DE713643C

DE713643C - Arrangement to regulate the power sharing of converters

Info

Publication number: DE713643C
Application number: DEA77623D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Schmer
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1935-11-12
Filing date: 1935-11-12
Publication date: 1941-11-15

Description

Anordnung zur Regelung der Leistungsbeteiligung von Umrichtern Einer der Hauptunterschiede zwischen Umrichter und Maschinenumformer kommt darin zum Ausdruck, daß der Umrichter im Gegensatz zu den Maschinen von Haus aus keine Leistungscharakteristik aufweist. Es ist also bei den Umrichtern keine natürliche-Abhängigkeit festzustellen zwischen abgegebener Leistung und Frequenz oder zwischen abgegebener Leistung und dem Winkel zwischen innerer Maschinen-EMK und Kleminenspannung, wie dies bei den Maschinen infolge des Zwangszustandes zwischen Ständ@erlundLäufer drerFall ist. Denn während der Maschinenumformer ein wirklicher Energieumwandler ist, also :elektrische in mechanische Energie oder umgekehrt mechanische in elektrische Energie umwandelt und damit einen Wechsel der Energieform bewirkt, stellt der Umrichter im Grunde genommen nur einen Schaltapparat dar.Arrangement for regulating the power sharing of converters One the main differences between converters and machine converters are expressed in that in contrast to the machines, the converter has no inherent performance characteristics having. So there is no natural dependence to be found with the converters between output power and frequency or between output power and the angle between the internal machine emf and the terminal voltage, as is the case with the Machines as a result of the forced state between stator and runner is thrown out. Because while the machine converter is a real energy converter, so: electrical into mechanical energy or, conversely, converts mechanical energy into electrical energy and thus causes a change in the form of energy, the converter basically provides taken only a switchgear.

Sollen nun mehrere Umrichter innerhalb eines Netzverbandes parallel arbeiten, so ist dieses Fehlen einer Leistungscharakteristik von großem Nachteil, weil dadurch alle -die Aufgaben, welche an einen solchen Parallelbetrieb zu stellen sind, wie z. B. mehr oder weniger genaue Übernahme einer bestimmten Grundlast oder Spitzenlast, Fahren nach einem Fahrplan, gleichmäßige Belastungsverteilung oder Belastungsverteilung gemäß den Netzimpedanzen zwischen den Belastungsstellen und den Speisepunkten, Ouerleistungsverschiebungen zur Entladung benachbarter Umrichterwerke usw., nicht oder nur unvollkommen erfüllt werden können.If several inverters are to be used in parallel within a network work, this lack of a performance characteristic is a great disadvantage, because thereby all -the tasks that have to be put in such a parallel operation are, such as B. more or less precise takeover of a certain basic load or Peak load, driving according to a timetable, even load distribution or Load distribution according to the network impedances between the load points and the feed points, output shifts for discharging neighboring converter stations etc., cannot be fulfilled or can only be fulfilled imperfectly.

Es ist bereits eine Anordnung zur Erzielung einer Leistungscharakteristik eines Umrichters vorgeschlagen worden, bei der mittels der Gittersteuerung des Umrichters eine Grobregelung der Phasenlage zwischen Umrichter- und Netzvektor vorgenommen wird und bei der die stetige Überbrückung der dadurch entstehenden Phasensprünge bzw. die Feinregelung mittels in den Hauptkreisen des Umrichters angeordneter Drehregler erhalten wird.It is already an arrangement for achieving a performance characteristic a converter has been proposed in which by means of the grid control of the converter a coarse control of the phase position between the converter and network vector is carried out and in which the continuous bridging of the resulting phase jumps or the fine control by means of rotary controls arranged in the main circuits of the converter is obtained.

Die Erfindung betrifft nun eine Anordung, welche es ermöglicht, dem Umrichter sowohl der Frequenz als auch der Phasenlage zwischen Umrichter- und Netzvektor nach eine künstlich geschaffene Leistungscharakteristik ausschließlich über die Gittersteuerung zu geben, die von Hand oder selbsttätig über eine Relaisanordnung bekannter Art, gegebenenfalls abhängig von irgendeiner Bezugsgröße, einstellbar ist. Vorteilhaft gegenüber der ber.eits vorgeschlagenen Anordnung ist, daß ein i Eingriff in den Hauptkreis des Umrichter nicht mehr nötig ist.The invention relates to an arrangement which enables the Inverter both the frequency and the phase position between the inverter and the network vector according to an artificially created performance characteristic exclusively via the To give grid control manually or automatically via a Relay arrangement of a known type, possibly depending on some reference variable, is adjustable. The advantage over the previously proposed arrangement is that that it is no longer necessary to intervene in the main circuit of the converter.

