DE1089049B

DE1089049B - Arrangement for voltage regulation or load-dependent voltage regulation of three-phase generators

Info

Publication number: DE1089049B
Application number: DES50086A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Pfister
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1956-08-24
Filing date: 1956-08-24
Publication date: 1960-09-15

Description

.Anordnung zur Spannungsregelung bzw. lastabhängigen Spannungsregelung von Drehstromgeneratoren Das Hauptpatent bezieht sich auf eine Anordnung zur Spannungsregelung bzw. lastabhängigen Spannungsregelung von Drehstromgeneratoren in allen drei Phasen in Abhängigkeit von Spannung und Strom mit einer Regeleinrichtung, deren Meßwerk über eine Kunstschaltung entsprechend dem »mitläufigen System« eine Spannung und ein Strom zugeführt werden, in denen die Werte aller drei Phasen berücksichtigt sind und deren Vektoren senkrecht aufeinander stehen. Es wird auf diese Weise durch nur aus zwei Phasen entnommene Meßwerte eine überwachung aller denkbaren Betriebsverhältnisse in allen drei Phasen ermöglicht.. Arrangement for voltage regulation or load-dependent voltage regulation of alternators The main patent relates to an arrangement for voltage regulation or load-dependent voltage regulation of three-phase generators in all three phases depending on voltage and current with a control device, its measuring mechanism a voltage and via an artificial circuit according to the »co-rotating system« a current can be supplied in which the values of all three phases are taken into account and their vectors are perpendicular to each other. It gets through this way only measured values taken from two phases monitoring of all conceivable operating conditions made possible in all three phases.

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der Anordnung gemäß dem Hauptpatent. Dieser liegt folgende Überlegung zugrunde: Der vom Spannungsdrehfeldscheider durch den Statikausgleicher fließende Strom verzweigt sich dort und fließt zum Teil auch durch die Schaltung des Stromdrehfeldscheiders. Dies hat zur Folge, daß der Stromwert des Stromdrehfeldscheiders gegen seinen Sollwert in Größe und Phase verändert wird. Hieraus ergibt sich wiederum, @daß die Addition des Wertes aus dem Stromdrehfeldscheider zum Wert des Spannungsdrehfeldscheiders im Regelmeßwerk nicht den gewollten Wert ergibt. Bei der Anordnung gemäß dem Hauptpatent muß deshalb die Wandlerleistung des Stromdrehfeldscheiders relativ groß gemacht werden, damit trotz der in den Stromkreis des Stromdrehfeldscheiders eingeschalteten Widerstände zur Herabsetzung der sich am Statikausgleicher verzweigenden Ströme des Spannungsdrehfeldscheiders genügend Leistung zur Verfügung steht. Die Vergrößerung der Stromwandlerleistung verteuert die Regelanordnung sehr.The invention relates to an improvement of the arrangement according to the main patent. This is based on the following consideration: The voltage rotating field separator through The current flowing through the static compensator branches out there and also flows in part by switching the current rotating field separator. As a result, the current value of the current rotating field separator is changed in size and phase against its setpoint. This in turn results in @ that the addition of the value from the current rotating field separator for the value of the voltage rotating field separator in the standard measuring mechanism does not correspond to the desired value results. In the arrangement according to the main patent, the converter power must therefore of the current rotating field separator can be made relatively large, so in spite of the in the circuit of the current rotating field separator switched on resistors to reduce the Currents of the voltage rotating field separator branching off at the static compensator are sufficient Power is available. The increase in the current transformer output makes it more expensive the rule arrangement very much.

Gemäß der Erfindung wird zu diesem Zwecke bei einer Anordnung nach dem Hauptpatent eine galvanische Trennung der Strom- und Spannungsmeßkreise durchgeführt, derart, daß eine weitgehende rückwirkungsfreie Kopplung von dem die Stromkomponente führenden Kreis auf den die Spannungskomponente führenden Kreis erreicht wird. Besonders vorteilhaft ist es, nur den die Spannungskomponente führenden Stromkreis in den Zug des Meßkreises zu legen und die Stromkomponente des Stromdrehfeldscheiders über eine im Meßkreis liegende vormagnetisierbare Drossel einzuführen. Die vormagnetisierbare Drossel wird vorteilhaft als gleichstromsättigbares Drosselpaar ausgebildet. Durch diese Anordnungen wird erreicht, daß die Stromwandlerleistungen sehr klein gehalten werden können, je nach der Auslegung der Sättigungsdrosseln. Die sinngemäße Einbringung des Wertes aus dem Stromdrehfeldscheider erfolgt durch Zwischenschaltung eines gesteuerten Trockenplattengleichrichters. Die Steuerung des Gleichrichters übernimmt eine durch einen Spannungswandler aus dem Netz abgeleitete, über den Statikausgleicher in der Phase einstellbare Spannung. Der gesteuerte Gleichrichter wirkt derart, daß bei übereinstimmender Phasenlage von Strom und Spannung im Netz, in diesem Fall steht die vom Stromdrehfeldscheider abgeleitete Spannung senkrecht auf der am Statikausgleicher abgeleiteten Spannung, vom gesteuerten Gleichrichter über die Steuerwicklungen der vormagnetisierten Drossel kein Strom fließt.According to the invention is for this purpose in an arrangement according to the main patent a galvanic separation of the current and voltage measuring circuits carried out, such that a largely reaction-free coupling of which the current component leading circle to the circle leading the tension component is reached. Particularly it is advantageous to only insert the circuit carrying the voltage component into the To put the train of the measuring circuit and the current component of the current rotating field separator introduce a pre-magnetizable choke located in the measuring circuit. The pre-magnetizable The choke is advantageously designed as a direct current saturable choke pair. By this arrangement ensures that the current transformer capacities are kept very small can be, depending on the design of the saturation reactors. The corresponding contribution of the value from the current rotating field separator is done by interposing a controlled Dry plate rectifier. The rectifier is controlled by one a voltage converter derived from the network, via the static compensator in the Phase adjustable voltage. The controlled rectifier acts in such a way that at matching phase position of current and voltage in the network, in this case stands the voltage derived from the rotating field separator perpendicular to that of the static compensator derived voltage, from the controlled rectifier via the control windings of the pre-magnetized choke no current flows.

