DE959028C - Einrichtung zur Erzeugung von Drehstromenergie, deren Spannung phasentreu zu einer primaeren Steuerspannung liegt - Google Patents

Einrichtung zur Erzeugung von Drehstromenergie, deren Spannung phasentreu zu einer primaeren Steuerspannung liegt

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DE959028C
DE959028C DEA22812A DEA0022812A DE959028C DE 959028 C DE959028 C DE 959028C DE A22812 A DEA22812 A DE A22812A DE A0022812 A DEA0022812 A DE A0022812A DE 959028 C DE959028 C DE 959028C
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phase
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control voltage
shifted
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Application number
DEA22812A
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Inventor
Robert Keller
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BBC Brown Boveri France SA
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BBC Brown Boveri France SA
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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
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/40Synchronising a generator for connection to a network or to another generator
    • H02J3/42Synchronising a generator for connection to a network or to another generator with automatic parallel connection when synchronisation is achieved

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Erzeugung von Drehstromenergie, deren Spannung phasentreu zu einer primären Steuerspannung liegt Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung von Drehstromenergie, deren Spannung phasentreu zu einer primären Steuerspannung, insbesondere hoher Frequenzkonstanz liegt.
  • Für Fernseheinrichtungen sind Dreiphasenstromversorgungsanlagen erforderlich, deren Spannung phasentreu einer primären Steuerspannung von höchster Frequenzkonstanz angepaßt sein muß. Diese Steuerspannung wird einem Schwingquarzgenerator entnommen, welcher nach mehrmaliger Frequenzverteilung genau z. B. 5o Hz erzeugt. Die Frequenz solcher Generatoren ist bis auf relative Abweichungen von 1o-6 .... 1o-7 konstant, während die Frequenz eines örtlichen Stromversorgungsnetzes, aus dem die Energie durch rotierende Umformer entnommen wird, nur eine Frequenzkonstanz etwa 1o-2 aufweist. Wollte man die Frequenzkonstanz und Phasentreue durch entsprechende überwachung und Regelung der Drehzahl eines Motorgenerators erreichen, so würde man auf praktisch unüberwindliche Schwierigkeiten infolge der Massenwirkung der Rotoren stoßen. Die Regulierung der Frequenz mit derart hohem Ger nauigkei@ten muß infolgedeseen ohne Einwirkung auf die Drehzahl der rotierenden Massen erfolgen. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Drehstromenergie einer Synchronmaschine mit Rotordrehfelderregung zu entnehmen, wobei die Phasenlage des Rotordrehfeldes aus dem Phasenvergleich zwischen der primären Steuerspannung und der erzeugten Netzspannung abgeleitet und die Phasenschwankung auf ein Minimum reduziert wird.
  • Als Synchronmaschine mit Drehfelderregung ist eine Asynchronmaschine mit Schleifringanker vorgesehen,, wobei den Schleifringen ein Erregerstrom niederer Frequenz aus einem rotierenden Frequenzwandler zugeführt wird. Dieser Frequenzwandler ist mit der Asynchronmaschine starr gekuppelt. Über zwei Schleifringpaare werden diesem zwei um 9o° phasenverschobene Wechselströme zugeführt, deren Frequenz konstant ist und einem hochkonstantem Schwingquarzgenerator entnommen sind. Belastungsschwankungen im Netz werden vom Generator übernommen, ohne daß dabei eine Frequenzschwankung auftritt, selbst dann nicht, wenn die Drehzahl des Generators Schwankungen unterworfen sind..Als Antriebsmotor dient ein Synchronmotor.
  • Die Speisung des Frequenzumformers mit zwei in der Phase um 9o° verschobenen Spannungen von an sich konstanter Frequenz ermöglicht es, die mittlere Frequenz im Verbrauchernetz konstant zu halten. Das Kleinhalten von Phasenschwankungen ist aber nicht ohne weiteres möglich. Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, diese Phasenschwankungen auf einen Minimalwert zu reduzieren.
  • Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
  • Fig. i zeigt das Schaltbild, Fig. 2 ein Diagramm der Erregerspannungen und Fig.3 eine Maschinenverstärkeranordnung.