Der Zusammenhang zwischen der Leistungscharakteristik bei den Maschinenumformern und der Charakteristik x = f (N) beim Umrichter sei an Hand von Abb. i erläutert. Der dargestellte Zusammenhang bezieht sich auf eine elastische Umformung. Die Überlegungen gelten natürlich sinngemäß auch für starre Umformung, nur mit dem Unterschied, daß bei den Maschinen an die Stelle der Frequenzcharakteristik f = f (N) die Kennlinie ß, = f (N) tritt. Im ersten Quadranten (I) des Achsenkreuzes ist der behannte Verlauf der Leistungskennlinie, d. h. die Abhängigkeit der Frequenz von der abg; -geb,enen Leistung, für einige verschieden eingestellte Kennlinien dargestellt. Als Abszisse ist die abgegebene Leistung N aufgetragen, als Ordinate die Frequenz f. Die Überlegungen behalten natiirlich sinngemäß auch für den Fall der Leistungsaufnahme ihre Gültigkeit. SS ist die Gerade für die konstante Netzfrequenz fo. Die Kennlinie L verläuft so, daß sie die Gerade SS im Punkte f, auf der Ordinate schneidet. Mit dieser Einstellung der Charakteristik wird also bei Norrnalfreqnenz keine Leistung übertragen, N, = O. Verschiebt man die Charakteris:ik i parallel zu sich selbst in die Lage 2, so schneidet sie die Ordinate bei dem Frequenzwert f1 und die Gerade SS im Punkt P1. Bei dieser Lage der Charakteristik wird also bei N'orinalfrequenz eine Leistung abgegeben, welche der Strecke:Gi\1 entspricht, also die Leistung NI. Die Charakteristik 3 stellt ein weiteres Beispiel dar. Sie verläuft flacher als die Charakteristik 2 und übernimmt trotz der kleineren fiktiven Leerlauffrequenz f2 gegenüber f1 eine größere Leistung N., entsprechend der Abszisse V N, im Punkt P2. Bei der Synchronmaschine ist nun, wie schon mehrfach erwähnt, jeder Belastung ein bestimmter Winkel ß zugeordnet, konstante Erregung vorausgesetzt. Dies kommt in dem Diagramm des Quadranten III der Abb. i zum Ausdruck. @Tach unten ist auf der Ordinate die abgegebene Leistung N aufgetragen, nach links auf der Abszisse der Winkel ß. Die beiden Winkelwerte ß1 und ß2 entsprechen den beiden Leistungen N1 und N.. Der Zusammen-. bang zwischen ß, und N ist, wenigstens über den praktisch in Betracht kommenden Regelbereich, ein linearer. Es besteht nun aber auch ein Zusammenhang zwischen dein Winkel ß und der Differenz zwischen der -Netzfrequenz f, und der fiktiven Leerlauffrequenz der jeweiligen Leistungscharakteristik, z. B.The relationship between the performance characteristics in the machine converters and the characteristic x = f (N) in the converter is explained using Fig. I. The relationship shown relates to elastic deformation. Of course, the considerations also apply analogously to rigid forming, with the only difference that in the machines the frequency characteristic f = f (N) is replaced by the characteristic ß, = f (N) . In the first quadrant (I) of the axis cross is the hindered course of the power characteristic, ie the dependence of the frequency on the ab; -given power, shown for some differently set characteristics. The power output N is plotted as the abscissa and the frequency f as the ordinate. SS is the straight line for the constant network frequency fo. The characteristic curve L runs in such a way that it intersects the straight line SS at point f on the ordinate. With this setting of the characteristic, no power is transmitted at normal frequency, N, = O. If one shifts the characteristic: ik i parallel to itself into position 2, it intersects the ordinate at the frequency value f1 and the straight line SS at point P1 . In this position of the characteristic, a power is emitted at normal frequency which corresponds to the distance: Gi \ 1, that is to say the power NI. The characteristic of Figure 3 illustrates a further example. It is flatter than the characteristic 2 and takes over in spite of the smaller fictitious idling frequency f2 f1 over a Größ ere erformance L N., corresponding to the abscissa VN, at the point P2. In the case of the synchronous machine, as already mentioned several times, a certain angle β is assigned to each load, assuming constant excitation. This is expressed in the diagram of quadrant III in Fig. I. @Tow down, the output power N is plotted on the ordinate, to the left on the abscissa the angle ß. The two angle values ß1 and ß2 correspond to the two powers N1 and N .. The combined. bang between β and N is, at least over the practically relevant control range, a linear one. But there is now also a relationship between your angle ß and the difference between the network frequency f, and the fictitious idle frequency of the respective performance characteristics, z. B.

... A f1 = f 1- fo oder d f2 = f2 - fo. Dieser Zu-1-sanimenhang ist innerhalb des praktisch in .: Räracht kommenden Leistungsber; iches eben-.. fürs linear. Seine Darstellung ist im Qua---dranten IV erfolgt. Als Abszisse ist nach links der Winkel fl aufgetragen, als Ordinate die Frequenzdifferenz A f, und zwar in einem gegen die Ordinaten im Quadranten I ver--doppelten Maßstab. Die Kennlinie d f1 gehört zur Leistungscharakteristik 2, die Kennlinie J f 2 zur Leistungscharakteristik 3.... A f1 = f 1- fo or d f2 = f2 - fo. This Zu-1-sanimenhang is within the practically in.: Räracht coming service range; I do it- .. for the linear. It is represented in quadrant IV. The angle fl is plotted as the abscissa to the left and the frequency difference A f as the ordinate, on a scale that is doubled from the ordinate in quadrant I. The characteristic curve d f1 belongs to the performance characteristic 2, the characteristic curve J f 2 belongs to the performance characteristic 3.

