DE763089C - Einrichtung zur Steuerung der Durchgangsleistung umlaufender Frequenzumformer - Google Patents

Einrichtung zur Steuerung der Durchgangsleistung umlaufender Frequenzumformer

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DE763089C
DE763089C DEA76156D DEA0076156D DE763089C DE 763089 C DE763089 C DE 763089C DE A76156 D DEA76156 D DE A76156D DE A0076156 D DEA0076156 D DE A0076156D DE 763089 C DE763089 C DE 763089C
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DE
Germany
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frequency
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Expired
Application number
DEA76156D
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English (en)
Inventor
Emil Wenzel
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AEG AG
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AEG AG
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/34Arrangements for transfer of electric power between networks of substantially different frequency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Steuerung der Durchgangsleistung umlaufender Frequenzumformer Zur Leistungsübertragung von Netzen verschiedener Frequenzen werden umlaufende Frequenzumformer verwendet. Die Durchgangsleistung wird gewöhnlich mit Hilfe eines Reglers gesteuert, auf den ein der Durchgangsleistung und ein der Frequenz des einen der beiden Netze bzw. deren Schlupf proportionales Drehmoment in entgegengesetztem Sinn derart einwirken, daß bei bestimmten einander zugeordneten Werten dieser Größen Gleichgewicht im Regler herrscht. Bei Änderung dieses Gleichgewichtes wird dann durch Reglerimpulse eine Steuerung der Durchgangsleistung so lange bewirkt, bis eine neue Gleichgewichtslage hergestellt ist. Je nach der Abweichung der Frequenz des einen der Netze oder des Schlupfes der beiden Netze wird dann eine bestimmte Leistung übertragen. In vielen Fällen ist es jedoch erwünscht, den Umformer möglichst konstant oder nach einem bestimmten Fahrplan zu belasten. Allerdings muß dann dafür Sorge getragen «-erden, daß in gewissen Fällen keine unzulässigen Betriebsbedingungen auftreten. Wenn nämlich der Umformer plötzlich entlastet wird, würde ein auf bestimmte Leistung eingestellter Regler dauernd bestrebt sein, für die Lieferung dieser Leistung zu sorgen, d. 1i. den Umformer zum Durchgehen zu bringen, bis er von der Schutzeinrichtung abgeschaltet wird.
  • Ebenso kann der Fall eintreten, daß das zu speisende Netz aufgetrennt wird, so daß dem Umformer die Aufgabe zufällt, einen bestimmten Abschnitt zu speisen, der eine erhöhte Leistung erfordert. Liegt der Bedarf Tiber dem am Leistungsregler eingestellten konstanten oder fahrplanmäßigen Wert, dann würde der Umformer plötzlich abgebremst werden und außer Tritt fallen. Umgekehrt würde bei einer zu kleinen Leistungsanforderung der Umformer wie im ersten Fall durchgehen.
  • Alle diese Nachteile werden nach der Erfindung dadurch vermieden. daß bei einem Regler. auf den irr an sich bekannter Weise ein der Durchgangsleistung und ein der Frequenz des einen der beiden Netze bzw. deren Schlupf proportionales Drehmoment in entgegengesetztem Sinn derart einwirken. daß Reglergleichgewicht bei bestimmten, einander zugeordneten Werten dieser Größen herrscht, die Frequenzabhängigkeit des die Frequenz des einen der beiden Netze bzw. deren Schlupf berücksichtigenden Drehmoments innerhalb eines bestimmten Frequenzbereichs aufgehoben und dafür das Drehmoment willkürlich beeinflußt. insbesondere konstant gehalten wird.
  • Zur Steuerung des von der Frequenz abhängigen Systems des Reglers wird ein vom Ist- und Sollwert der Durchgangsleistung abhängiges Organ vorgesehen.
  • In Abb. i ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es handelt sich dabei uin eine U mformeranlage, die aus einem >operiodigen -Netz i ein 1ä=/aperiodiges Bahnnetz z speist. Der Umformer besteht aus einer fremderregten Asynchronmaschine 3, die mit einer Svnelironmascliine .I gekuppelt ist. Die Fremderregung wird durch eine Erregermaschine @ mit Hilfserregermaschirie 6 durchgeführt, die ihrerseits durch ein Erregeraggregat 7 gesteuert wird. Die Gleichstrommaschine 8 dieses Erregeraggregats wird dadurch beeinflußt. daß ein Widerstand g durch die Kontakte 1o eines Tirrillreglers überbrückt wird. Der Waagebalken i 1 des Tirrillreglers wird von der Spannung der Erregermaschine, die in einer Wicklung 12 zur Wirkung kommt, sowie von einer Feder 13 heeinflußt. Der Kontakthebel 14 wird über ein Schneckengetriebe 13 von einer Ferrarisscheibe 16 verstellt, auf die zwei Systeme 17. 