DE1080669B

DE1080669B - Electronic AC voltage regulator with high vacuum tubes

Info

Publication number: DE1080669B
Application number: DEH29924A
Authority: DE
Inventors: Richard Hugel
Original assignee: RICHARD HUGEL
Current assignee: RICHARD HUGEL
Priority date: 1957-04-16
Filing date: 1957-04-16
Publication date: 1960-04-28

Description

Elektronischer Wechselspannungsregler mit Hochvakuumröhren Die Erfindung bezieht sich auf einenelektronischen Wechselspannungsregler mit gesteuerten Hochvakuumröhren als Regelstrecken (Regelröhren) für jede Wechselspannungshalbwelle, auf deren Gitter je eine von der Regelabweichung beeinflußte Hochvakuumröhre (Steuerröhre) wirkt. Die bekannten elektronischen bzw. teilelektronischen Wechselspannungsregler liefern keine sinusförmige Ausgangsspannung und sind cos T- und frequenzabhängig. Einer dieser elektronischen Wechselspannungsregler arbeitet dabei mit Stromtoren, die über eine Vertikalsteuerung durch zwei Vorröhren gesteuert werden (Phasenwinkelsteuerung). Bei einem anderen teilelektronischen Wechselspannungsregler besteht das eigentlich wechselspannungssteuernde Glied aus Transduktoren, die eine Elektronenröhrensteuerung (gesteuerte Gleichrichter) beeinflußt.Electronic AC voltage regulator with high vacuum tubes The invention relates to an electronic AC voltage regulator with controlled high vacuum tubes as controlled systems (control tubes) for each alternating voltage half-wave, on its grid One high vacuum tube (control tube) influenced by the control deviation acts. The known electronic or partially electronic AC voltage regulators deliver no sinusoidal output voltage and are cos T and frequency dependent. One this electronic AC voltage regulator works with current gates that can be controlled via a vertical control through two pre-tubes (phase angle control). This is actually the case with another partially electronic AC voltage regulator AC voltage-controlling member made up of transducers that control an electron tube (controlled rectifier) influenced.

Weiter sind auch elektronische Gleichspannungsregler bekannt. Eines der üblichen, geregelten Gleichspannungsnetzgeräte arbeitet über Gleichrichter, Siebkette und Elektronenröhren mit einer Referenzspannung in Rückwärtsregelung. Dabei wird das Schirmgitter über einen Spannungsteiler aus dem geregelten Gleichspannungsnetz betrieben und ist gegen Minusseite verblockt. Zur Brummsiebung ist das Gitter der Steuerröhre mit einem Kondensator auf die Plusseite geschaltet.Electronic DC voltage regulators are also known. One of the usual, regulated DC voltage power supplies works via rectifiers, Sieve chain and electron tubes with a reference voltage in reverse regulation. The screen grid is taken from the regulated DC voltage network via a voltage divider operated and is blocked on the minus side. The grid is used for hum screening Control tube with a capacitor connected to the plus side.

Bei einem anderen Gleichspannungsregler dient als Elektronenröhre eine Pentode. Die Ausgangsspannung ist mittels dreier Glimmstrecken unterteilt. Zur Rückwärtsregelung besitzt der Gitterspannungsteiler Abgriffe. In der Minusleitung liegt noch ein- weiterer Widerstand zwischen dem Gitterspannungsteiler und dem Minuspunkt des negativsten Glimmspannungsteilers. Der unterste Widerstand des Gitterspannungsteilers ist veränderlich ausgeführt. Diese Lösungen sind aber nicht ohne weiteres auf Wechselspannungsregler anzuwenden. Das gleiche gilt auch für die bekannten elektronischen Einphasenzweiweggleichrichter und die übrigen bekannten Gleichspannungsstabilisierschaltungen.Another DC voltage regulator serves as an electron tube a pentode. The output voltage is divided into three glow sections. The grid voltage divider has taps for backward regulation. In the negative line there is another resistance between the grid voltage divider and the minus point of the most negative glow voltage divider. The lowest resistance of the grid voltage divider is designed to be variable. However, these solutions are not readily based on AC voltage regulators apply. The same also applies to the known electronic single-phase full-wave rectifiers and the other known DC voltage stabilizing circuits.

Die Erfindung zeigt nun einen Weg, der es gestattet, die bei den bekannten Wechselspannungsreglern auftretenden Nachteile zu vermeiden. Dabei werden eine hohe Regelgeschwindigkeit und eine große Regelgenauigkeit bei PI-Verhalten des Regelkreises erzielt.The invention now shows a way that allows the in the known To avoid AC voltage regulators occurring disadvantages. This will be a high Control speed and high control accuracy with PI behavior of the control loop achieved.