Setzt man nun in dem Diagramm des Quadranten IV an die Stelle des Winkels p den von einer bestimmten Ausgangslage aus gerechneten Winkel a. der Verstellung der Phasenlage der abgegebenen Umrichterspannung und an die Stelle von d f die vom Umrichter abgegebene Leistung N, so erhält man die für den Umrichter gesuchte Leistungscharakteristik. In Abb. i ist der Zusainmcnhang nur für zwei Beispiele dargestellt. Durch entsprechende Einregelung der Leistungssteuerung ist aber praktisch jede beliebige Lage der Charakteristik x = f (N) zu erreichen. Die Einstellung und der Verlauf dieser Leistungscharakteristik sind dalsei grundsätzlich unabhängig davon, ob ein starrer oder elastischer Umrichter vorliegt.If one now places the angle a calculated from a certain starting position at the point of the angle p in the diagram of quadrant IV. the adjustment of the phase position of the output converter voltage and the power N output by the converter at the point of df, the power characteristic sought for the converter is obtained. In Fig. I the connection is shown for only two examples. By adjusting the power control accordingly, however, practically any position of the characteristic x = f (N) can be achieved. The setting and the course of these performance characteristics are therefore fundamentally independent of whether a rigid or elastic converter is used.

Mit der Schaffung derartiger Leistungscharakteristiken bei Umrichtern können nun alle Leistungsregelungen durchgeführt werden, wie sie bei starren und elastischen 1Iaschinenformern und bei Kraftwerksgeneratoren möglich sind.With the creation of such performance characteristics in converters all power controls can now be carried out, as they are with rigid and elastic machine formers and power plant generators are possible.

Die Regelanordnung gemäß der Erfindung läuft nun darauf hinaus, die vom Umrichter abgegebene Leistung Ar ausschließlich über die Gittersteuerung in einen funktionellen. frei einstellbaren Zusammenhang mit der ebenfalls an sich frei einstellbaren Phasenlage der vom Umrichter abgegebenen Spannung zu bringen. Die nachfolgend beschrie-' benen Ausführungsbeispiele zeigen, wie derartige Regeleinrichtungen im einzelnen auszubilden sind.The control arrangement according to the invention now boils down to the The power Ar output by the converter is exclusively via the grid control in a functional one. freely adjustable connection with the also free in itself Bring adjustable phase position of the voltage output by the converter. the The exemplary embodiments described below show how such control devices are to be trained in detail.

Dem Ausführungsbeispiel der Abb. 2 wurde eine Umformung von Drehstrom der Frequenz f1 in Einphasenstrom der Frequenz f.: zugrunde gelegt. Im übrigen sind aber Phasenzahl und Frequenzv erhältnis urwesentlich. In Abb. bedeutet i das Drehstromnetz der Frequenz f1, 2 die Umrichteranordnung mit der Gittersteuerungsapparatur 3, d. das einpolig dargestellte Einphasennetz der Frequenz. f2. In der Hilfseinrichtung 5 wird über die aus dein Stromwandler 7 und Spannungswandler S gespeiste Leistungsmeßeinrichtung 6 zunächst eine der Umrichterleistung N proportionale Meßspannung gebildet. Dies geschieht z.B. über die Widerstandseinrichtung 9 mit dem Kontaktzeiger io. Die Speisung dieser -Meßanordnung erfolgt aus einer Batterie i i. Gleichzeitig ist in der Apparatur 5 noch eine weitere Widerstandsanordnung 12 vorgesehen, mit welcher die in der Anordnung 9 erzeugte Meßspannung sowohl der Größe :als auch der Richtung nach zusätzlich beeinflußt werden kann. Hiermit kann die aus der Gesamtregelanordnung resultierende Umrichtercharakteristik beliebig beeinflußt werden, z. B. ihre Neigung verändert oder ihr Nullpunkt verlagert werden usw. Die Betätigung .dieser Zusatzeinrichtung 12, erfolgt über eine Relaisanordnung bekannter Ausführung 13, welche entweder von Hand bedient wird oder die Einstellung der Charakteristik selbsttätig vornimmt, abhängig von irgendeiner Bezugsgröße, wie z. B. einem Leistungsfahrplan, der Spannungshöhe, der Blindleistung usw. Von den Klemmen 14 der Einrichtung 5 wird -dann die so erhaltene modifizierte Leistungsmeßspannung einer Vergleichsapparatur IS über die Klemmen 16 zugeführt.The embodiment of Fig. 2 was a conversion of three-phase current the frequency f1 in single-phase current of the frequency f .: is based. Otherwise are but the number of phases and the frequency ratio are essential. In Fig. I means the three-phase network the frequency f1, 2 the converter arrangement with the grid control apparatus 3, d. the single-phase network of the frequency shown as a single pole. f2. In the auxiliary facility 5 is fed from the current converter 7 and voltage converter S power measuring device 6 initially a measuring voltage proportional to the converter power N is formed. this happens e.g. via the resistance device 9 with the contact pointer ok This measuring arrangement is fed from a battery i i. Simultaneously a further resistor arrangement 12 is provided in the apparatus 5, with which the measurement voltage generated in the arrangement 9 both the size: and the Direction can also be influenced. This can be used from the overall control arrangement resulting inverter characteristics can be influenced as desired, e.g. B. their inclination changed or their zero point shifted, etc. The actuation of this additional device 12, takes place via a relay arrangement of known design 13, which either of Is operated manually or sets the characteristic automatically, depending on some reference, such as B. a performance schedule, the voltage level, the reactive power, etc. From the terminals 14 of the device 5 -then is obtained in this way modified power measurement voltage of a comparative apparatus IS across the terminals 16 supplied.

