SE515458C2 - Controllable reactor with feedback control winding - Google Patents
Controllable reactor with feedback control windingInfo
- Publication number
- SE515458C2 SE515458C2 SE9600988A SE9600988A SE515458C2 SE 515458 C2 SE515458 C2 SE 515458C2 SE 9600988 A SE9600988 A SE 9600988A SE 9600988 A SE9600988 A SE 9600988A SE 515458 C2 SE515458 C2 SE 515458C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- voltage
- control
- current
- load
- winding
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 title claims abstract description 73
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 3
- 230000009469 supplementation Effects 0.000 claims description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 abstract 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is AC
- G05F1/32—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is AC using magnetic devices having a controllable degree of saturation as final control devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
- H02H9/021—Current limitation using saturable reactors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Description
l5 20 25 30 35 515 458 u... o-uw . ~ .;|n»x Tekniska lösningar som fungerar bra pà làgspànningsomràdet kan dock sällan direkt användas för spänningar och strömmar som är typiska för elektrisk energiöverföring. Energimängden som frigörs under ett reglerförlopp skulle leda till en snabb nötning av i utrustningen ingående komponenter samt att den lokalt höga elektriska fältstyrkan kan leda till elektriskt genomslag hos isolerande material. Exempelvis är vridtrans- formatorn, som fungerar som en enkel, robust och i det när- maste steglös spänningsreglering för lagspänning, inget alternativ för spänningsreglering av krafttransformatorer. l5 20 25 30 35 515 458 u ... o-uw. However, technical solutions that work well in the low voltage range can rarely be used directly for voltages and currents that are typical of electrical energy transmission. The amount of energy released during a control process would lead to a rapid wear of components included in the equipment and that the locally high electric field strength can lead to an electrical breakdown of insulating material. For example, the rotary transformer, which functions as a simple, robust and almost stepless voltage regulation for legal voltage, is not an alternative for voltage regulation of power transformers.
Där àstadkoms en spänningsreglering med lindningskopplare som möjliggör att välja mellan ett antal uttag hos transforma- torns reglerlindning. Lindningskopplare ar mekaniskt kompli- cerade konstruktioner som orsakar en stor andel av transfor- matorhaverierna.There, a voltage control with winding couplers is achieved, which makes it possible to choose between a number of sockets on the transformer's control winding. Winding couplers are mechanically complicated constructions that cause a large proportion of transformer breakdowns.
Faskompensering kräver reglerbara induktanser eller kapacit- anser. Även här kan lagspänningsomràdets lösningar, exempel- vis vridkondensatorer som reglerbara kapacitanser, ej an- vändas. I ställer väljer man att med hjälp av brytare och/ eller kraftelektronik stegvis koppla in eller ut induktanser eller kapacitanser. För att kunna reglera med smä steg behövs ett stort antal kopplingsenheter, exempelvis brytare. Övertonsfiltrering kan göras med fast installerade filter- kretsar, eller med stegvis till- eller frànkoppling av fil- terelement pà samma sätt som ovan beskrivet för faskompen- sering. Även aktiv filtrering med àterkoppling och användning av kraftelektronik förekommer inom nagra speciella använd- ningsomràden.Phase compensation requires adjustable inductances or capacitance meters. Here, too, the legal voltage range's solutions, for example rotary capacitors such as controllable capacitances, cannot be used. Instead, you choose to gradually switch in or out inductors or capacitors with the help of switches and / or power electronics. To be able to regulate with small steps, a large number of switching units are needed, for example switches. Harmonic filtering can be done with permanently installed filter circuits, or with stepwise connection or disconnection of filter elements in the same way as described above for phase compensation. Active filtering with feedback and the use of power electronics also occur in some special areas of use.
Strömbegränsning genomförs antingen genom att direkt bryta strömmen, exempelvis med en brytare, eller genom att sätta en anordning i strömkretsen, som fungerar som en variabel impe- dans, exempelvis en induktans som kan ändras genom ändrad förmagnetisering av kärnan. lO 15 20 25 30 35 s1s 458 f, Även om de nämnda reglerfallen har ett gemensamt drag, näm- ligen att till en given ström/spänning addera en korrigerande ström/spänning, kräver lösningar enligt teknikens ständpunkt specifikt utformade utrustningar. Betraktas bara en frekvens är det fraga om addition av komplexa ström- och spännings- värden. Faskompensering och spänningsreglering är tva specialfall av denna addition.Current limitation is performed either by directly breaking the current, for example with a switch, or by inserting a device in the circuit, which acts as a variable impedance, for example an inductance which can be changed by changing the pre-magnetization of the core. Although the mentioned control cases have a common feature, namely to add a corrective current / voltage to a given current / voltage, solutions according to the state of the art require specifically designed equipment. If only one frequency is considered, it is a question of adding complex current and voltage values. Phase compensation and voltage regulation are two special cases of this addition.
REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN En anordning enligt uppfinningen löser problemet att steglöst kunna genomföra spänningsreglering, faskompensering, över- tonsfiltrering och strömbegränsning med en och samma utrust- ning. Genom att kombinera en konventionell lindningskopplare med minst en anordning enligt uppfinningen kan lindnings- kopplarens problem med ljusbàgsbildning avsevärt minskas och spänningsniväer mellan lindningskopplarens lägen kan väljas kontinuerligt.DISCLOSURE OF THE INVENTION A device according to the invention solves the problem of being able to steplessly carry out voltage regulation, phase compensation, harmonic filtering and current limitation with one and the same equipment. By combining a conventional winding coupler with at least one device according to the invention, the problems of the winding coupler with arc formation can be considerably reduced and voltage levels between the positions of the winding coupler can be selected continuously.
En anordning enligt uppfinningen kommer i regel till an- vändning i anslutning till ett nät vars nätspänning UO skall kompletteras med en reglerspänning AU innan den när fram till en belastning som ställer höga krav pà den matande spänn- ingen, nedan omtalat som lastspänning U. I regel är belast- ningen ett nät innefattande ett antal belastningsobjekt.A device according to the invention is generally used in connection with a network whose mains voltage UO is to be supplemented with a control voltage AU before it reaches a load which places high demands on the supply voltage, hereinafter referred to as load voltage U. I As a rule, the load is a network comprising a number of load objects.
Genom att kunna kombinera spänningsreglering, faskompensering och övertonsfiltrering kan en anordning enligt uppfinningen bibehälla lastspänningen med oförändrad amplitud, fasför- skjutning mellan spänning och ström och övertonhalt även om belastningen innehåller kraftigt varierande resisitiva, reak- tiva och ickelinjära belastningar. Vid överskridande av en fastlagd maximal ström till belastningen kan anordningen dessutom begränsa denna ström.By being able to combine voltage regulation, phase compensation and harmonic filtering, a device according to the invention can maintain the load voltage with unchanged amplitude, phase shift between voltage and current and harmonic content even if the load contains widely varying resistive, reactive and non-linear loads. In addition, when a fixed maximum current is exceeded to the load, the device can limit this current.
En anordning enligt uppfinningen bestàr, för varje fas hos nätet, av minst en styrlindning och minst en arbetslindning n-.uqw- u-n-ø 10 l5 20 25 30 35 515 458 ï¿ï~,!§ï med ett gemensamt magnetiskt flöde Ö som mäts med en givare, företrädesvis en mätspole som omsluter samma magnetiska flöde. Strömmen IQ genom arbetslindningen och belastningen, nedan omtalat som en lastström, nätspänningen UO, lastspänn- ingen U och spänningen över arbetslindningen som utgör den ovan omtalade reglerspänningen AU mäts med hjälp av lämpliga mätorgan och tillförs en styrenhet tillsammans med en signal som motsvarar det magnetiska flödet, exempelvis mätspolens spänning, nedan omtalat som flödesspänning VID. Styrenheten styr en kraftförstärkare som matar styrlindningen med en styrström Is. Sammanhanget mellan de uppmätta värdena IQ, AU, UO, U,*J® och styrströmmen bestäms av anordningens önskade funktion.A device according to the invention consists, for each phase of the network, of at least one control winding and at least one working winding n with a common magnetic flux Ö ll 20 25 30 35 515 458 ï¿ï ~,! §Ï which is measured with a sensor, preferably a measuring coil which encloses the same magnetic flux. The current IQ through the working winding and the load, hereinafter referred to as a load current, the mains voltage UO, the load voltage U and the voltage across the working winding constituting the above-mentioned control voltage AU are measured by means of suitable measuring means and supplied to a control unit together with a signal corresponding to the magnetic flux. , for example the voltage of the measuring coil, hereinafter referred to as the flow voltage VID. The control unit controls a power amplifier which feeds the control winding with a control current Is. The relationship between the measured values IQ, AU, UO, U, * J® and the control current is determined by the desired function of the device.
Beroende pä fasvinkeln hos den till nätspänningen UO adderade reglerspänningen AU kan effekt flyta i båda riktningarna mel- lan kraftförstärkaren och styrlindningen. Kraftförstärkarens kraftkälla mäste alltsä bäde kunna avge och ta emot effekt.Depending on the phase angle of the control voltage AU added to the mains voltage UO, power can flow in both directions between the power amplifier and the control winding. The power amplifier's power source must therefore be able to both emit and receive power.
Om spännings- och/eller effektvärdena blir för stora för att kunna hanteras av en kraftförstärkare kan i stället styrlind- ningen sektioneras med en kraftförstärkare för varje sektion och en gemensam styrenhet för alla kraftförstärkare användas.If the voltage and / or power values become too large to be handled by a power amplifier, the control winding can instead be sectioned with a power amplifier for each section and a common control unit for all power amplifiers used.
