DE700688C

DE700688C - Control device for a converter used to couple two alternating current networks

Info

Publication number: DE700688C
Application number: DE1936S0123264
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Adolf Leonhard
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1936-07-04
Filing date: 1936-07-04
Publication date: 1941-01-03

Description

Regeleinrichtung für einen zum Kuppeln zweier Wechselstromnetze dienenden Umformer Zum Kuppeln zweier Wechselstromnetze ist es bekannt, Umformer zu verwenden, die aus einer Synchron- und einer Asynchrönmaschine bestehen. Die erforderliche Regelung dieser Umformer erfolgt auf der Asynchronseite. Durch die Änderung des induktiven Widerstandes in den Kreisen mit Schlupffrequenz ist es erforderlich, zu umständlichen Schaltungen zu greifen, weil sonst eine eindeutige Regelung der Blind- und Wirkleistung nicht möglich ist. Trotz dieser umständlichen Schaltungen gibt es bisher noch keine Möglichkeit, die Blindleistung völlig unabhängig von der Wirkleistung zu regeln.Control device for one used to couple two AC networks Converter To couple two AC networks, it is known to use converters, which consist of a synchronous and an asynchronous machine. The required These converters are controlled on the asynchronous side. By changing the inductive resistance in the circles with slip frequency, it is necessary to to resort to cumbersome circuits, because otherwise a clear regulation of the Reactive and active power is not possible. Despite these cumbersome circuits So far there is no way to completely independent of the reactive power To regulate real power.

Eine unabhängige Regelung der Blindleistung ohne Beeinflussung der Wirkleistung wird erfindungsgemäß -dadurch erzielt, daß ein in bekannter Weise aus zwei Asynchronmaschinen bestehender Umformer verwendet wird, von denen eine Maschine ihre asynchronen, Eigenschaften beibehält, während die zweite Maschine synchrone Charakteristik dadurch erhält, daß ihr im Läuferkreis eine von der Drehzahl des Umformeraggregates in ihrer Frequenz unabhängige Spannung von gegebenenfalls regelbarer Frequenz zugeführt wird. Dem Umformer wird dadurch eine feste starre Drehzahl aufgedrückt, die in einfacher Weise entsprechend den Erfordernissen des Betriebes geregelt werden kann. Die Einstellung der Wirkleistung erfolgt durch Einstellung der Drehzahl des Umformers, während die Einstellung der Blindleistung durch Änderung der diesem sekundär zugeführten Drehstromspannung variabler Frequenz erzielt wird. Die dem Läuferkreis der mit synchroner Charakteristik zu betreibenden Asynchronmaschine zugeführte Spannung wird zweckmäßigerweise durch einen fremd angetriebenen Frequenzwandler erzeugt. Die Zuführung der Läuferspannung kann direkt oder über eine besondere Erregermaschine erfolgen. Es ist vorteilhaft, den Frequenzwandler so auszubilden, daß er keine Ständerwicklung hat, da seine Antriebsmaschine dann nur die Reibungsverluste des Frequenzwandlers zu decken hat, infolgedessen klein ausfällt, konstant belastet ist und sich.sehr leicht in der Drehzahl regulieren läßt. Als Antriebsmaschine des Frequenzwandlers kann ein Elektromotor mit veränderlicher Drehzahl verwendet werden, der je nach der gewünschten Charakteristik des Umformers an das eine oder das andere Netz angeschlossen werden kann.An independent regulation of the reactive power without influencing the According to the invention, active power is achieved by a known manner two asynchronous machines of existing converters are used, one of which is a machine maintains its asynchronous, properties while the second machine is synchronous Characteristic obtained by the fact that you in the rotor circle one of the speed of the Converter unit in its frequency independent voltage of possibly adjustable Frequency is fed. As a result, a fixed, rigid speed is imposed on the converter, which are regulated in a simple manner according to the requirements of the company can. The real power is set by setting the speed of the Converter, while setting the reactive power by changing this secondary supplied three-phase voltage of variable frequency is achieved. The runners' circle the voltage supplied to the asynchronous machine to be operated with synchronous characteristics is expediently generated by an externally driven frequency converter. The rotor voltage can be supplied directly or via a special exciter take place. It is advantageous to design the frequency converter so that it does not have a stator winding has, since its prime mover then only absorbs the frictional losses of the frequency converter has to cover, as a result is small, is constantly burdened and is very can be easily regulated in the speed. As the drive machine of the frequency converter a variable speed electric motor can be used, depending on the the desired characteristics of the converter connected to one or the other network can be.