Die willkürliche Einstellung der Phasenlage der Umrichterspannung erfolgt in dem dargestellten Beispiel durch Verstellen der Steuerimpulse für die Gittersteuerung 3. Die Steuerung der Gittersteuerungsimpulse kann dabei erfolgen im Takte der Frequenz f, + f2 oder fl-f, oder getrennt mit f, und der überlagerten Frequenz f2. Im Ausführungsbeispiel erhält die Steuereinrichtung 3 die fmpulse im Takte der Frequenz f1 über eine Drehregleranordnung 31, die Impulse im Takte der Frequenz f2 über einen Synchron-Synchron-Maschinenumformer 32, 33. Die Stromleitung h überträgt die Steuerimpulse . der Frequenz f1, die Stroi`nleitung 1, überträgt die Steuerimpulse der Frequenz f2. Der Motor 32 des Synchron-Synchron-Umformers wird, da es sich in dem Beispiel um .einen elastischen Umrichter handeln soll, aus dem Einphasennetz ,4 gespeist. Er besitzt einen Läufer 34. und einen verdrehbaren Ständer 35. Der angetriebene Drehstromsynchrongenerator 33 ist für die, Frequenz f2 des Einphasennetzes .4 ausgelegt. Bei einem starren Umrichter würde z. B. die Maschine 32 durch eine Drehstromsynchronmaschine ersetzt werden müssen, welche an das Drehstromnetz i angeschlossen ist.The arbitrary setting of the phase position of the converter voltage is done in the example shown by adjusting the control pulses for grid control 3. The grid control pulses can be controlled in cycles of frequency f, + f2 or fl-f, or separately with f, and the superimposed frequency f2. In the exemplary embodiment, the control device 3 receives the fpulses in the cycle of the frequency f1 via a rotary control arrangement 31, the pulses in the cycle of the frequency f2 via a synchronous-synchronous machine converter 32, 33. The power line h transmits the control pulses. frequency f1, the strobe line 1, transmits the control pulses of frequency f2. The motor 32 of the synchronous-synchronous converter is fed from the single-phase network 4, since it is supposed to be an elastic converter in the example. It has a rotor 34. and a rotatable stator 35. The driven three-phase synchronous generator 33 is designed for the frequency f2 of the single-phase network .4. In the case of a rigid converter, e.g. B. the machine 32 must be replaced by a three-phase synchronous machine, which is connected to the three-phase network i.

Die Verdrehung der .Phasenlage der Umrichterspannung erfolgt durch zeitliche Verlagerung der Steuerimpulse mittels Verdrehung des Ständers 35 der Maschine 32. Diese Verdrehung wird durch einen kleinen Verstellmotor 36 vorgenommen, welcher über das Zahnradgetriebe 37, 38 am Ständer 35 angreift. Gleichzeitig können zweckmäßig auch die über den Drehregler 31 gegebenen Steuerimpulse der Frequenz f, in ihrer Phasenlage entsprechend verändert werden, was ebenfalls über ein vom Motor 36 angetriebenes Zahnradvorgelege 39, ,4o am Drehtransformator 31 vorgenommen werden kann. Die ganze Verstellung der Phasenlage der Umrichterspannung erfolgt also durch entsprechendes Vor- und Rückwärtsschalten des Verstellmotors 36.The phase position of the converter voltage is rotated by Time shifting of the control pulses by rotating the stator 35 of the machine 32. This rotation is made by a small adjusting motor 36, which engages on the stator 35 via the gear transmission 37, 38. At the same time can be expedient also the control pulses of the frequency f given via the rotary control 31 in their Phase position can be changed accordingly, which is also via a motor 36 driven Gear countershafts 39,, 4o on the rotary transformer 31 can be made. The whole The phase position of the converter voltage is adjusted accordingly by means of the appropriate Switching the adjusting motor 36 forwards and backwards.

Zur Regelung ist es nun notwendig, eine Größe zu bilden, welche der jeweiligen Phasenlage der Umrichterspannung proportional ist. Hierzu kann z. B., wie Abb. 2 zeigt, die räumliche Lage des Ständers der Maschine 32 herangezogen werden, welche unmittelbar der Phasenlage der erzeugten Utnrichterspannung entspricht. Eine der räumlichen Ständerlage der Maschine 32 proportionale Meßgröße wird in der Apparateanordnung 2> gebildet. Dabei wird durch Wahl entsprechender Zahnradübersetzungen, z, B. des zusätzlichen Zahnradgetriebes 29, 3o, dafür gesorgt, daB der Ausschlag des Zeigers 28 an der Widerstandsanordnung 27 unabhängig von der Polzahl der Steuerstromumformermaschinen 32 und 33 der wirklichen Phasenlage der Umrichterspannung proportional ist. Ähnlich wie in der Hilfseinrichtung 5 wird dann z. B. eine der Phasenlage a der Umrichterspannung proportionale Gleichspannung über die Wi,- lerstandsanordnung 27 gebildet. An den Klemmen 26 wird die dem Winkel a proportionale M eßgröße entnommen und den Klemmen 23 der Vergleichsapparatur IS zugeführt.For regulation, it is now necessary to create a variable which is proportional to the respective phase position of the converter voltage. For this purpose, z. B., as Fig. 2 shows, the spatial position of the stator of the machine 32 can be used, which corresponds directly to the phase position of the inverter voltage generated. A measured variable proportional to the spatial stand position of the machine 32 is formed in the apparatus arrangement 2>. By choosing appropriate gear ratios, e.g. the additional gear transmission 29, 3o, it is ensured that the deflection of the pointer 28 on the resistor arrangement 27 is proportional to the actual phase position of the converter voltage regardless of the number of poles of the control current converter machines 32 and 33. Similar to the auxiliary device 5 is then z. B. a DC voltage proportional to the phase position a of the converter voltage via the resistor arrangement 27 is formed. The measured variable proportional to the angle α is taken from the terminals 26 and fed to the terminals 23 of the comparison apparatus IS.