Vid funktionen som spänningsreglerutrustning levererar kraft- förstärkaren en styrström som ger upphov till en regler- spänning +/- AU i arbetslindningen, beroende pä om last- spänningen ska ökas eller sänkas. Vid faskompensering ästad- kommes i stället en reglerspänning AU som är fasförskjuten med +/- n/2 i förhållande till nätspänningen UO. En kom- bination av faskompensering och spänningsreglering innebär en godtycklig fasvinkel hos reglerspänningen AU som även kan ut- tryckas som en komplex spänning som läggs till nätspänningen UO. vid funktionen som strömbegránsare matas en styrström Is till styrlindningen som, för en lastström IQ genom arbetslind- e ~.~.- 10 15 20 25 30 515 458 ningen som underskrider ett förbestämt maximalvärde, resul- terar i att det magnetiska flödet *P försvinner. Dá reduceras reglerspänningen AU över arbetslindningen till det i regel försumbara resistiva spänningsfallet. Detta är ekvivalent med en transformator med kortsluten supraledande sekundärspole som blir genomfluten av den sekundärström som àstadkommer att det magnetiska flödet försvinner. Denna metod används i patentet 94/01470-1 SE för aktiv dämpning av magnetfält. Överskrider lastströmen IQ maximalvärdet ökas ej längre styrströmmen pà motsvarande sätt utan hàlls pä ett värde motsvarande maximalvärdet. Detta innebär att det magnetiska flödet Ö blir skilt frän noll. För en lastström I0 genom arbetslindningen som överskrider maximalvärdet fungerar en anordning enligt uppfinningen som en reaktor som begränsar denna ström genom att åstadkomma ett induktivt spänningsfall över arbetslindningen. Genom att sedan reglera ner styr- strömmen Is till noll fungerar anordningen som en ström~ begränsande reaktor med avsevärt högre induktans.When functioning as voltage control equipment, the power amplifier delivers a control current that gives rise to a control voltage +/- AU in the working winding, depending on whether the load voltage is to be increased or decreased. In the case of phase compensation, a control voltage AU is produced instead, which is phase-shifted by +/- n / 2 in relation to the mains voltage UO. A combination of phase compensation and voltage regulation means an arbitrary phase angle of the control voltage AU which can also be expressed as a complex voltage which is added to the mains voltage UO. during the function as current limiter, a control current Is is supplied to the control winding which, for a load current IQ through the working winding ~. ~ .-. 10 15 20 25 30 515 458 which falls below a predetermined maximum value, results in the magnetic flux * P disappearing . Then the control voltage AU across the working winding is reduced to the generally negligible resistive voltage drop. This is equivalent to a transformer with a short-circuited superconducting secondary coil which is traversed by the secondary current which causes the magnetic flux to disappear. This method is used in patent 94 / 01470-1 SE for active attenuation of magnetic fields. If the load current exceeds the maximum value, the control current is no longer increased in a corresponding manner but is maintained at a value corresponding to the maximum value. This means that the magnetic flux Ö is separated from zero. For a load current I0 through the working winding that exceeds the maximum value, a device according to the invention functions as a reactor which limits this current by providing an inductive voltage drop across the working winding. By then regulating the control current Is to zero, the device functions as a current-limiting reactor with considerably higher inductance.
Vid funktionen som övertonsfilter matas styrlindningen med en styrström som endast innehåller nätspänningens grundton med en strömstyrka som anpassas sà, att det magnetiska flödets grundtonskomponent försvinner. Lastströmmen genom arbets- lindningen ”ser” dä bara en, i praktiken försumbar, resistiv belastning för grundtonen, men en induktiv belastning för alla övertoner och även andra störningar, exempelvis ström= pulser. En anordning enligt uppfinningen fàs alltsà att fungera som ett bandpassfilter med grundtonens frekvens som centrumfrekvens. Styrenheten kan även fás att ge en styrström i motfas till strömkomponenter genom arbetslindningen, som ej tillhör grundtonen; anordningen fungerar dà som ett aktivt filter. 10 15 20 25 30 35 515 458 Det är möjligt att kombinera spänningsreglering och faskompensering med övertonsfiltrering genom att mata styrlindningen med en styrström som endast innehàller nätspänningens grundton med en strömstyrka som anpassas sà, att det magnetiska flödets grundtonskomponent inte försvinner utan genererar en reglerspänning DU med godtycklig fasvinkel enligt vad som beskrivits ovan för spänningsreglering och faskompensering. Det är ocksa möjligt att med en och samma anordning enligt uppfinningen, vid fel avbryta spänningsreglering, faskompensering och/eller övertonsfiltrering och utföra strömbegränsning.In the function as a harmonic filter, the control winding is supplied with a control current which only contains the fundamental tone of the mains voltage with a current intensity which is adjusted so that the fundamental tone component of the magnetic flux disappears. The load current through the working winding then “sees” only one, in practice negligible, resistive load for the fundamental tone, but an inductive load for all harmonics and also other disturbances, for example current = pulses. A device according to the invention is thus made to function as a bandpass filter with the fundamental tone frequency as the center frequency. The control unit can also be made to provide a control current in opposite phase to current components through the working winding, which does not belong to the fundamental tone; the device then functions as an active filter. It is possible to combine voltage regulation and phase compensation with harmonic filtering by supplying the control winding with a control current containing only the mains voltage of the mains voltage with a current adjusted so that the fundamental tone component of the magnetic flux does not disappear but generates a control voltage D. arbitrary phase angle as described above for voltage regulation and phase compensation. It is also possible with one and the same device according to the invention, in the event of a fault, to interrupt voltage regulation, phase compensation and / or harmonic filtering and to carry out current limitation.