Der erfindungsgemäße elektronische Wechselspannungsregler mit gesteuerten Hochvakuumröhren als Regelstrecken (Regelröhren) für jede Wechselspannüngshalbwelle, auf deren Gitter je eine von der Regelabweichung beeinflußte Hochvakuumröhre (Steuerröhre) wirkt, ist dadurch gekennzeichnet, daß aus der Ausgangswechselspannung eine ihr proportionale Gleichspannung abgeleitet wird, die unmittelbar als Anodenspannung und über Widerstände als dem Istwert proportionale Gitterspannung auf die Steuerröhren wirkt und der Anodenspannung der Regelröhren überlagert wird, wobei die Anodenspannung jeweils von einer Halbwelle der Eingangswechselspannung der Anordnung gebildet wird, und an den Regelröhren angesteuerte Ventile antiparallel geschaltet sind. Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgedankens besteht darin, daß zur Verbesserung der Regelgenauigkeit aus dem Anodenstrombereich jeder der .als Regelstrecke wirkenden Hochvakuumröhren (Regelröhren) eine dem Anodenstrom proportionale Gleichspannung abgeleitet und einer Brückenschaltung zugeführt wird, welche parallel zu der jeweils gegenüberliegenden Steuerröhre liegt und in der die dem Strom proportionale Gleichspannung mit einer der Spannung an der Regelröhre proportionalen Gleichspannung verglichen wird und deren Diagonalspannung dem Steuergitter der die Regelröhren beeinflussenden Steuerröhren zugeführt wird.The inventive electronic AC voltage regulator with controlled High vacuum tubes as control systems (control tubes) for each alternating voltage half-wave, on each of the grids one high vacuum tube (control tube) influenced by the control deviation acts, is characterized in that from the output alternating voltage one her proportional DC voltage is derived, which is directly referred to as the anode voltage and a grid voltage proportional to the actual value to the control tubes via resistors acts and the anode voltage of the control tubes is superimposed, the anode voltage is formed in each case by a half-wave of the AC input voltage of the arrangement, and valves controlled on the control tubes are connected in anti-parallel. An advantageous one A further development of the concept of the invention is that to improve the control accuracy from the anode current range of each of the high vacuum tubes acting as a controlled system (Control tubes) derived a DC voltage proportional to the anode current and a Bridge circuit is fed, which is parallel to the opposite Control tube is and in which the current proportional DC voltage with a the DC voltage proportional to the voltage at the control tube is compared and their diagonal voltage to the control grid of the control tubes influencing the control tubes is fed.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Wechselspannungsreglers nach der Erfindung dargestellt. Die Ausgangswechselspannung UA wird in eine ihr proportionale Gleichspannung umgewandelt, indem ein Teil (etwa 5%) der Ausgangsleistung über eine getrennte Wicklung des Ausgangsübertragers 9 entnommen wird. Über die Gleichrichterbrücke 8 wird eine Gleichspannungsquelle 10 mit sehr kleiner Ladekapazität aufgebaut, welche ihren Gleichstrom über die symmetrisch zu den Eingangsklemmen 11 und 12 des Reglers liegende Mittelanzapfung des Transformators 13 teils den Hochvakuumröhren 1 (Regelröhren) und den Brücken 4, teils den Hochvakuumröhren 2 (Steuerröhren) über Widerstände und Schirmgitter direkt und außerdem dem Schirmgitterspannungsteiler und der Brücke 4 über die Hochvakuumröhren 1 zuführt. Nach Passieren der Steuerröhren 2 dient dieser Gleichstrom zur Speisung der Stabilisatoren 3 zum Aufbau der Vergleichsspannung. Es wird somit die Wechselspannungsregelung auf eine proportionale Gleichspannungsregelung zurückgeführt, welche integrierend wirkt (PI-Verhalten).In the drawing is an embodiment of an AC voltage regulator shown according to the invention. The output alternating voltage UA is in one of her Converted to proportional DC voltage by adding a portion (about 5%) of the output power is taken via a separate winding of the output transformer 9. About the Rectifier bridge 8 becomes a DC voltage source 10 with a very small charging capacity constructed, which their direct current via the symmetrical to the input terminals 11 and 12 of the controller lying center tap of the transformer 13 partly the high vacuum tubes 1 (control tubes) and the bridges 4, partly the high vacuum tubes 2 (control tubes) Resistors and Screen grid directly and also the screen grid voltage divider and the bridge 4 via the high vacuum tubes 1. After passing the control tubes 2, this direct current is used to feed the stabilizers 3 to build up the comparison voltage. The AC voltage regulation is thus switched to a proportional DC voltage regulation which has an integrating effect (PI behavior).

In dem Gitterkreis der Steuerröhren 2 liegen Brückenschaltungen 4, welche wattmetrisch mit gekuppelten Stellpotentiometern 14 arbeiten. Sie vergleichen wattmetrisch die der Ausgangswechselspannung proportionale Gleichspannung einmal vor und einmal hinter den zu steuernden Hochvakuumröhren 1 in Rückwärtsregelung mit dem Stromvektor über Stromwandler und Brücken 5 miteinander.In the grid circle of the control tubes 2 are bridge circuits 4, which work wattmetrically with coupled potentiometers 14. You compare wattmetrically, the direct voltage proportional to the output alternating voltage once in front of and once behind the high vacuum tubes 1 to be controlled in reverse control with the current vector via current transformers and bridges 5 with each other.

