DE671241C

DE671241C - Arrangement for automatic voltage regulation, especially constant voltage maintenance, grid-controlled rectifier

Info

Publication number: DE671241C
Application number: DEA73483D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gustav Meiners
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1934-06-22
Filing date: 1934-06-22
Publication date: 1939-02-04

Description

Anordnung zur selbsttätigen Spannungsregelung, insbesondere Spannungskonstanthaltung, gittergesteuerter Gleichrichter Zusatz zum Patent gaz 683 Gegenstand des Hauptpatents ist eine Anordnung für Gleichrichter zur Speisung von Motoren, bei der mit Rücksicht auf di.- Umschaltung von Motorbetrieb ,auf Stromrückgewinn"ung im Steuerkreis des Gleichrichters außer einem Drehregler; der zur willkürlichen Einstellung des Zündzeitpunktes für Gleichrichter- bzw. Wechselrichterhetrieb dient, noch eine Einrichtung vorgesehen ist, durch welche dem Gitterkreis .eine von der Stromstärke oder der Spannung des Motors abhängige zusätzliche Spannungskomponente aufgedrückt wird, um ein unzulässiges Anwachsen des Stromes zu verhüten.Arrangement for automatic voltage regulation, in particular voltage constant maintenance, Grid-controlled rectifier Addition to patent gaz 683 Subject of the main patent is an arrangement for rectifiers for supplying motors with consideration to di.- switchover from motor operation to current recovery in the control circuit of the Rectifier except for a rotary control; the one for arbitrary setting of the ignition timing serves for rectifier or inverter operation, another device is provided is through which the grid circle. one of the current or the voltage of the Motor-dependent additional voltage component is imposed to an impermissible To prevent an increase in the current.

Bei derartigen Gleichrichteranlagen, die an ein überlandnetz angeschlossen sind, insbesondere solchen, die Ahnen Fabrikoder Bahnbetrieb mit seinen schwankenden Belastungen zu versorgen haben, treten nun zwei grundsätzlich in ihrer Ursache verschiedene Arten von Schwankungen der Gleichspannung auf. Einmal die in verhältnismäßig kurzen Zeiträumen erfolgenden Spannungsänderungen. infolge von Lastschwankungen, die ihre Ursache in dem mit der Last veränderlichen Spannungsabfall innerhalb der Umformungseinrichtung haben, und :außerdem die Spannungsschwankungen, die vom speisenden Hochspannungsnetz her übertragen werden, und die meist fahrplanmäßig bedingt sind, sich also über größere Zeiträume erstrecken.In such rectifier systems that are connected to an overland network are, especially those with ancestral factory or railway operations with their fluctuating There are now two fundamentally different causes that have to be taken care of Types of fluctuations in DC voltage. Once the relatively short one Voltage changes occurring during periods of time. as a result of load fluctuations that affect their The cause is the voltage drop within the conversion device, which varies with the load and: also the voltage fluctuations caused by the feeding high-voltage network are transmitted here, and which are usually due to the schedule, i.e. over extend over longer periods of time.