In der Fig. z der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Durch den Umformer sollen die Wechsel- Stromnetze i und 2 gekuppelt werden. Der Umformersatz besteht aus einer Asynchronmaschine 3, die durch die Drehstromerregermaschine .I läuferseitig gespeist wird und ständerseitig an dem Netz 2 liegt. Die Erregermaschine ist eine fremderregte Drehstromerregermaschine, die ihre Erregung über einen Reguliertransformator 5 aus dem Netz 2 erhält. 6 ist eine Asynchronmaschine, die ständerseitig an das Netz i angeschlossen ist: läuferseitig wird sie über die ständererregte Kommutatormaschine 7 erregt. Die Wicklung 8 dieser Kommutatormaschine wird von dem Frequenzwandler 9 gespeist. Die Schleifringe dieses Frequenzwandlers liegen übereinenReguliertransformator ioam 1@Tetz i. Der Ständer des Frequenzwandlers hat keine Wicklung, sondern besteht aus einem lamellierten Blechpaket. Angetrieben wird der Frequenzwandler durch eine regulierbare Wechselstromnebenschlußmaschine i i, deren Schleifringe über den Schalter 12 entweder an das Netz i oder an das Netz :2 angeschlossen «-.erden können.In Fig. Z of the drawing is an embodiment of the invention shown. Through the converter, the alternating Power grids i and 2 are coupled. The converter set consists of an asynchronous machine 3, which is fed by the three-phase exciter .I on the rotor side and on the stator side is on the network 2. The exciter is a separately excited three-phase exciter, which receives its excitation via a regulating transformer 5 from the network 2. 6 is an asynchronous machine that is connected to the network i on the stator side: rotor side it is excited via the stator-excited commutator machine 7. The winding 8 of this The commutator machine is fed by the frequency converter 9. The slip rings of this Frequency converter are above a regulating transformer ioam 1 @ Tetz i. The stand of the frequency converter has no winding, but consists of a laminated one Laminated core. The frequency converter is driven by an adjustable alternating current shunt machine i i, whose slip rings are either connected to the network i or to the via the switch 12 Mains: 2 connected «-.be able to earth.

Die Wirkungsweise ist folgende: DurchVerstellung derDrehzahldes Antriebsmotors i i kann die Last des Umformers eingestellt «-erden. Aus der blomentdrelizahlcharakteristik (n = f f2IdJ) der Maschine 3, die in Fig. 2 dargestellt ist, ist dies ohne weiteres zu übersehen. Läuft die Maschine i i und damit 3 und 6, die in der Drehzahl starr an die Drehzahl von i i gebunden sind, mit der Drehzahl, die der synchronen Drehzahl des Asynchronmotors 3 bezogen auf das Netz 2 entspricht, so wird die Belastung von 3 und damit von 6 Null.The mode of operation is as follows: By adjusting the speed of the drive motor ii, the load on the converter can be adjusted. This can easily be overlooked from the blomentdrelizahlcharakteristik (n = f f2IdJ) of the machine 3, which is shown in FIG. If the machine ii and thus 3 and 6, whose speed is rigidly linked to the speed of ii, runs at the speed that corresponds to the synchronous speed of the asynchronous motor 3 in relation to the network 2, the load of 3 and thus of 6 zero.

In Fig. 2 ist die synchrone Drehzahl, bezogen auf das Netz i, mit n5, die Belastungscharakteristik mit L bezeichnet. Positives Moment lad bedeutet Motorbetrieb von 1-Iaschine 3, negatives Moment Generatorbetrieb von Maschine 3. Durch Verschieben der Drehzahl von ii nach oben oder unten kann nun beliebig die Last von 3 auf 6 und damit vom Netz 2 auf Netz i oder umgekehrt übertragen «-erden.In Fig. 2, the synchronous speed, based on the network i, is with n5, the load characteristic denoted by L. Positive moment lad means Motor operation of 1 machine 3, negative torque generator operation of machine 3. By shifting the speed of ii up or down, the Load from 3 to 6 and thus transferred from network 2 to network i or vice versa «-earth.