Uppfinningen kan även ses som en vidareutveckling av en s k tillsatstransformator (booster transformer), där den galvaniska kopplingen mellan en lindning hos en magneti- seringstransformator och en lindning hos en serietrans- formator, som endast medger spànningsreglering, ersätts med reglerenheten och kraftförstàrkaren. Pá detta sätt kan den redan beskrivna mångfalden reglerfunktioner åstadkommas.The invention can also be seen as a further development of a so-called booster transformer, where the galvanic connection between a winding of a magnetizing transformer and a winding of a series transformer, which only allows voltage control, is replaced by the control unit and the power amplifier. In this way, the variety of control functions already described can be achieved.
RITNINGSFÖRTECKNING Fig.1 visar en en anordning enligt uppfinningen, kopplad till ett nät i form av en krafttransformator och en last.DRAWING FIGURE Fig. 1 shows a device according to the invention, connected to a network in the form of a power transformer and a load.
Fig.2 visar sammanhanget mellan okorrigerad och korrigerad spänning i ett vektordiagram.Fig. 2 shows the relationship between uncorrected and corrected voltage in a vector diagram.
Fig.3 visar en ej sinusformad nätspànning, anordningens reglerspänning och lastspänningen efter filtrering.Fig. 3 shows a non-sinusoidal mains voltage, the control voltage of the device and the load voltage after filtration.
Fig.4a och 4b visar schematiskt kombinationer av en lind- ningskopplare med en eller flera anordningar enligt upp- finningen. 10 15 20 25 30 515 458 BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER Fig.l visar en anordning enligt uppfinningen, som är inkopp- lad mellan ett nät i form av en krafttransformator 1 och en last 2, symboliserad av ett motstånd. Lasten 2 kan bestà av ett nät innefattande manga förbrukare. Kraftransformatorn har en primärlindning 3 och en sekundàrlindning 4. Sekundärlind- ningens spänning motsvarar den tidigare omtalade nátspänn- ingen Uo. I en föredragen utföringsform innefattar anord- ningen en järnkärna 6 med en arbetslindning 5, en styrlind- ning 7 och en màtlindning 8 för bestämning av det magnetiska flödet Ö i jàrnkàrnan. Arbetslindningen är kopplad i serie med sekundàrlindningen och lasten och i strömkretsen flyter en lastström IQ. Styrlindningen matas fràn en kraftför- stàrkare 9 som styrs frán en styrenhet 10. Kraftförstàrkaren och styrenheten matas med ström frán en strömförsörjnings- anordning ll som i sin tur matas fràn en hjälplindning 12 hos krafttransformatorn l. Detta har fördelen, att kraftförsörj- ningens frekvens överensstämmer med frekvensen hos strömmen i styrlindningen, vilket kan förenkla kraftförstarkarens kon- struktion. Spànningsmatningen till strömförsörjningsanordning kan även ske direkt fràn transformatorns primär- eller sekundarlindning.Figs. 4a and 4b schematically show combinations of a winding coupler with one or more devices according to the invention. DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Fig. 1 shows a device according to the invention, which is connected between a network in the form of a power transformer 1 and a load 2, symbolized by a resistor. The load 2 can consist of a network comprising many consumers. The power transformer has a primary winding 3 and a secondary winding 4. The voltage of the secondary winding corresponds to the previously mentioned mains voltage Uo. In a preferred embodiment, the device comprises an iron core 6 with a working winding 5, a guide winding 7 and a measuring winding 8 for determining the magnetic flux Ö in the iron core. The working winding is connected in series with the secondary winding and the load and a load current IQ flows in the circuit. The control winding is fed from a power amplifier 9 which is controlled from a control unit 10. The power amplifier and the control unit are supplied with current from a power supply device ll which in turn is fed from an auxiliary winding 12 of the power transformer 1. This has the advantage that the power supply with the frequency of the current in the control winding, which can simplify the construction of the power amplifier. The voltage supply to the power supply device can also take place directly from the primary or secondary winding of the transformer.