Bei einphasiger Ausführung werden zwei, bei Drehstrom drei Stromwandler benötigt. Der Kondensator 7 dient der Stabilität des Reglers.With a single-phase version there are two, with three-phase current there are three current transformers needed. The capacitor 7 is used for the stability of the controller.

Weil Höchväküumröhren nur in einer Richtung stromleitend sind und sich für eine Antiparallelschaltung die Anordnung nicht umpolen läßt, müssen in die Rückleitung jeder Phase für die betreffende Halbwelle ungestenerte Ventile 6 für die andere Halbwelle eingebaut werden. Die Potentiometer 15 für die Schirmgitter der Steuerröhren 2 können gekuppelt ausgeführt werden und gestatten, den Regler entweder mehr auf Spannungsschwankungen von UE oder von UA einzustellen.Because Höchväküumröhren are only conductive in one direction and if the polarity cannot be reversed for an anti-parallel connection, in the return of each phase for the relevant half-wave ungestered valves 6 can be installed for the other half-wave. The potentiometer 15 for the screen grid the control tubes 2 can be coupled and allow the regulator set either more to voltage fluctuations from UE or from UA.

Bei ±15% Eingangsspannungschwankung beträgt die Konstanz der Ausgangsspannung ±0,5%. Die Röhren sind für den Stromscheitelwert zu dimensionieren. Die Erregerleistung ist kleiner als 511/o der Reglerleistung. Der Wirkungsgrad des Reglers beträgt bei kleinen Ausführungen bis etwa 100 VA 50% (einphasig). Bei größeren Reglerleistungen über 100 VA und höheren Spannungen als 220 V steigt er entsprechend an, ebenfalls bei Drehstrom, da über der Regelstrecke ein Spannungsabfall von etwa 100 V entsteht.With an input voltage fluctuation of ± 15%, the output voltage remains constant ± 0.5%. The tubes are to be dimensioned for the current peak value. The excitation power is less than 511 / o of the controller output. The efficiency of the controller is at small versions up to about 100 VA 50% (single-phase). With larger controller outputs above 100 VA and voltages higher than 220 V, it rises accordingly, too with three-phase current, as there is a voltage drop of around 100 V across the controlled system.

Der Eingangstransformator 13 dient sowohl zur Spannungsanpassung des Netzes an den Regler als auch zur symmetrischen Gleichstromzuführung für die Regelstrecken.The input transformer 13 is used both for voltage adjustment of the Network to the controller as well as the symmetrical direct current supply for the controlled systems.

Der Ausgangstransformator 9 dient gleichfalls zur Spannungsanpassung des Reglerausgangs an den Verbraucher und zur Entnahme der Erregerspannung in Rückwärtsregelung zur Vorspannung der Hochvakuumröhren und der Steuerröhren. Die Transformatoren 9 und 13 sind in der dargestellten einphasigen Ausführung des Reglers aus Symmetriegründen symmetrisch gezeichnet. Ihre Ausführung kann aber auch asymmetrisch sein. Bei Drehstromausführung ist dies jedenfalls immer der Fall.The output transformer 9 is also used for voltage adjustment of the controller output to the consumer and for drawing the excitation voltage in reverse control for preloading the high vacuum tubes and the control tubes. The transformers 9 13 and 13 are in the illustrated single-phase version of the controller for reasons of symmetry drawn symmetrically. However, their execution can also be asymmetrical. With three-phase version this is always the case.

Zur Erzielung einer größeren Konstanz empfiehlt es sich, bei größeren Spannungsschwankungen als 5% der Eingangsspannung die Röhrenheizung aus einem magnetischen Spannungsgleichhalter, der an die Eingangsspannung UE angeschlossen ist, zu speisen.To achieve greater constancy, it is advisable to use larger Voltage fluctuations than 5% of the input voltage make the tube heater from a magnetic To feed the voltage equalizer, which is connected to the input voltage UE.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electronic AC voltage regulator with controlled High vacuum tubes as control systems (control tubes) for each alternating voltage half-wave, on each of the grids one high vacuum tube (control tube) influenced by the control deviation acts, characterized in that the output alternating voltage is proportional to it DC voltage is derived directly as anode voltage and via resistors acts as the grid voltage proportional to the actual value on the control tubes and the The anode voltage of the control tubes is superimposed, the anode voltage in each case is formed by a half-wave of the AC input voltage of the arrangement and uncontrolled valves are connected in anti-parallel on the control tubes.

2. Electronic AC voltage regulator according to claim 1, characterized in that a DC voltage proportional to the anode current is derived from the anode current range of each of the high vacuum tubes (regulating tubes) acting as a controlled system and fed to a bridge circuit which is parallel to the respective opposite control tube and in which the DC voltage proportional to the current is compared with a DC voltage proportional to the voltage on the control tube and whose diagonal voltage is fed to the control grid of the control tubes influencing the control tubes. Documents considered: German Patent No. 693 477; U.S. Patent Nos. 2,219,195, 2,511,850; K. S teime 1, "The tube in the feeder" in volume 34 "The Telefunken tube", Franzis-Verlag, Munich (December 1956), pp. 24, 78, 118, 125.