An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel für die Regelanordnung gemäß der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise erläutert.An exemplary embodiment for the control arrangement is shown on the basis of the drawing described according to the invention and explained the mode of operation.

Die Figur zeigt den Gesamtaufbau der Regelanordnung gemäß der Erfindung. Das zu regelnde, von einem nicht näher dargestellten Generator eingespeiste Drehstromnetz ist mit RST bezeichnet. Aus den Phasen R und S werden über die Stromwandler 1 und 2 die Stromkomponenten des Stromdrehfeldscheiderkreises 3 abgenommen. Zur Einstellung des Phasenwinkels dienen der Ohmsche Widerstand 4 und der induktive Widerstand 5. Die an den Widerständen 4 und 5 abgeleitete Spannung wird über den Transformator 6 einem regelbaren Gleichrichterkreis 7 zugeführt. In . den regelbaren Gleichrichterkreis 7 wird außerdem über die Transformatoren 8 eine über den Spannungswandler 9 und den Statikausgleicher 10, bestehend aus dem OhmschenWiderstand 11 und der regelbaren Drossel 12, abgeleitete Spannung zugeführt. Mit Hilfe der regelbaren Drossel 12 wird der cos g.,. auf dem der Generator arbeiten soll, eingestellt. Die Gleichrichter 13 und 14 geben je nach der Phasenlage der Speisespannungen an den Transformatoren 8 einen Strom über die Leitungen 15 und 16 an die Drosseln 17 und 18 ab. Der Strom wird zu Null, wenn die - Phase des Stromes im wetz mit der Phase der Spannung im Netz übereinstimmt. Die gleichstromgesteuerten Drosseln 17 und 18 sind in Parallelschaltungen angeordnet, womit eine Rücktransformierung einer Wechselkomponente aus dem Spannungsdrehfeldscheiderkreis bzw. dem Meßkreis in den steuernden Gleichrichterkreis sicher vermieden ist.The figure shows the overall structure of the control arrangement according to the invention. The three-phase network to be regulated and fed in by a generator not shown in detail is labeled RST. From the phases R and S, the current transformers 1 and 2 the current components of the current rotating field separator circuit 3 removed. To recruitment The ohmic resistance 4 and the inductive resistance 5 are used for the phase angle. The voltage diverted at resistors 4 and 5 is passed through the transformer 6 is fed to a controllable rectifier circuit 7. In . the adjustable rectifier circuit 7 is also via the transformers 8 via the voltage converter 9 and the static compensator 10, consisting of the ohmic resistance 11 and the adjustable Choke 12, derived voltage supplied. With the help of the adjustable throttle 12 will the cos g.,. on which the generator should work. The rectifiers 13 and 14 indicate depending on the phase position of the supply voltages the transformers 8 a current via the lines 15 and 16 to the chokes 17 and 18 from. The current becomes zero when the - phase of the current is in line with the Phase of the voltage in the network. The DC-controlled chokes 17 and 18 are arranged in parallel, which means that a AC component from the voltage rotating field separator circuit or the measuring circuit in the controlling rectifier circuit is safely avoided.

Der Spannungsdrehfeldscheiderkreis wird über die Spannungswandler 19 und 20 aus dem Netz eingespeist. Der Ohmsche Widerstand 21 und der induktive Widerstand 22 sorgen für die entsprechende richtige Phasenlage. Die an den Punkten 23 und 24 abgegebene Spannung wird über die Drosseln 17 und 18 dem Meßwerk 25 des Regelgerätes, das durch eine Induktivität und einen Ohmschen Widerstand angedeutet ist, zugeführt. Um die Drosseln 17, 18 ohmisch an den Stromdrehfeldscheider anzupassen, ist parallel zu diesen der Kondensator 26 und der Widerstand 27 in an sich bekannter Dimensionierung geschaltet.The voltage rotating field separator circuit is via the voltage converter 19 and 20 fed from the grid. The ohmic resistance 21 and the inductive one Resistor 22 ensure the correct phase position. The ones at the points 23 and 24 output voltage is via the chokes 17 and 18 the measuring mechanism 25 of the Control device, which is indicated by an inductance and an ohmic resistance is fed. In order to adapt the chokes 17, 18 ohmically to the current rotating field separator, is parallel to these the capacitor 26 and the resistor 27 in per se known Dimensioning switched.