Via lämpliga màtorgan àterkopplas natspànningen U0, last- spànningen U, lastströmmen IQ och spänningen \Hb över mát- lindningen, som är proportionell till ett för arbetslind- ningen och styrlindningen gemensamt magnetiskt flöde Ö, till styrenheten. Eftersom AU, UO och U uppfyller ekvationen AU = U - Uo kan även kombinationerna AU och U0 eller AU och U tillföras styrenheten i stället för kombinationen U och U0, beroende pà vilken kombination av mätningar som är enklast att àstadkomma. Dá behöver även AU kunna mätas; detta antydas med streckade linjer i Fig.l. 10 15 20 25 30 515 458 Styrenheten skall enligt uppfinningen vara programmerad sä att den, med ledning av de äterkopplade signalerna och mellan dessa i övrigt väl kända samband, via kraftförstärkaren ästadkommer den styrström IS till styrlindningen som behövs för att reglerspänningen AU skall bli den för den aktuella tillämpningen rätta kompletteringen av nätspänningen UO. Som redovisat kan tillämpningen vara spänningsreglering av last- spänningen U vid varierande nätspänning och/eller belastning, faskompensering, strömbegránsning, filtrering m m.Via suitable measuring means, the night voltage U0, the load voltage U, the load current IQ and the voltage \ Hb across the measuring winding, which is proportional to a magnetic flow Ö common to the working winding and the control winding, are fed back to the control unit. Since AU, UO and U satisfy the equation AU = U - Uo, the combinations AU and U0 or AU and U can also be applied to the control unit instead of the combination U and U0, depending on which combination of measurements is easiest to achieve. Then AU also needs to be able to be measured; this is indicated by dashed lines in Fig. 1. According to the invention, the control unit must be programmed so that, on the basis of the feedback signals and between them otherwise well-known connections, it provides via the power amplifier the control current IS to the control winding which is needed for the control voltage AU to be the the current application correct the supplementation of the mains voltage UO. As reported, the application can be voltage regulation of the load voltage U at varying mains voltage and / or load, phase compensation, current limitation, filtration, etc.
Vid spänningsreglering med avseende pä amplitud motsvarar »reglerspànningen amplituden hos det reglerfel som erhälles vid jämförelse mellan önskad amplitud IUI och verklig amplitud hos lastspànningen, dvs att IAU|=|U|-IUQI. Med tillgäng till antal lindningsvarv hos styr- och arbets- lindningen och övriga data för den magnetiska kretsen kan sambandet mellan flödet Ö för ett givet AU respektive sambandet mellan flödet Q och styrströmmen IS bestàmas.In voltage control with respect to amplitude, the control voltage corresponds to the amplitude of the control error obtained when comparing the desired amplitude IUI and the actual amplitude of the load voltage, ie that IAU | = | U | -IUQI. With the availability of the number of winding turns of the control and working winding and other data for the magnetic circuit, the relationship between the current Ö for a given AU and the relationship between the current Q and the control current IS can be determined.
Detta innebär att styrenheten, via kraftförstärkaren, kan alstra den styrström IS som ger ett mot AU proportionellt flöde, i fas eller motfas till nätspänningen Uo, i arbets- lindningen.This means that the control unit, via the power amplifier, can generate the control current IS which gives a flow proportional to AU, in phase or opposite phase to the mains voltage Uo, in the working winding.
Med tillgäng till sambandet mellan nätspänningen Uo och den reglerspänning AU med fas +/- n/2 relativt nätspänningens fas som behövs för en given faskompensering av lastspänningens fas kan för en önskad faskompensering behövlig AU bestämmas.With access to the relationship between the mains voltage Uo and the control voltage AU with phase +/- n / 2 relative to the mains voltage phase required for a given phase compensation of the phase of the load voltage, the AU required for a desired phase compensation can be determined.