Der Vergleich -der beiden in den Einrichtungen 5 bzw. 25 erzeugten Meßspannungen erfolgt in der Apparatur 15. In dem dargestellten Beispiel erfolgt der Vergleich derart, daß die als Maß für die Umrichterleistung N dienende Meßspannung der Einrichtung 5 über ein Meßwerk 17 in einen dieser Meßgröße proportionalen Zeigerausschlag des Kontaktzeigers 21 umgewandelt wird. Ebenso wird die der Einrichtung 25 entnommene Meßgröße über ein Meßwerk 18 in einen der Phasenlage a proportionalen Zeigerausschlag des Kontaktzeigers 2o umgewandelt. Beide Zeiger 2o und 21 schleifen auf einer Widerstandsanordnung i9, welche von einer Batterie 2? gespeist wird. An den Zeigern 2o und 2 i kann über die Klemmen 24 eine Regelspamiung abgenommen werden, welche der Winkelabweichung beider Zeiger proportional ist. Diese dritte Meß,größe wird nun als eigentliche Regelgröße benutzt und unmittelbar oder mittelbar über eine Relais-oder V erstärkeranordnungdem Verst.ellmotor 36 zugeführt. Dabei wird der Verstellmotor 36 sich vorwärts drehen, wenn z. B. der Zeiger 20 links des Zeigers 21 steht, und wird in umgekehrter Richtung laufen, wenn der Zeiger 2o rechts vom Zeiger 21 steht. Der Verstellmotor bleibt so lange in Bewegung, bis die beiden Zeiger 2o und 21 sich decken, sobald also die an den Klemmen 24 abgenommene Regelgröße zu Null wird. Die den Erfindungsgedanken verkörpernde Einrichtung arbeitet also derart, daß in der Einrichtung 5 mittels der Elemente 12, 13 eine einem vorbestimmten gewünschten Zusammenhang zwischen a und N entsprechende Spannung erzeugt und daß -dieser Sollwert in der Einrichtung 15 mit dem in der Einrichtung 25 gewonnenen Istwert des Phasen-Winkels a verglichen bzw. die Abweichung zwischen Ist- und Sollwert zum Verschwinden gebracht wird. An Stelle der angedeuteten Vergleichsapparatur 15 kann auch ein Ferrarissystem treten oder eine Röhrenmeßanordnung o. dgl. mehr.The comparison of the two measuring voltages generated in the devices 5 and 25 takes place in the apparatus 15. In the example shown, the comparison is made in such a way that the measuring voltage of the device 5 serving as a measure for the converter power N is converted into one of these measured quantities via a measuring unit 17 proportional pointer deflection of the contact pointer 21 is converted. Likewise, the measured variable taken from the device 25 is converted via a measuring mechanism 18 into a pointer deflection of the contact pointer 2o proportional to the phase position a. Both pointers 2o and 21 slide on a resistor arrangement i9, which is from a battery 2? is fed. At the pointers 2o and 2 i, a control voltage can be picked up via the terminals 24, which is proportional to the angular deviation of the two pointers. This third measured variable is now used as the actual controlled variable and is fed directly or indirectly to the adjusting motor 36 via a relay or amplifier arrangement. The adjusting motor 36 will rotate forward when, for. B. the pointer 20 is to the left of the pointer 21, and will run in the opposite direction when the pointer 2o is to the right of the pointer 21. The adjusting motor remains in motion until the two pointers 2o and 21 coincide, i.e. as soon as the controlled variable taken from the terminals 24 becomes zero. The device embodying the concept of the invention works in such a way that in the device 5 by means of the elements 12, 13 a voltage corresponding to a predetermined desired relationship between a and N is generated and that this setpoint value in the device 15 with the actual value of the obtained in the device 25 Phase angle a is compared or the deviation between the actual and nominal value is made to disappear. Instead of the indicated comparison apparatus 15, a Ferrari system or a tube measuring arrangement or the like can also be used.

Es ist somit nach dem geschilderten Regelverfahren möglich, jeder Phasenlage a eine eindeutige Leistung N zuzuordnen, also eine Leistungscharakteristik zu schaffen, welche am Relais 13 beliebig eingestellt werden kann.It is therefore possible according to the control method described, everyone To assign phase position a an unambiguous power N, that is, a power characteristic to create, which can be set as desired on the relay 13.

Die nachstehenden Abbildungen sollen einige andere Ausführungsmöglichkeiten andeuten.The following illustrations are intended to provide some other design options imply.