  • In Fig. i bedeutet i das Netz, auf welches der Asynchrongenerator 2 seine Drehstromenergie abgibt und dabei die Spannung praktisch phasenstarr gegenüber einer primären Steuerspannung von hoher Frequenzkonstanz gehalten werden soll. Der Generator ist durch einen vom Versorgungsnetz gespeisten Synchronmotor 3 angetrieben. Mit dem Generator 2 ist der Frequenzwandler 4 starr gekuppelt. Die Kollektorbürsten sind über die Erregerwicklungen des Frequenzwandlers 4 mit den Schleifringen des Asynchrongenerators verbunden. Über zwei SchleifringpeLre; 5 des Frequenzwandlers, an welche zwei um 9o° e1. versetzte Rotorwicklungen liegen, werden aus Verstärkern 61 und 6" dem Rotor zwei unter sich um 9o° phasenverschobene Erregerspannungen UI und Ull zugeführt. Die Steuerung d-er Verstärker erfolgt durch entsprechende, ebenfalls um 9o° phasenverschobene Steuerspannungen Ul* und Ull*. Diese Steuerspannungen setzen sich zusammen aus je zwei unter sich ebenfalls um 9o° in der gleichen Richtung phasenverschobenen Komponenten VI, WI bzw. VII, W,1, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Je die eine Komponente V, bzw. VII jedes Verstärkers wird dann über Modulatoren 7 bzw. 9 durch einen Spannungsregler 15 in Abhängigkeit der Größe der erzeugten Netzspannung U reguliert. Die andere senkrecht dazu stehende Komponente W, bzw. WII jedes Verstärkers wird über Modulatoren 8 bzw. To durch einen Phasenregler 16 in Abhängigkeit des Phasenwinkels zwischen der primären Steuerspannung und der erzeugten Netzspannung reguliert. Die gemäß Fig. 2 gewünschte Phasenlage der Steuerspannungen werden dann in der Weise erhalten, daß die primäre Steuerspannung h für den Verstärker 61, zunächst über den Phasenschieber 13 um 9o° in der Phase vorverschoben wird. Jeder Verstärker erhält außer den spannungsabhängigen Komponenten Vi und VII zusätzliche, um 9o° phasenverschobene Komponenten WI und WII, über weitere go°-Phasendrehglieder i i und 12.
  • Der Spannungsregler 15 wirkt in der Weise, daß die Netzspannung U konstant gehalten wird. Zu diesem Zwecke regelt er die Komponenten V, und VII über Modulatoren unter Berücksichtigung der gerade vorhandenen Komponenten WI und W,1, so daß die resultierenden Komponenten Ul* und Uli* bzw. die resultierende Netzspannung U konstant ist. Der Phasenregler 16 regelt entsprechend der momentanen Phasenlage der Netzspannung U in bezug auf die primäre Steuerspannung h über die Modulatoren 8 und 9 die Komponenten WI bzw. WII, so daß damit eine Verringerung der Phasenabweichung zwischen U und h erreicht wird.
  • Durch die vorliegende Schaltung kann erreicht werden, daß Belastungsschwankungen im Netz i und damit Drehzahlschwankungen sich nicht in Frequenzschwankungen auswirken. Dies ist allein schon dadurch gegeben, daß die Frequenz des Netzes genau der Frequenz an den Schleifringen 5 entspricht. Phasenschwankungen, die durch Belastungsschwankungen entstehen können, werden durch den Phasenregler 16 verringert. Dabei ist eine Art Phasenrückkopplung wirksam. Je größer diese Rückkopplung ist, um so kleiner sind die noch verbleibenden Phasenunterschiede. Diese Unterschiede lassen sich so klein halten, daß sie für den Fernsehbetrieb nicht mehr störend sind.
  • An Stelle der starren Frequenz der Spannung h könnte natürlich auch eine veränderliche Frequenz angewendet werden. Auch in diesem Falle sind Belastungs- und Frequenzschwankungen mit keiner Drehzahländerung verbunden, d. h., es sind keine mechanischen Massen vorhanden, die auf den Reguliervorgang Einfluß haben würden.
  • Die Verstärker 6 können Röhrenverstärker sein, wobei die Komponenten V und W additiv die Steuerspannungen bilden. Es können auch Maschinenverstärker verwendet werden, wobei gemäß Fig. 3 für jede Komponente eine Maschine mit einer separaten Erregung vorhanden ist und deren Antrieb gemeinsam durch einen vom Versorgungsnetz gespeisten Motor erfolgt.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRüCHE: i. Einrichtung zur Erzeugung von Drehstromenergie, deren Spannung phasentreu zu einer primären Steuerspannung, insbesondere hoher Frequenzkonstanz liegt, gekennzeichnet durch eine Synchronmaschine mit Rotordrehfelderregung, wobei die Phasenlage des Rotordrehfeldes aus dem Phasenvergleich zwischen der primären Steuerspannung und der erzeugten Netzspannung abgeleitet und die Phasenabweichung auf ein Minimum reduziert wird.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Asynchrongenerator vorgesehen ist, dessen Rotorerregung mittels eines direkt gekuppelten Frequenzumformers in der Weise erfolgt, daß dem Rotor des Frequenzumformers über zwei Schleifringpaare mit zwei um 9o° e1. versetzten Wicklungen aus Verstärkern zwei unter sich um go° phasenverschobene Erregerspannungen zugeführt werden, und daß die ebenfalls um go° phasenverschobenen Steuerspannungen dieser Verstärker aus je zwei unter sich um je go° in gleicher Richtung phasenverschobenen Komponenten bestehen, von denen die eine Komponente jedes Verstärkers über Modulatoren von einem Spannungsregler in Abhängigkeit der Größe der erzeugten Netzspannung und die andere Komponente jedes Verstärkers über Modulatoren von einem Phasenregler in Abhängigkeit des Phasenwinkels zwischen der primären Steuerspannung und der erzeugten Netzspannung im Sinne einer Konstanthaltung der erzeugten Netzspannung und einer hohen Phasenkonstanz der Netzspannung gegenüber der primären Steuerspannung beeinflußt wird.
DEA22812A 1955-05-21 1955-06-08 Einrichtung zur Erzeugung von Drehstromenergie, deren Spannung phasentreu zu einer primaeren Steuerspannung liegt Expired DE959028C (de)

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