Den aktuella lastspänningens amplitud bestäms dä ur sambandet lU|2 = IUOIZ + |AU|2. Dä AU är bestämd kan pä samma sätt som ovan styrenheten via kraftförstärkaren alstra den erforder- liga styrströmmen. 10 15 20 25 30 35 515 458 Ett ofta förekommande reglerfall är att en lastspänning U bade behöver regleras i amplitud och fas relativt en nat- spànning U0. Uppgiften bestár således i att enligt figur 2 bestàma det AU, bàde ur amplitud och fassynpunkt, som behövs för att den vektoriella suman av UC och AU motsvarar den önskade lastspánningen U. Om den önskade lastspánningen U är fasförskjuten med en vinkel W relativt nàtspänningen Uo bestäms amplituden hos AU enligt IAU! = ~/( ( lulcósp-:Uol )2+( |U|Sin och fasförskjutningen 12 mellan AU och U0 bestäms ur a = arctanfi|U|sinw)/(|U|cosø-IUOIÜ.The amplitude of the current load voltage is then determined from the relationship lU | 2 = IUOIZ + | AU | 2. When the AU is determined, in the same way as above, the control unit can generate the required control current via the power amplifier. 10 15 20 25 30 35 515 458 A frequent control case is that a load voltage U both needs to be regulated in amplitude and phase relative to a night voltage U0. The task thus consists in determining according to Figure 2 the AU, both from amplitude and phase point of view, which is needed for the vectorial sum of UC and AU to correspond to the desired load voltage U. If the desired load voltage U is phase shifted by an angle W relative to the mains voltage Uo is determined the amplitude of AU according to IAU! = ~ / ((lulcósp-: Uol) 2+ (| U | Sin and the phase shift 12 between AU and U0 is determined from a = arctan fi | U | sinw) / (| U | cosø-IUOIÜ.
Med pà detta sàtt bestämda AU kan som ovan styrenheten via kraftförstárkaren alstra den erforderliga styrströmmen.With the AU determined in this way, as above, the control unit can generate the required control current via the power amplifier.
Da en anordning enligt uppfinningen skall fungera som en strömbegrànsare ar det en förutsättning att den vid en last- ström I0 mindre än tillåten maxström Iomax skall ha så liten inverkan pà strömkretsen som möjligt. Styrenheten är därför anordnad sa att den vid en lastström mindre än maxströmmen alstrar och anpassar en sàdan styrström IS att det resulte- rande flödet frán styrlindningen och arbetslindningen är noll. Detta innebär att man vid maximal laström Iomax har en motsvarande maximal styrström Ismax. Vid noll flöde kommer reglerspänningen AU över arbetslindningen att besta av det i regel försumbara resistiva spänningsfallet förorsakat av aktuell lastström och arbetslindningens resistans.Since a device according to the invention is to function as a current limiter, it is a prerequisite that at a load current I0 less than the permitted maximum current Iomax it must have as little effect on the circuit as possible. The control unit is therefore arranged so that at a load current less than the maximum current it generates and adapts such a control current IS that the resulting flow from the control winding and the working winding is zero. This means that at maximum load current Iomax has a corresponding maximum control current Ismax. At zero flow, the control voltage AU across the working winding will consist of the generally negligible resistive voltage drop caused by the current load current and the resistance of the working winding.
I en föredragen utföringsform sásom strömbegrànsare är styrenheten, under ett övergangsskede efter det att last- strömmen överstiger maxströmmen, anordnad att bibehålla den maximala styrströmmen Ismax. Pà grund av att lastströmmen blir större än Iomax kommer, under övergàngsskedet, flödet 10 15 20 25 30 35 515 458 10 att bli skilt fràn noll vilket innebär att strömkretsen fär ett begränsat tillskott av induktans. Genom att efter över- gangsskedet, som kan uppgà till nagra tiotal millisekunder, styra ned styrströmmen till noll kommer anordningen att fungera som en strömbegránsande reaktor med avsevärt högre induktans.In a preferred embodiment such as current limiter, the control unit is, during a transition phase after the load current exceeds the maximum current, arranged to maintain the maximum control current Ismax. Due to the fact that the load current becomes larger than Iomax, during the transition phase, the current will be separated from zero, which means that the circuit receives a limited addition of inductance. By controlling the control current to zero after the transition phase, which can amount to a few tens of milliseconds, the device will function as a current-limiting reactor with considerably higher inductance.
I en alternativ utföringsform som strömbegrànsare kan ned- styrningen av styrströmmen ske omedelbart efter det att last- strömmen tenderar att överstiga maxströmmen, dvs att man utesluter det ovan omtalade övergàngsförloppet.In an alternative embodiment as a current limiter, the control current can be controlled immediately after the load current tends to exceed the maximum current, ie the transition process mentioned above is excluded.
Principen för användning av en anordning enligt uppfinningen som aktivt filter framgär Fig.3a, Fig.3b och Fig.3c. visar en icke sinusformad nätspänning UO Fig.3a som funktion av tiden t. Styrenheten är anordnad med ett fourierfilter som tar fram nätspänningens sinusformade grundton och bildar den reglerspänning AU, visad i Fig. 3b, som motsvarar skillnaden mellan den aktuella nàtspänningen och dess sinusformade grundton. Med tillgang till behövlig reglerspänning AU kan pä samma sätt som ovan den styrström IS alstras som via kraft- förstärkaren ger ett mot AU proportionellt flöde i arbets- lindningen.The principle of using a device according to the invention as an active filter is shown in Fig. 3a, Fig. 3b and Fig. 3c. shows a non-sinusoidal mains voltage UO Fig.3a as a function of time t. The control unit is arranged with a Fourier filter which produces the sinusoidal fundamental tone of the mains voltage and forms the control voltage AU, shown in Fig. 3b, which corresponds to the difference between the current mains voltage . With access to the required control voltage, the control current IS can be generated in the same way as above, which via the power amplifier provides a flow proportional to the AU in the working winding.
