferung vergleichmäßigt wird. Gleichzeitig erreicht man damit bei sonst gleichen Verhältnissen wie in Abb. 2 -eine Verdoppelung der übertragenen Leistung.While in the arrangement according to Fig. 2 always only during a half-wave of the 'intermediate frequency Energy is drawn from the supply network, the circuit can also be used in such a way, for example by using two capacitors, that the / Set ι loaded during both half-waves > uh "ä so that the energy supply is evened out. At the same time, one achieves with it with otherwise the same conditions as in Fig. 2 - a doubling of the transmitted Power.

Der Erfindungsgedanke ist ferner auch dann anwendbar, wenn das Primärnetz im Gegensatz zu den bisherigen Beispielen selbst ein Wechselstromnetz ist. Zwecks Ausnutzung beider Halbwellen des primären Wechselstromes ist, es, wie bereits im letzten Absatz-angedeutet ist, erforderlich, die gezeichnete Schaltung zu verdoppeln. Man erhält dann beispielsweise eine Anordnung wie in Abb. 3. Die Grundfrequenz von 2 bleibt wie die von 1 konstant, und durch die Veränderung der Hochfrequenz des Zwischenkreises wird nur die Spannung bzw. ganz allgemein die zugeführte Leistung von 2 nach Belieben geregelt. Soll außer der von 1 nach 2 übertragenen Energie auch noch die Grundfrequenz von 2 unabhängig von der Frequenz des Netzes 1 verändert werden, so kann man beispielsweise so verfahren, daß man den Wechselstrom von 1 erst gleichrichtet und den erzeugten Gleichstrom einer Einrichtung nach Abb. 2 zuführt.The inventive concept is also applicable when the primary network in the In contrast to the previous examples, it is an alternating current network itself. For the purpose of exploitation of both half-waves of the primary alternating current, it is necessary, as already indicated in the last paragraph, the one drawn Double circuit. An arrangement like that in Fig. 3 is then obtained, for example. The fundamental frequency of 2 remains like that of 1 constant, and due to the change in the high frequency of the intermediate circuit only the voltage or, more generally, the power supplied from 2 to Regulated at will. In addition to the energy transferred from 1 to 2, the basic frequency should also be set can be changed by 2 independently of the frequency of the network 1, so one can for example, proceed in such a way that the alternating current of 1 is first rectified and supplies the generated direct current to a device according to Fig. 2.

Die Regelung gemäß der Erfindung kann verschiedenen Zwecken dienen. So kann es sich in einem Fall darum handeln, die Spannung oder den Strom oder auch das Produkt aus beiden konstant zu halten bzw. nach einer bestimmten Abhängigkeit zu regeln. Es ist aber auch denkbar, daß die Einrichtung dafür sorgen soll, daß eine der genannten Größen einen oberen oder unteren Grenzwert nicht überschreitet. Als Beispiel sei der Fall der Strombegrenzung genannt, der im unbeabsichtigten Kurzschluß oder bei zu hoher Verbraucherbelastung erforderlich wird. Der untere .Grenzfall ist die vollkommene Abschaltung des Systems, die in einfachster Weise und ohne mechanische Schalter durch Sperren der Entladungsstrecken möglich ist.The regulation according to the invention can serve various purposes. So it can In one case it is about the voltage or the current or even the product to keep constant from both or to regulate according to a certain dependency. It is but also conceivable that the device should ensure that one of the sizes mentioned does not exceed an upper or lower limit value. Take the case as an example Current limitation called in the event of an unintentional short circuit or excessive consumer load is required. The lower limit is complete shutdown of the system in the simplest way and without mechanical switches by locking the discharge path is possible.

Das beschriebene Prinzip der Spannungs- no regelung kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung über einen beliebigen Zeitraum zur Anwendung gelangen. Man kann es sogar innerhalb einer Halbwelle des erzeugten Wechselstromes anwenden. Dies möge kurz an Hand der Abb. 4 erläutert werden, in der zur Vereinfachung der Darstellung von sämtlichen Glättungswirkungen abgesehen ist und nur die reinen, aus dem Zwisehenfrequenzkreis herrührenden Stromstöße dargestellt sind. Im Gegensatz zu der ungeregelten Anordnung, welche, wie es beispielsweiseAccording to a further development, the principle of voltage regulation described can be used the invention can be used over any period of time. You can even do it apply within a half-wave of the generated alternating current. This should be explained briefly with reference to Fig. 4, in which to simplify the representation of all smoothing effects is disregarded and only the pure ones, from the dual frequency circle resulting current surges are shown. In contrast to the unregulated arrangement, which, like it for example

die Abb. 2b des Hauptpatents zeigt, eine Stromkurve mit ungefähr trapezförmigem Mittelwert liefert, wird gemäß der Erfindung die Frequenz des Zwischenkreises beispielsweise derart beeinflußt, daß die Periodendauer der Zwischenfrequenz bei den ersten und letzten Stromstößen (α_υ O₂, α_β, O₇) einer Halbwelle größer ist als gegen die Mitte der Halbwelle hin (a₃, a_t, O₅). Es kann damit derFig. 2b of the main patent shows, provides a current curve with an approximately trapezoidal mean value, according to the invention the frequency of the intermediate circuit is influenced, for example, in such a way that the period of the intermediate frequency for the first and last current surges (α _υ O ₂ , α _β , O ₇ ) of a half-wave is larger than towards the middle of the half-wave (a ₃ , a _t , O ₅ ). It can be used by the

ίο Spannungskurve des erzeugten Wechselstromes, d. h. ihrem Mittelwert, jede beliebige Kurvenform, beispielsweise auch wie im Ausführungsbeispiel der Abb. 4 eine angenäherte Sinusform, gegeben werden. Im Ausführungsbeispiel sind nur die Stromstöße der zwischen den Zeitpunkten J₁ und t₂ liegenden positiven Halbwellen dargestellt. Die Stromstöße der negativen Halbwelle werden natürlich in genau der gleichen Weise durch die Frequenzregelung beeinflußt, wenn eine symmetrische Kurvenform erzielt werden soll.ίο the voltage curve of the alternating current generated, ie its mean value, any curve shape, for example an approximate sinusoidal shape as in the exemplary embodiment in FIG. 4. In the exemplary embodiment, only the current surges of the positive half-waves _{between times J 1} and t _{2 are shown.} The current surges of the negative half-wave are of course influenced in exactly the same way by the frequency control if a symmetrical curve shape is to be achieved.

Claims

Patent claims:

as i. Procedure for regulating the voltage and transmission power when converting direct current to alternating current or alternating current at a different frequency by means of controlled discharge paths and one or more are arranged in an intermediate circuit and charged in cycles by the supply network and capacitors discharged to the consumer according to patent 614706, characterized in that Changes in voltage or transmission power in that of the converter fed Wechselst'rönjkreis by regulating the charging or Discharge frequency of the capacitors arranged in the intermediate circuit are effected.

2. The method according to claim 1, characterized in that the frequency of the Intermediate circuit within each half cycle of the generated alternating current or the generated alternating voltage in such a way It is variably designed and regulated that the alternating voltage generated in the connected secondary alternating current circuit is given a predetermined curve shape.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the frequency in the intermediate circuit from a predetermined size of the consumer current is automatically reduced in such a way that the conversion device acts as a current limiting regulator works.

4. The method according to claim 1, characterized in that the shutdown caused by applying reverse voltage to the control grid of the discharge paths will.

1 sheet of drawings