So zeigt z. B. Abb. 3 eine Anordnung, bei welcher nicht der Ständer einer der Synchronmaschinen des Steuerumformers zur Regelung und Einstellung der Phasenlage herangezogen wird, sondern wo ein zusätzlicher Drehregler 41 benutzt wird, welcher in die vom Steuerumformer zur Steuereinrichtung 3 führenden Steuerleitungen eingeschaltet ist. Die übrigen Bezeichnungen in Abb.3 entsprechen jenen von Abb. 2. Die Phasenlage der Umrichterspannung wird mittels dieses Drehreglers 41 eingestellt. Im übrigen ist die Arbeitsweise genau die gleiche wie in der Anordnung nach Abb. 2.So shows z. B. Fig. 3 an arrangement in which not the stand one of the synchronous machines of the control converter to regulate and adjust the Phase position is used, but where an additional rotary control 41 is used which is in the control lines leading from the control converter to the control device 3 is switched on. The other designations in Fig. 3 correspond to those in Fig. 2. The phase position of the converter voltage is set by means of this rotary controller 41. Otherwise, the mode of operation is exactly the same as in the arrangement according to Fig. 2.

In Abb.4 ist eine Regelanordnung dargestellt, bei welcher einerseits statt mit Gleichstrommeßgrößen mit Ferrarisinstrumenten gearbeitet wird, andererseits statt der Verdrehung von Maschinenständern oder Drehreglern zur Verstellung der Steuerimpulse eine über Steuerröhren geregelte Transformatoranordnung vorgesehen ist. Zum Beispiel wird in der Apparatur 5ö eine der Umformerleistung N proportionale, über die Wandler 7 und 8 entnommene Leistung dem Meßsystem 51 zugeführt. Dieses arbeitet als Triebsystem zusammen mit einem zweiten System 52 auf eine Ferrarisscheibe 53, die ihrerseits die Verstellung eines Regelorgans 54 bewirkt. Das Triebsystem.52 ist als Blindleistungsmesser geschaltet und wird über eine Hilfseinrichtung 6o aus einem Hilfsnetz 61, das auch mit dem Primärnetz 1 identisch sein kann, gespeist. Die Hilfsanordnung 6o besteht im wesentlichen aus einer als Potentiometer geschalteten Kontaktzeigereinrichtung 6-2, 63. die von Hand oder über ein Relais 64 selbsttätig verstellbar ist. Das Relais kann nach einem bestimmten Fahrplan oder auf EinhaltAng bestimmter Bezugsgrößenwerte geregelt werden. Dem System 52 wird also ein beliebig vorgebbarer Sollwert zugeführt, und die Ferrarisscheibe 53 dreht sich so lange und verstellt dabei die Steuerung des Umformers so weit, bis die Umformerleistung den Sollwert erreicht, d. h. bis die Kräfte der beiden Triebsysteme 51, 52 einander aufheben.In Fig.4 a control arrangement is shown in which on the one hand instead of working with direct current measured variables with Ferrari instruments, on the other hand instead of turning machine stands or rotary knobs to adjust the Control pulses are provided by a transformer arrangement regulated via control tubes is. For example, in the apparatus 5ö one of the converter power N proportional, The power taken from the transducers 7 and 8 is fed to the measuring system 51. This works as a drive system together with a second system 52 on a Ferrari screen 53, which in turn effects the adjustment of a control element 54. The Drive System. 52 is connected as a reactive power meter and is switched off via an auxiliary device 6o an auxiliary network 61, which can also be identical to the primary network 1, is fed. The auxiliary arrangement 6o consists essentially of one connected as a potentiometer Contact pointer device 6-2, 63. by hand or automatically via a relay 64 is adjustable. The relay can operate according to a specific schedule or on compliance certain reference values are regulated. The system 52 is therefore arbitrary Predeterminable setpoint supplied, and the Ferraris disk 53 rotates as long and adjusts the control of the converter so far until the converter power is the Target value reached, d. H. until the forces of the two drive systems 51, 52 interact lift.

Die Verschiebung der Phase des Zündpunktes wird im Ausführungsbeispiel der Abb.4 folgendermaßen bewirkt.The shift in the phase of the ignition point is in the exemplary embodiment the Fig.4 causes as follows.

Die der Hauptgittersteuerung 3 zugeführten Steuerspannungen setzen sich jeweils aus zwei in den Transformatoren 71 bzw. 72 der Einrichtung 7o erzeugten Spannungskomponenten zusammen, welche senkrecht aufeinanderstehen und in der Größe unabhängig voneinander geregelt werden können. Die dargestellte Steuereinrichtung 70 gilt abgesehen von den Primärwicklungen 73 und 7a,. der Stromtransformatoren nur für die Stromkreise einer Phase und ist für -die übrigen Phasen entsprechend anzuordnen. Die Hilfsentladungsstreckenanordnungen 75 und 76 werden jeweils sowohl von der primärfrequenten Spannung über die Wicklung 73 wie auch von der sekundärfrequenten Spannung über die Wicklung 74 gespeist, wobei jedoch entsprechende Teilspannungen in beiden Anordnungen gegeneinander um 9o° in der Phase verschoben sind. Werden nun die beiden von den Transformatoren 71, 72 gelieferten Teilspannungen mittels der Gittersteuerungseinrichtung 54 so geregelt, daß die eine größer, die andere kleiner wird, während die geometrische Summe aus beiden Teilspannungen konstant bleibt, so ist es mit dieser Anordnung möglich, die Phasenlage der Umrichtersteuerungsimpulse und damit der vom Umrichter gelieferten Spannung entsprechend zu verstellen. Die übrigen Bezugszeichen der Abb. 4 entsprechen denen der Abb. :2 und 3.The control voltages supplied to the main grid control 3 are each composed of two voltage components generated in the transformers 71 and 72 of the device 7o, which are perpendicular to one another and can be regulated independently of one another in terms of size. The illustrated control device 70 applies apart from the primary windings 73 and 7a,. of the current transformers only for the circuits of one phase and is to be arranged accordingly for the other phases. The auxiliary discharge path arrangements 75 and 76 are each fed by both the primary-frequency voltage via the winding 73 and the secondary-frequency voltage via the winding 74, but corresponding partial voltages in both arrangements are phase shifted by 90 °. If the two partial voltages supplied by the transformers 71, 72 are now regulated by means of the grid control device 54 so that one becomes larger and the other smaller, while the geometric sum of the two partial voltages remains constant, then with this arrangement it is possible to adjust the phase position of the To adjust the converter control pulses and thus the voltage supplied by the converter accordingly. The other reference symbols in Fig. 4 correspond to those in Figs.: 2 and 3.