Vid användning av anordningen som passivt filter för grund- tonen hos en natspänning skall reglerspänningen AU motsvara nätspänningens grundton och amplitud som bada kan extraheras av ovannämnda fourierfilter. Pa samma sätt som ovan kan även här den styrström IS alstras som via kraftförstärkaren ger ett mot AU proportionellt flöde i arbetslindningen.When using the device as a passive filter for the fundamental tone of a night voltage, the control voltage AU must correspond to the fundamental tone and amplitude of the mains voltage, which can both be extracted from the above-mentioned Fourier filter. In the same way as above, the control current IS can also be generated here, which via the power amplifier provides a flow proportional to AU in the working winding.
Fig.4a och 4b visar schematiskt hur minst en anordning enligt uppfinningen kan användas för steglös spänningsreglering tillsammans med en lindningskopplare hos en krafttransfor- mator eller reaktor. I Fig.4a symboliseras uttagen hos en lindningskopplare med ringar 13. Spänningssteget mellan tva uttag är ÖU. Tvá pà varandra följande uttag är med var sin 10 15 20 25 30 515 458 11 anordning enligt uppfinningen, symboliserade med spolarna 14 och 15, kopplade till punkten 16, där spänningen kan varieras steglöst mellan de bada uttagens spänning genom att den nedre anordningen 15 ger en reglerspänning AU1= aÖU, och den övre anordningen en reglerspänning AU2= (a-l)5U, med O S a S 1. I Fig.4b ersätts den ena anordningen med en direkt koppling 17 som bara kopplas in när anordningen 16 ger samma reglerspänn- ing AU som spänningssteget ÖU mellan uttagen, sä att punkten 16 och det övre uttaget ligger pà samma spänning. Även andra kopplingar mellan en lindningskopplare och minst en anordning enligt uppfinningen är tänkbara.Figs. 4a and 4b schematically show how at least one device according to the invention can be used for stepless voltage control together with a winding coupler of a power transformer or reactor. In Fig. 4a the sockets of a winding coupler are symbolized by rings 13. The voltage stage between two sockets is ÖU. Two successive sockets are each with a device according to the invention, symbolized by the coils 14 and 15, connected to the point 16, where the voltage can be varied steplessly between the voltages of the two sockets by the lower device 15 giving a control voltage AU1 = aÖU, and the upper device a control voltage AU2 = (a1) 5U, with OS a S 1. In Fig. 4b, one device is replaced by a direct connection 17 which is only switched on when the device 16 gives the same control voltage AU as the voltage stage ÖU between the sockets, so that point 16 and the upper socket are at the same voltage. Other connections between a winding coupler and at least one device according to the invention are also conceivable.
Att pä detta sätt koppla ihop en lindningskopplare med minst en anordning enligt uppfinningen har flera fördelar: Kontakter kan öppnas och stängs spänningsfritt och därmed urladdningsfritt; En kraftransformators eller reaktors spänning kan regleras steglöst; Lindningskopplaren kan utformas med färre uttag.Connecting a winding coupler in this way to at least one device according to the invention has several advantages: Contacts can be opened and closed without voltage and thus without discharge; The voltage of a power transformer or reactor can be regulated steplessly; The winding coupler can be designed with fewer sockets.
En anordning för reglering av kraftransformatorns spänning behöver bara dimensioneras för ett spänningssteg mellan uttagen.A device for regulating the voltage of the power transformer only needs to be dimensioned for a voltage step between the sockets.
Förutom ovan anförda exempel kan inom ramen för uppfinningen nära till hands liggande användningsomräden samt kombina- tioner av dessa komma till användning. Sà kan exempelvis en anordning enligt uppfinningen samtidigt användas för bäde faskompensering och filtrering.In addition to the examples given above, within the scope of the invention, obvious areas of use and combinations thereof can be used. Thus, for example, a device according to the invention can be used simultaneously for both phase compensation and filtration.