Gemäß der Erfindung läßt sich nun eine besonders vorteilhafte Regelung der resultierenden Spannungsschwankungen dadurch -erzielen, daß sowohl die stoßartig arbeitende wie auch die träge wirkende Regeleinrichtung im Steuerkreis in geeigneter Weise für die selbsttätige Ausregelung der anfallenden Spannungsänderungen ;ausgenutzt werden. Während beim Gegenstand des Hauptpatents nur eine schnell wirkende Kompoundierungssteuerung für eine selbsttätige Regelung zur Verfügung steht, -während der Drehregler lediglieh für die willkürliche Einstellung der Grundsteuerung vorgesehen ist, soll gemäß der Erfindung die schnell wirkende Steuereinrichtung lediglich zur Kompensation der verhältnismäßig geringen aber rasch auftretenden Spannungsänderungen dienen, welche im Gefolge vorn Belastungsstößen im Gleichstromkreis .auftreten. Diese besteht hierbei aus stromabhängigen Gliedern in den einzelnen Phasen des Wechselstromnetzes, die mit den einzelnen Phasen des Drehreglers derart verbunden sind, daß die in Reihe geschalteten beiden Spannungskomponenten in jeder Phase miteinander einen Winkel von 6o bis 9o` e1. einschließen. Eine solche stoßartig wirkende Regeleinrichtung spricht nur auf plötzliche Schwankungen in der Stromzufuhr kurzzeiti an. Längere allmählich verlaufende Änderungen kann diese auf Überstrom ansprechende Regeleinrichtung nicht ausregcln:. Sie wird daher entweder überhaupt nicht oder nur ganz kurzzeitig ansprechen, um dann den weiteren Regelvorgang ,an die träge arbeitende Einrichtung .abzugeben, die zur Ausregeleng von solchen Verbrauchcrspannimgsschw ankungen bestimmt ist, welche unabhängig von den Verhältnissen an den betreffenden Verbrauchern im ganzen speisenden Wechselstromnetz auftreten; sie ist zu diesem Zweck in Abhängigkeit von der Höhe der speisenden Wechselspannung verstellbar bzw. regelbar ausgebildet. Es wird .also mit einer Anordnung gemäß der Erfindung die Aufgabe, die Spannung auf der Sekundärseite des Gleichrichters :auszuregeln bzw. konstant zu halten, auf eine durchaus neuartige Weise derart gelöst, daß die Spannungsänderungen mit verschiedener Ursache auch getrennt @erfaßt werden, und daß langsam verlaufende Spannungsänderungen durch eine träge Regeleinrichtung, schnell verlaufende Spannungsänderungen dagegen durch eine schnell arbeitende R@eg-eleinrichtung' kompensiert werden. Hierdurch wird unter anderem auch erreicht, daß die belastungsabhängige Schnellregeleinrichtung nur für die Ausregelung .v.2rhältrlismäßig geringer Spamzungsamplituden ausgelegt zu werden braucht, wodurch sowohl die Ausbildung dieser Regeleinrichtung wie auch ihre Arbeitsweise vereinfacht bzw. verbessert werden; für die Ausreg°lung der vom speisenden Netz herrührenden Spannungsschwankungen ist die. Regelgeschwindigkeit des träge arbeitenden Reg°lteils durchaus ausreichend, da diese zumeist fahrplanmäßig bedingten Schwankungen sich praktisch stets über größere Zeiträume in der -Größenanordnung von Stunden zu erstrecken pflegen.According to the invention, a particularly advantageous control can now be achieved of the resulting voltage fluctuations - achieve that both the jerky working as well as the slow acting control device in the control circuit in suitable Way for the automatic regulation of the occurring voltage changes; exploited will. While the subject of the main patent only has a fast-acting compounding control is available for automatic control, while the rotary control is only available is provided for the arbitrary setting of the basic control, should according to the Invention, the fast-acting control device only to compensate for the relatively small but rapidly occurring voltage changes are used, which occur in the wake of load surges in the direct current circuit. This exists here from current-dependent elements in the individual phases of the alternating current network, the connected to the individual phases of the rotary control in this way are, that the two voltage components connected in series with each other in each phase an angle of 6o to 9o` e1. lock in. Such a jerky regulating device only responds briefly to sudden fluctuations in the power supply. Longer Gradual changes can be made by this overcurrent-responsive control device not compensate :. It is therefore either not at all or only for a short time address to then the further control process, to the sluggishly working device .delivery which is intended to compensate for such fluctuations in consumption is, which regardless of the circumstances of the consumers in question in occur throughout the feeding AC network; it is dependent for this purpose designed to be adjustable or controllable from the level of the feeding AC voltage. It becomes .also with an arrangement according to the invention the task of the voltage on the secondary side of the rectifier: to regulate or keep constant, on solved a completely new way in such a way that the voltage changes with different The cause can also be recorded separately, and that slowly occurring changes in voltage by means of a sluggish control device, on the other hand, rapid voltage changes can be compensated by a fast-working control device. Through this is achieved, among other things, that the load-dependent rapid control device designed only for the regulation of needs to be, whereby both the training of this control device as well their working methods are simplified or improved; for the regulation of the voltage fluctuations resulting from the feeding network is the. Control speed of the sluggishly working part of the regulation is quite sufficient, as these are mostly on schedule Due to fluctuations, the size arrangement is practically always over longer periods of time wont stretch by hours.