Die Wirkungsweise ergibt sich wie folgt: Am Statikausgleicher 10 wird mit Hilfe der regelbaren Drossel 12 der cos T, mit dem der Generator arbeiten soll, eingestellt. Bei Einstellung des Statikausgleichers auf col p = 1 ist die Drossel 12 vollständig abgeschaltet. Die verkettete Spannung RS liegt in Phase mit der Ausgangsspannung, also mit der an den Punkten 23 und 24 liegenden Spannung des Spannungsdrehfeldscheiders. Zu dieser Spannung senkrecht steht die im Stromdrehfeldscheiderkreis abgeleitete Stromkomponente, wenn der Generator mit cos p = 1 arbeitet. Gleiche Verhältnisse ergeben sich auch dann, wenn der Statikausgleicher auf einen anderen cos 99 eingestellt ist und der Generator mit diesem eingestellten cos 99 arbeitet. Das gezeichnete Ausführungsbeispiel des gesteuerten Gleichrichters zeigt eine vollweggleichrichtende Ausführung mit transformatorischer Einbringung der Strom- und Spannungswerte. Die vom Statikausgleicher 10 abgeleitete Spannung bewirkt über die Transformatoren .8 zusammen mit der über den Transformator 6 als Stromkomponente eingeführten Spannung, daß der Gleichrichter 13 von Null bis 2 und der Gleichrichter 14 von -z bis 2 n durchläßt.The mode of operation is as follows: On the static compensator 10, the cos T with which the generator is to work is set with the aid of the controllable throttle 12. When the static compensator is set to col p = 1, the throttle 12 is completely switched off. The linked voltage RS is in phase with the output voltage, that is to say with the voltage of the rotating field separator at points 23 and 24. The current component derived in the rotating field separator circuit is perpendicular to this voltage when the generator operates with cos p = 1. The same conditions also result if the static compensator is set to a different cos 99 and the generator works with this set cos 99. The illustrated embodiment of the controlled rectifier shows a full-wave rectifying version with transformer input of the current and voltage values. The voltage derived from the static compensator 10 causes the transformers .8 together with the voltage introduced as a current component via the transformer 6 that the rectifier 13 lets through from zero to 2 and the rectifier 14 from -z to 2n.

Ist der Phasenwinkel zwischen steuernder Größe und gesteuertem Wert größer oder kleiner als 90°, so fließt am Ausgang des gesteuerten Gleichrichters ein positiver oder negativer Gleichstrom, der das Drosselpaar sättigen kann. Der positive oder negative Gleichstrom muß aber bewirken, daß der Wechselstrom im Meßkreis größer oder kleiner als sein Nennwert ist. Das bedingt, daß das Drosselpaar seinen Arbeitspunkt in der Mitte der Kennlinie hat.Is the phase angle between the controlling variable and the controlled value larger or smaller than 90 °, then flows at the output of the controlled rectifier a positive or negative direct current that can saturate the inductor pair. Of the However, positive or negative direct current must cause the alternating current in the measuring circuit is greater or less than its face value. This means that the pair of throttles must be his Has an operating point in the middle of the characteristic.

Die Erfindung ist nicht auf das gezeichnete Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr lassen sich sowohl in der Trennung der beiden Kreise wie auch im Aufbau der Steuerung des Gleichrichters u. dgl. mannigfache Schaltungsänderungen vornehmen, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.The invention is not limited to the illustrated embodiment. Rather, both in the separation of the two circles as well as in the structure make various circuit changes to the control of the rectifier and the like, without deviating from the basic idea of the invention.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Arrangement for voltage regulation or load-dependent voltage regulation of three-phase generators in all three phases depending on voltage and current with a control device whose measuring mechanism is supplied with a voltage and a current in which the values are supplied via an artificial circuit according to the "co-rotating system" all three phases are taken into account and their vectors are perpendicular to one another; according to patent 1,064,607, characterized by a galvanic separation of the current and Spannungsmeßkreise such that a largely non-reactive coupling of the component takes place, the current leading circuit to which the voltage component lead circuit.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that only 'the circuit carrying the voltage component in the course of the measuring mechanism circuit lies, while the current component is via a pre-magnetizable in the measuring circuit Throttle is introduced.

3. Arrangement according to claim 2, characterized by a DC saturable choke pair.

4. Arrangement according to claim 1 to 3, characterized characterized in that the current component via a controllable rectifier of the Bias winding is fed to the choke.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that one of a control variable in the rectifier adjustable static compensator derived voltage is introduced.

6. Arrangement according to claims 4 and 5, characterized by such a matching of the current component circuit with static balancer that with the correct phase position of the current in the three-phase network no current is output from the rectifier.