Eine weitere Ausführungsmöglichkeit für eine den Erfindüngsgedanken verkörpernde Regeleinrichtung zeigt Abb. 5. Die Bargestelle Anordnung arbeitet im wesentlichen genau so wie die der Abb.4, und übereinstimmende Teile tragen die gleichen Bezugszeichen wie dort. Jedoch ist außerdem auch die Möglichkeit einer Rückführung und einer elastischen Handhabung der Leistungsregelung gegeben. Der Fahrplanregler o. dgl. 6o wirkt nicht unmittelbar auf das Triebsystem 52 der Vergleichseinrichtung 5o ein, sondern auf ein Triebsystem 82 eines weiteren Perrarissystems.8o, dessen Scheibe außerdem noch unter dem Einfluß eines Systems 81 steht, dessen Leistung der Übergabeleistung des Umrichters proportional ist. Das System 5 2 der Vergleichseinrichtung 5o wird in an sich schon anderweitig vorgeschlagener Weise mit einer praktisch konstanten - Spannung und einem von der Frequenzabweichung des Sekundärnetzes abhängigen Strom beaufschlagt, indem die Stromspule über einen aus Kondensator 83 und Drossel 84 bestehenden Schwingungskreis gespeist wird. Die Energie für Strom- und Spannungsspule liefert ein Wandler 88 auf der Sekundärseite des Umrichters. Bei Solleistung läßt der Schwingungskreis nur einen geringen Strom durch. Steigt oder fällt dagegen die benötigte Leistung plötzlich, so steigt der Strom in der Stromspule des Systems 52, und der Umrichter wird zur Leistungsübernahme bzw. zur Verringerung der Übergabeleistung veranlaßt unabhängig von der durch das Relais 64 vorgeschriebenen Leistungsbedingung. Diese letztere wird auf das Vergleichssystem 5o dadurch übertragen, daß die Induktivität der Drossel und damit die Resonanzfrequenz des Schwingungskreises über eine Spindel 85, die den Eisenkern verschiebt, - durch die Ferrarisscheibe 83 des Systems 8o geändert wird. Eine zusätzliche Möglichkeit der Beeinflussung der Leistungskennlinie sowie der Wirksamkeit der Rückführungseinrichtung kann in einer Anordnung gemäß Abb:5 dadurch vorgesehen werden, daß in die Speiseleitung des Systems 52 eiri Regelorgan, z. B. ein Drehregler 86 mit Versteileinrichtung 87, eingeschaltet wird, der von Hand oder selbsttätig geregelt werden kann.Another possible embodiment for a concept of the invention Fig. 5 shows the embodiment of the control system essentially exactly the same as that of Figure 4, and matching parts wear the same Reference signs as there. However, there is also the possibility of a return and an elastic handling of the power control. The schedule controller or the like 6o does not act directly on the drive system 52 of the comparison device 5o one but on a drive system 82 of another platform system.8o, whose disk is also still under the influence of a system 81 whose performance is proportional to the transfer power of the converter. The system 5 2 of the comparison device 5o is in a manner already proposed elsewhere with a practically constant - Voltage and a current dependent on the frequency deviation of the secondary network applied by the current coil via a capacitor 83 and choke 84 existing oscillation circuit is fed. The energy for current and voltage coil supplies a converter 88 on the secondary side of the converter. Leaves at target performance the oscillation circuit only carries a small amount of current. If, on the other hand, it rises or falls If the power required suddenly increases, the current in the system's current coil rises 52, and the converter is used to take over or reduce the transfer power caused regardless of the power condition prescribed by relay 64. This latter is transferred to the comparison system 5o in that the inductance the throttle and thus the resonance frequency of the oscillating circuit via a spindle 85, which moves the iron core, - through the Ferraris disc 83 of the system 8o will be changed. An additional possibility of influencing the performance curve and the effectiveness of the return device can be in an arrangement according to Fig: 5 can be provided that in the feed line of the system 52 a control element, z. B. a rotary control 86 with adjusting device 87, is turned on by Can be regulated manually or automatically.