Aufbau und Wirkungsweise dieser Regeleinrichtung sollen an Hand der Abb. i, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, näher erläutert werden.Structure and mode of operation of this control device should be based on the Fig. I, which represents an embodiment of the invention, will be explained in more detail.

Von dem Drehstromnetz ISST wird der Gleichrichter 5 gespeist. Von d-.r durch den Gleichrichter 5 erzeugten Gleichspannung wird ein Spannungsrelais 6 gesteuert, das mit einer Dämpfungseinrichtung 7 versehen ist. Im allgemeinen wird ;eine besondere Dämpfungseinrichtung nicht notwendig sein, da, wie später ersichtlich wird, diese Regeleinrichtung im Verhältnis zu der trägheitslosen an sich schon langsam genug arbeitet. Von diesem Spannungsrelais 6 wird ein Relaisantrieb z gesteuert, der auf den Gitterdrehregler a einwirkt: Mit diesem wird in bekannter -Weise die Phasenlage der Gitterspannung zur gleichzurichtenden Wechselspannung und damit die Gleichspannung geregelt. Ferner sind in den Zuführungsleitungen zum Gleichrichtertransformator 9 stromabhängige Glieder 3, z. B. Stromwandler, .angeordnet. Parallel zu diesen Wandlern können unter Umständen Widerstände 8 geschaltet werden. An den Stromwandlern wird nun eine Spannung, deren Größe von der Belastung des Gleichrichters 5 und damit auch von dem in den Zuleitungen des Transformators 9 fließenden Ström abhängig ist; abgegriffen und in den Steuerkreis eingefügt.The rectifier 5 is fed from the three-phase network ISST. from d-.r DC voltage generated by the rectifier 5 becomes a voltage relay 6 controlled, which is provided with a damping device 7. Generally will ; a special damping device may not be necessary, as will be seen later is, this control device is already slow in relation to the inertia-free one works enough. A relay drive z is controlled by this voltage relay 6, which acts on the grid knob a: With this, the Phase position of the grid voltage to the alternating voltage to be rectified and thus the DC voltage regulated. Furthermore, in the supply lines to the rectifier transformer 9 current-dependent members 3, e.g. B. Current transformer. Arranged. In parallel with these Resistors 8 can be switched under certain circumstances. At the current transformers is now a voltage, the size of the load on the rectifier 5 and thus also depends on the current flowing in the feed lines of the transformer 9; tapped and inserted into the control circuit.

Die Schaltung des Drehtransformators der stromabhängigen Glieder 3 und des Gittertransformators-q. ist derartig, daß sich in jeder Phase eine vom Drehtransformator z erzeugte Spannungskomponente mit einer von ,einem Stromwandler gelieferten Spannungskomponente überlagert. Wie aus dem Vektordiagramm der Abb. z ersichtlich ist, wird also mit zunehmender Spannung Z der stromabhängigen Glieder 3 die aus der von dem Drehtransformatör erzeugten Spannung D und der Spannung Z resultierende Gitterspan-: nung G in der Phasenlage verdreht. Damit wird aber die Gleichspannung geregelt.The circuit of the rotary transformer of the current-dependent elements 3 and the grid transformer-q. is such that in each phase there is one from the rotary transformer z generated voltage component with a voltage component supplied by a current transformer superimposed. As can be seen from the vector diagram in Fig. Z, with increasing voltage Z of the current-dependent members 3 from the of the rotary transformer generated voltage D and the voltage Z resulting grid voltage G in the Phase twisted. But this regulates the DC voltage.