Gleichzeitig kann durch Nachregulieren der Transformatoren 5 und io die Blindleistung von 3 und 6 entsprechend eingestellt werden, ohne daß die eingestellte Lastverteilung beeinflußt wird. So ist es möglich, durch Verstellen der Drehzahl von i i die Wirklast, durch die Reguliertransformatoren 5 und io die Blindlast beliebig einzustellen. Durch den Umschalter 12 ist es möglich, den Motor i i entweder an das Netz i oder an das Netz 2 anzuschließen. Liegt der Antriebsmotor i i an dem Netz 2, so macht er alle Frequenzschwankungen des Netzes 2 mit. Seine Drehzahl wird also um einen praktisch konstanten Prozentsatz von der dem Netz 2 entsprechenden synchronen Drehzahl abweichen. Damit bleibt die Drehzahlabweichung der Maschine 3 gegenüber der Frequenz des Netzes 2 konstant und damit, wie aus Fig.2 ersichtlich, auch die Last. Die Speisung der Antriebsmaschine i i aus Netz 2 bewirkt also eine konstante Lastverschiebung zwischen Netz 2 und Netz i.At the same time, by readjusting the transformers 5 and io the reactive power of 3 and 6 can be set accordingly without the set Load distribution is influenced. So it is possible by adjusting the speed from i i the active load, through the regulating transformers 5 and io the reactive load arbitrarily to adjust. By means of the switch 12 it is possible to either switch the motor i i on to connect the network i or to the network 2. Is the drive motor i i on the Network 2, it makes all frequency fluctuations of network 2 with. Its speed will be thus by a practically constant percentage of that corresponding to network 2 synchronous speed deviate. This leaves the speed deviation of the machine 3 is constant with respect to the frequency of the network 2 and thus, as can be seen from FIG. also the burden. The supply of the drive machine i i from network 2 thus causes a constant load shift between network 2 and network i.

Wesentlich ändern würden sich die Verhältnisse, wenn i i über den Umschalter 12 an das Netz i geschaltet wird. i i macht dann die Frequenzschwankungen vom Netz i mit. Damit wird die Umformermaschine 6 praktisch zur starren Synchronmaschine, deren Drehzahl allerdings im Gegensatz zu der gleichstromerregten Synchronmaschine von der synchronen Drehzahl abweichen kann. Hierdurch ist die Netzkupplung fast starr geworden, wie es bei Umformern, bestehend aus einer Synchronmaschine und einer Asynchronmaschine, ohne Drehzahlregulierung der Fall ist.The ratios would change significantly if i i exceeded the Changeover switch 12 is switched to the network i. i i then makes the frequency fluctuations from the network i with. The converter machine 6 thus practically becomes a rigid synchronous machine, its speed, however, in contrast to the DC-excited synchronous machine can deviate from the synchronous speed. As a result, the network coupling is almost become rigid, as is the case with converters, consisting of a synchronous machine and a Asynchronous machine, without speed regulation is the case.

Durch im Ausführungsbeispiel nicht dargestellte besondere Regler ist es ohne weiteres möglich, jede beliebige Lastverschiebung zwischen den beiden Netzen zu erreichen.Is by special controller not shown in the embodiment it is easily possible to shift any load between the two networks to reach.

Claims

PATENT CLAIM: i. Control device for one to couple two AC power converters using a converter set, the consists of two asynchronous machines with a commutator rear machine, characterized in that that one of the machines forming the transformer replacement has its asynchronous properties maintains while the other machine gets synchronous property in that her in the rotor circuit one of the speed of the converter aggregate in its frequency independent voltage of possibly adjustable frequency is supplied.

2. Control device according to claim i, characterized in that the speed of the converter corresponds accordingly the desired active power can be set, while the reactive power can be changed by changing c tion of the secondary supplied three-phase voltage is set.

3. Control device according to claim i, characterized in that for generating the rotor circle the voltage supplied to the asynchronous machine to be operated with synchronous characteristics an externally driven frequency converter is provided. q.

Control device according to Claim 3, characterized in that the frequency converter with a certain adjustable variable speed is driven.

5. Control device according to claim q., Characterized in that the frequency converter is designed without stator winding.

6. Control device according to claim q., Characterized characterized in that the drive machine of the frequency converter depending on the desired Characteristic of the converter on one or the other of the networks to be coupled is switchable.