Erwähnt sei noch, daß die Anwendung des Erfindungsgedankens nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt ist, sondern daß z. B. die Verstellung der Phasenlage der Umrichterspannung auch so erfolgen kann, daß der Ständer eines primären Steuerspannungsgenerators, z. B. einer asymmetrischen Maschine, entsprechend verstellt wird. Entsprechend kann auch eine Bürstenverstellung vorgenommen werden an einem für Steuerungszwecke vorgesehenen umlaufenden Frequenzwandler. Auch kann die Regelung über einen Steuerumformer mit Gleichstrommotor erfolgen, dessen Drehzahl durch Feldregelung über eine gittergesteuerte Anordnung bekannter Art und. eine stroboskopische Drehzahlmeßeinrichtung geregelt wird.It should also be mentioned that the application of the inventive concept is not is limited to the examples described, but that, for. B. the adjustment the phase position of the converter voltage can also be done so that the stator one primary control voltage generator, e.g. B. an asymmetrical machine, accordingly is adjusted. The brushes can also be adjusted accordingly on a rotating frequency converter provided for control purposes. Also can the regulation takes place via a control converter with direct current motor, the speed of which by field control via a grid-controlled arrangement of a known type and. one stroboscopic speed measuring device is regulated.

Selbstverständlich kann ähnlich wie bei Kraftmaschinen und Maschinenumformern die Leistungsregelung gemäß der Erfindung kombiniert werden mit einer Blindleistungsregelung und einer Spannungsregelung. Sind bei der Umrichteranordnung zum Ausgleich von Leistungspulsationen und zur Ermöglichung der Blindlastlieferung, z. B. bei Umformung von Drehstrom 5o Hz in Einphasenstorm 162/, Hz, Energiespeicher in Form von Ausgleichsmaschinen oder in Form von Drosselspulen und Kondensatoren angebracht, so können diese gleichzeitig entsprechend der Leistungscharakteristik mitgeregelt werden, entweder stetig, was hauptsächlich bei maschinellen Energiespeichern möglich. ist, oder in' einzelnen Schaltstufen entsprechend der jeweiligen Gruppenunterteilung der Drosselspulen bzw. Köndensatorbatterien.It goes without saying that this can be done in a similar way to power machines and machine converters the power control according to the invention can be combined with a reactive power control and a voltage regulation. Are in the converter arrangement to compensate for power pulsations and to enable the reactive load delivery, e.g. B. when converting three-phase current 5o Hz in single-phase current 162 /, Hz, energy storage in the form of compensating machines or in the form of inductors and capacitors attached so these can be used at the same time be controlled according to the performance characteristics, either continuously what mainly possible with mechanical energy storage systems. is, or in 'individual Switching stages according to the respective group subdivision of the choke coils or Capacitor batteries.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for the regulation of the performance participation of converters that work in parallel with other converters or machines characterized in that the converters both the frequency and the phase position between Converter voltage and mains voltage vector according to a freely adjustable power characteristic is given exclusively via the grid control.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that to form a freely adjustable performance characteristic a measured variable proportional to the power output by the converter is formed, 'Which in a control device of a known type by hand or automatically can be influenced in any way that the resulting measured variable is compared with one of the respective phase position of the converter voltage proportional, identical further measurable variable and that the difference between these two .measured variables in .eine this difference proportional third measured variable is converted. Which for phase control is used for the voltage output by the converter.

3. Arrangement according to claim a, characterized in that -the setting of the phase position of the converter voltage takes place so that the third measurement variable used for adjustment disappears at the desired position of the converter voltage phase. .1 .. Arrangement according to claims 2 and 3, characterized in that the phase control is carried out by adjusting the grid control pulses occurring in the cycle, fi + f2 or fi-f2, where f1 is the frequency of the network with the higher number of periods, f2 that of the network with the low number of periods. 5. Arrangement according to claim 2 and 3, characterized in that the phase control takes place closely by adjusting the control pulses originating from the low-frequency network with the frequency f2. 6. Arrangement according to claim 5, characterized in that at the same time as the adjustment of the low-frequency control pulses there is a corresponding adjustment of the control pulses originating from the high-frequency network. 7. The arrangement according to claim 2 or the following, characterized in that the spatial position of the stator of one of the two synchronous machines for converting single or multi-phase current orn of frequency f2 into another multi-phase current of frequency f2 serving in a known manner in a corresponding control converter , this spatial angular position proportional measured variable is converted. Arrangement according to Claim 2 or the following, characterized in that the electrical or spatial angular position of a rotary control serving to control the control pulses of frequency f1 or frequency f2 is converted in a known manner into a measured variable proportional to this angular position. 9. Arrangement according to claim 2 or following, characterized in that the spatial or electrical phase position of the stator of a primary control voltage generator, for. B. an asymmetrical machine, is converted into a measured variable proportional to this angular position. ok Arrangement according to claim 1 or the following, characterized in that the formation of a measured variable proportional to the phase position of the converter voltage is obtained via a Ferraris measuring system of a known type, which gives a deflection proportional to the difference between the mains voltage vectors of the two coupled networks. i i. Arrangement according to claim 1 or the following, characterized in that the regulation of the phase position of the Um- - t # is carried out by regulating the control pulses of the converter via an additional control transformer arrangement working with grid-controlled tubes so that the resulting control voltage is made up of two mutually perpendicular voltage components is formed, which both in their. Size can be controlled in opposite directions via the control tube arrangement of this additional transformer arrangement in such a way that their geometric sum remains constant. r2. Arrangement according to Claim 1 or the following, characterized in that the power control is combined with reactive power and voltage control for the converter. 13. Arrangement according to claim t or the following, - characterized in that in the case of converters with energy storage devices, these are continuously or discontinuously controlled as a function of the performance characteristics.