Claims (6)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9600988A SE515458C2 (en) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | Controllable reactor with feedback control winding |
| PCT/SE1997/000424 WO1997034210A1 (en) | 1996-03-15 | 1997-03-13 | Controllable reactor with feedback control winding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9600988A SE515458C2 (en) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | Controllable reactor with feedback control winding |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE9600988D0 SE9600988D0 (en) | 1996-03-15 |
| SE9600988L SE9600988L (en) | 1997-09-16 |
| SE515458C2 true SE515458C2 (en) | 2001-08-06 |
Family
ID=20401795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE9600988A SE515458C2 (en) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | Controllable reactor with feedback control winding |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| SE (1) | SE515458C2 (en) |
| WO (1) | WO1997034210A1 (en) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7026905B2 (en) | 2000-05-24 | 2006-04-11 | Magtech As | Magnetically controlled inductive device |
| US6933822B2 (en) | 2000-05-24 | 2005-08-23 | Magtech As | Magnetically influenced current or voltage regulator and a magnetically influenced converter |
| NO318397B1 (en) | 2001-11-21 | 2005-03-14 | Magtech As | System for controlling impedance in a working circuit |
| NO319424B1 (en) | 2001-11-21 | 2005-08-08 | Magtech As | Method for Controllable Conversion of a Primary AC / Voltage to a Secondary AC / Voltage |
| PT1456728E (en) * | 2001-11-21 | 2007-03-30 | Magtech As | Device with controllable impedance |
| NO319363B1 (en) | 2002-12-12 | 2005-07-18 | Magtech As | Voltage stabilization system for power supply lines |
| CZ20033151A3 (en) * | 2003-11-19 | 2005-07-13 | Jaroslav Foglar | Voltage controller intended particularly for power regulation |
| WO2005076293A1 (en) * | 2004-02-03 | 2005-08-18 | Magtech As | Power supply control methods and devices |
| ES2277500B1 (en) * | 2005-02-15 | 2008-06-16 | Universidad De Sevilla | CONTINUOUS REGULATION PROCEDURE OF THE RELATIONSHIP OF VOLTAGES IN TRANSFORMERS. |
| EP3413322A1 (en) * | 2017-06-08 | 2018-12-12 | Goodrich Control Systems | Active inductor |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3628057A (en) * | 1970-06-19 | 1971-12-14 | Allen Bradley Co | Corrective circuit for an active narrow notch filter |
| US4896091A (en) * | 1985-09-13 | 1990-01-23 | Hasler Ag | Electric power converter |
| US4833585A (en) * | 1988-08-03 | 1989-05-23 | Westinghouse Electric Corp. | Zone filter |
| US5341281A (en) * | 1993-05-14 | 1994-08-23 | Allen-Bradley Company, Inc. | Harmonic compensator using low leakage reactance transformer |
| DE4325061A1 (en) * | 1993-07-26 | 1995-02-02 | Siemens Ag | Short-circuit current limiting method and arrangement for an angular transformer |
-
1996
- 1996-03-15 SE SE9600988A patent/SE515458C2/en not_active IP Right Cessation
-
1997
- 1997-03-13 WO PCT/SE1997/000424 patent/WO1997034210A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1997034210A1 (en) | 1997-09-18 |
| SE9600988L (en) | 1997-09-16 |
| SE9600988D0 (en) | 1996-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1565975B1 (en) | A device and a method for control of power flow in a transmission line | |
| US8519572B2 (en) | Self power-acquiring quick-responsive controllable reactor | |
| US7940029B2 (en) | Static VAR corrector | |
| US6127743A (en) | Universal harmonic mitigating system | |
| AU759545B2 (en) | Universal harmonic mitigating system | |
| US5900723A (en) | Voltage based VAR compensation system | |
| RU2393608C2 (en) | Device and method of power flow control in transmission line | |
| US8169756B2 (en) | Fault current limiting | |
| US8937798B2 (en) | Method and control arrangement in a power system | |
| AU2021267096B2 (en) | Actively-controlled power transformer and method for controlling | |
| SE515458C2 (en) | Controllable reactor with feedback control winding | |
| SK96493A3 (en) | Controlled power supply | |
| CN103238258B (en) | Reactive power compensator, computer programs and computer program products | |
| CN102570420A (en) | System for application of resistor to resonant grounding system | |
| WO2012126504A1 (en) | Method and device for linearizing a transformer | |
| Hashem et al. | Attenuation of transformer inrush current using controlled switching system on delta-star transformer | |
| KR20190019733A (en) | Phase modifying apparatus and Method for controlling the same | |
| US7768241B2 (en) | Device for adjusting the impedance of a high voltage line supplying an alternating current | |
| US3344341A (en) | Regulating transformer system | |
| Shan et al. | Research on Active VT Ferroresonance Elimination Device Based on PID Control | |
| Edgley et al. | The application of transductors as relays to protective gear | |
| Utegulov et al. | DEVELOPMENT OF THE ARC-SUPPRESSION COIL CONTROL METHOD FOR CAPACITATIVE CURRENT COMPENSATION IN THE NETWORK OF VOLTAGE 6-10 KV | |
| CN85100595A (en) | Industry frequency sine-wave current stabilized device of low voltage heavy alternating current | |
| SU936205A2 (en) | Device for automatic adjusting of arc-extinguishing reactor with variable air gap | |
| Jia et al. | A thyristor controlled neutral grounding reactor for medium voltage power networks |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 9600988-1 Format of ref document f/p: F |