18 einwirken. Das System 17 wird von der Leistung des Netzes 1 gesteuert, das System i8 von der Frequenz des Netzes z. Zu diesem Zweck ist das System 18 als Blindleistungsmesser ausgebildet, in dessen Stromkreis ein Schwingungskreis, bestehend aus einer Drossel 1g und einem Kondensator 2o, angeordnet ist. Dieser Schwingungskreis ist so ausgebildet. daß er bei Sollfrequenz nur einen minimalen Strom durchläßt. bei abweichender Frequenz dagegen einen der Al>weichurig ungefähr proportionalen Strom.
  • Wenn das System 18 allein auf die Ferrarisscheibe 16 einwirken würde, dann würde der Umformer vom Regler auf konstante Bahnfrequenz gesteuert werden, da dieser Regler die Leistung so lange ändert, bis die Bahnfrequenz mit der im Schwingungskreis eingestellten Frequenz wieder übereinstimmt. In diesem Fall würde nämlich das Drehinoment des Systems 18 Null werden und damit der Regler zur Ruhe kommen. Die konstant zu haltenden Bahnfrequenzwerte können an der Drossel 1g beliebig eingestellt werden.
  • Das System 17, das über Spannungs- und Stromwandler von der Wirkleistung der Asynchronmaschine 2 beeinflußt wird, ist ein sogenanntes Nulleistungssystem. Das der ansteigenden Wirkleistung der Asynchroninaschine entsprechendeDrehmoment am Regler steuert nämlich die Tirrillkontakte to im Sinn einer Leistungsverkleinerung. Wenn also dieses System allein auf die Ferrarisscheibe 16 arbeiten würde, dann würde die Umformerleistung unabhängig vom Schlupf der Netze auf den Wert Null geregelt werden, da nur bei diesem Wert der Regler zur Ruhe kommt.
  • Wenn also nur das System 18 arbeitet, erhält man die in Abb. z mit a bezeichnete Reglerkennlinie. bei der die Frequenz f den Wert f" konstant hält; das System 17 allein sucht eine Reglerkennlinie b einzustellen, bei der die Leistung Null bei jedem Wert der Frequenz herrscht. Arbeiten beide Triebsysteme gleichzeitig, und -zwar so. daß ihre Drehmomente einander entgegenwirken, dann herrscht am Regler immer Gleichgewicht, wenn die beiden Drehmomente gleich groß sind. jede Abweichung der Bahnfrequenz erzeugt ein ganz bestimmtes Drehmoment, das durch Drehung der Ferrarisscheibe eine Kontaktgabe bei 1o und damit eine Leistungsänderung hervorruft. Dies hat wiederum zur Folge, daß das Drehmoment des Systems 17 sich ändert. bis das Gleichgewicht hergestellt ist. Tedem Wert der Bahnfrequenz ist also eine bestimmte U mformerleistung eindeutig zugeordnet, so daß sich die in Abb. ? finit c bezeichneten Kennlinien einstellen. Nun kann man durch Verstellung -eines der Blindwiderstände i9 oder 2o den Wert fol ändern, so daß er beispielsweise den Wert f02 annimmt, d. h. die einzelnen Kennlinien a und c können parallel mit sich selbst verschoben werden. Diese Möglichkeit wird nun nach der Erfindung ausgenutzt, um die in Abb. 3 dargestellte Kennlinie zu erhalten. Es ist nämlich auf diese Weise möglich, die Leistung innerhalb eines beliebigen Frequenzbereiches konstant zu halten, wenn man dafür sorgt, daß der Strom in dem System 18 immer einen der gewünschten Leistung entsprechenden Wert annimmt. Durch einen zusätzlichen Regler 21 wird eine entsprechende Änderung der Drossel 19 herbeigeführt. Der Regler 21 besitzt zwei einander entgegenwirkende Systeme, von denen das eine 22 von dem Istwert der Übergangsleistung, das andere 23 von dem konstant zu haltenden oder nach einem bestimmten Fahrplan zu regelnden Wert beeinflußt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel wird das System 23 mit einer konstanten Leistung von einer Stromquelle 24 aus über einen verstellbaren Widerstand 25 gespeist. Der Regler 21 verstellt die Drossel i9 so lange, bis Ist- und Sollwert miteinander übereinstimmen, bis also durch die Kontakte io entsprechende Regelimpulse ausgeführt sind. Wenn also die Frequenz nur innerhalb der Werte f a und f b der Abb. 3 schwankt, dann bleibt hierbei die Leistung konstant. Treten jedoch größere Schwankungen auf, wie sie durch die eingangs erwähnten Betriebsverhältnisse verursacht werden, dann setzt eine Regelung ein, die die Leistung entsprechend der Frequenz einstellt.