Um die Wirkung der Regeleinrichtung sicherzustellen, müssen die in jeder Phase des Steuerkreises in Reihe geschalteten Steuerspannurigen derart aneinandergefügt werden, daß bei jeder Drehreglerstellung ein Phasenunterschied zwischen den Spannungskomponenten einer Phase besteht, der ausreicht; um gegebenenfalls Größenänderungen der stromabhängigen Spannungskomponente in genügend große Phasenänderungen der restzltierenden Steu°rspannung zu verwandeln. Da bei Drehstrom beispielsweise der Drehregler praktisch -einen Drehbereich von etwa 6o° elektrisch nicht überschreiten wird, wird man vorteilhaft einen Phasenwinkel zwischen den beiden Steuerspannungskomponenten vorsehen, der sich zwischen 6o und 9o elektrischen Grad bewegt, was leicht durch cyclische Vertauschung der Stromwandler erzielt werden kann.In order to ensure the effectiveness of the control system, the in each phase of the control circuit in series connected control voltages so joined together that there is a phase difference between the voltage components at every rotary control setting there is a phase that is sufficient; to possibly change the size of the current-dependent Voltage component in sufficiently large phase changes in the remaining control voltage to transform. Because with three-phase current, for example, the rotary control practically has a range of rotation of about 60 ° electrical is not exceeded, a phase angle is advantageous provide between the two control voltage components between 6o and Moves 9o electrical degrees, which is easily achieved by cyclic interchanging of the current transformers can be achieved.

Spannungsschwankungen, die nur durch eine wechselnde Belastung des Gleichrichters hervorgerufen werden, bedingen -eine Zu- oder Abnahme der Spannung Z und regeln damit vollkommen trägheitslos die Gitterspannung C und damit auch die Gleichspannung des Gleichrichters 5.Voltage fluctuations that can only be caused by a changing load on the Rectifier caused, cause an increase or decrease in voltage Z and thus regulate the grid voltage C and thus also the grid voltage without any inertia DC voltage of the rectifier 5.

Schwankungen der Gleichspannung, die durch Schwankungen der Spannung im Wechselstromnetz hervorgerufen werden, bewirken über den trägen Regelapparat i und den Drehtransformator z eine Verdrehung des Spannungsvektors D und damit auch .eine solche des Gitterspannungsvektors G.Fluctuations in DC voltage caused by fluctuations in voltage caused in the alternating current network about the lazy Control apparatus i and the rotary transformer z a rotation of the voltage vector D and thus also one of the lattice stress vector G.

Der Vorteil der Erfindung liegt also darin, daß die nur in großen zeitlichen Zwischenräumen im Wechselstromnetz auftretenden Spamrungsschwankungen mittels einer trägen Regeleinrichtung reguliert werden. Dagegen werden die sehr schnell wechselnden Spannungsschwankungen, die von der sehr rasch wechselnden Belastung des Gleichrichters herrühren, völlig trägheitslos durch diestr,)mabhängigen Glieder 3 kompoundiert. Die Anordnung wird durch diese Aufteilung äußerst einfach und sicher und erzielt einen sehr hohen Grad von Genauigkeit in der Spannungsregelung.The advantage of the invention is that the only large Intermittent spam fluctuations in the alternating current network can be regulated by means of a sluggish control device. On the other hand, they are very much rapidly changing voltage fluctuations caused by the very rapidly changing load of the rectifier, completely without inertia due to the str,) m-dependent links 3 compounded. This division makes the arrangement extremely simple and secure and achieves a very high degree of accuracy in voltage regulation.

Claims

PATRENT TRANSACTION. i. Arrangement for automatic voltage regulation, in particular voltage constant maintenance, grid-controlled rectifiers with fluctuating load, which are connected to: an alternating current network of variable voltage, and in which, according to patent 522 6 $ 3, both slow-acting and shock-like regulating devices are provided for the grid control, characterized in that the sluggishly acting control device, for example a rotary control, is used to automatically compensate for the relatively slow voltage fluctuations of the feeding network, while the intermittent and only briefly acting control device, which consists of current-dependent elements in the individual phases, these elements with the individual phases of the rotary control are connected so that the two voltage components connected in series enclose an angle of 6o to 9o "@el with each other in each phase self-regulating. z. Arrangement according to Claim i, characterized in that current transformers are arranged as current-dependent members.