  • Durch Änderung des Widerstandes 25 können die Leistungswerte, die eingehalten werden sollen, von Hand, durch Fernsteuerung oder von einem Fahrplanregler eingestellt werden. Den Leistungsregler 21 kann man auch auf einen Regelschalter 26 einwirken lassen, um durch Verdrehen der Frequenzleistungskennlinie am Tirrillregler die Austauschleistung zu beeinflussen.
  • Im Parallelbetrieb hat die Ausbildung der Einrichtung, derart, daß die statische Charakteristik des Leistungsfrequenzreglers durch die astatische Charakteristik des Leistungsreglers 21 beeinflußt wird, den Vorteil, daß die Regelvorrichtung im Beharrungszustande astatisch arbeitet und die Leistung konstant hält, bei einer plötzlichen Laständerung jedoch vorübergehend die Eigenschaften eines statischen Reglers annimmt, so daß die Schwungmassen der Umformer ausreichend zur Geltung kommen.
  • Die Einstellung der Frequenzen f R und f l, wird durch Anschläge 27 und 28 an der Drossel i9 herbeigeführt. -Die -Einrichtung nach der Erfindung kann natürlich auch bei anders ausgebildeten Umformern Anwendung finden. Insbesondere spielt hierbei die Einstellung der Erregerleistung der Asynchronmaschine keine Rolle. Bei dem in Abb. q. dargestellten Umformer, bei dem die Erregerleistung durch Verstellung von Doppeldrehreglern ausgeführt wird, würde man die Welle der Ferrarisscheibe 16 der Abb. i unmittelbar oder über ein Getriebe auf die Verstellung der Drehregler einwirken lassen.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Steuerung der Durchgangsleistung umlaufender Frequenzumformer mit Hilfe eines Reglers, auf den ein der Durchgangsleistung und ein der Frequenz des einen der beiden Netze bzw. deren Schlupf proportionales Drehmoment im entgegengesetzten Sinne derart einwirken, daß Reglergleichgewicht bei bestimmten einander zugeordneten Werten dieser Größen herrscht, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzabhängigkeit des die Frequenz des einen der beiden Netze bzw. deren Schlupf berücksichtigenden Drehmoments innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches aufgehoben und dafür das Drehmoment willkürlich beeinflußt, insbesondere konstant gehalten wird.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Frequenz abhängige System (18) des Reglers zusätzlich von einem vom Ist- und Sollwert der Durchgangsleistung abhängigen Organ (21) beeinflußt wird.
  3. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen i und 2, bei der im Stromkreis des frequenzabhängigen Systems ein Schwingungskreis angeordnet ist, der bei Sollfrequenz einen Minimalstrom durchläßt, bei abweichender Frequenz dagegen einen der Abweichung ungefähr proportionalen Strom, dadurch gekennzeichnet, daß ein Blindwiderstand (i9) des Schwingungskreises durch das vom Ist- und Sollwert der Durchgangsleistung abhängige Organ (21) gesteuert wird. .I. Einrichtung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Frequenzbereiches, innerhalb dessen die Leistung konstant gehalten werden soll, gegebenenfalls durch Fernsteuerung verstellbare Anschläge (27, 28) vorgesehen sind, welche die Veränderung des regelbaren Blindwiderstandes (i9) begrenzen. ZurAbgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungszerfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen «-orden: Deutsche Patentschrift 1Nr. 587 055; schweizerische Patentschrift \Tr. 158 045 USA.-Patentschrift \r. 1 .a.99 91ä: ETZ 1929. S. 985 bis 993; ETZ 1932. S. 663 bis 669: ETZ 1934. S. io69 bis 1 07 3: Siemens-Zeitschrift 1932. 5.27o bis 276; V. D. E. Fachberichte 1931. S. 135 bis 140.
DEA76156D 1935-05-30 1935-05-30 Einrichtung zur Steuerung der Durchgangsleistung umlaufender Frequenzumformer Expired DE763089C (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1499918A (en) * 1921-02-05 1924-07-01 Westinghouse Electric & Mfg Co Combined phase converter and frequency changer
CH158045A (de) * 1930-08-06 1932-10-31 Bbc Brown Boveri & Cie Einrichtung zur Regelung der Leistungsübertragung zwischen zwei durch eine Frequenzumformergruppe gekuppelten Netzen.

Patent Citations (3)

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CH158045A (de) * 1930-08-06 1932-10-31 Bbc Brown Boveri & Cie Einrichtung zur Regelung der Leistungsübertragung zwischen zwei durch eine Frequenzumformergruppe gekuppelten Netzen.
DE587055C (de) * 1930-08-06 1933-10-28 Bbc Brown Boveri & Cie Einrichtung zur selbsttaetigen Regelung der Leistungsuebertragung zwischen zwei durch eine Frequenzumformergruppe gekuppelten Netzen

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