DE1168548B

DE1168548B - Arrangement for automatic voltage regulation of constant voltage generators

Info

Publication number: DE1168548B
Application number: DES64088A
Authority: DE
Inventors: Dr Hermann Harz
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1959-07-24
Filing date: 1959-07-24
Publication date: 1964-04-23

Description

Anordnung zur selbsttätigen Spannungsregelung von Konstantspannungsgeneratoren Zur selbsttätigen Regelung von Konstantspannungsgeneratoren, wie sie beispielsweise als Bordnetzgeneratoren verwendet werden, ist die lastabhängige Gleichrichtererregung in Stromschaltung bekannt. Hierbei besteht der Erregerstrom des Generators aus einem lastabhängigen und lastunabhängigen Anteil, die unabhängig voneinander in Stromschaltung überlagert werden. Die beiden Erregerstromanteile werden im allgemeinen mit Hilfe eines Erregerumspanners, dessen Zweitwicklung über eine Gleichrichteranordnung die Erregerwicklung des Generators speist, geometrisch überlagert. Mitunter ist es jedoch auch üblich, die beiden Anteile mit Hilfe von zwei jeweils einem Anteil zugeordneten Gleichrichteranordnungen, die gleichstromseitig parallel geschaltet sind, algebraisch zu überlagern. Die Größe des lastunabhängigen Stromes wird bei diesen Anordnungen durch einen in der Erregeranordnung vorgesehenen, von der Netzspannung gespeisten Scheinwiderstand, der vorzugsweise als ungesättigte Drosselspule ausgebildet ist, bestimmt. Es ist bekannt, bei einer solchen Schaltung diesem Scheinwiderstand einen Stehwiderstand vorzuschalten, mit dessen Hilfe der lastunabhängige Grundanteil des Erregerstromes gesteuert oder geregelt werden kann. Bei einer bekannten Schaltung dieser Art ist der den lastunabhängigen Grundanteil bestimmende Scheinwiderstand als aus Drosselspule und Kondensatoren bestehende Konstantstromanordnung ausgebildet. Da sich die Blindleistungen von Drosselspule und Kondensatoren gegenseitig aufheben, hat diese Schaltung den Vorteil, daß der Grundanteil des Erregerstromes ein reiner Wirkstrom ist. Der der Konstantstromanordnung vorgeschaltete Stellwiderstand braucht nur für einen Bruchteil der ohmschen Erregerleistung des Konstanstromgenerators bemessen zu werden.Arrangement for automatic voltage regulation of constant voltage generators For the automatic control of constant voltage generators, such as those used for example are used as on-board power supply generators, is the load-dependent rectifier excitation known in current circuit. Here the excitation current of the generator consists of one load-dependent and load-independent share, which are independent of each other in power circuit are superimposed. The two excitation current components are generally with the help an exciter converter, the secondary winding of which via a rectifier arrangement Excitation winding of the generator feeds, geometrically superimposed. Sometimes it is, however It is also common practice to assign the two parts to one part with the help of two Rectifier arrangements that are connected in parallel on the DC side, algebraic to overlay. The size of the load-independent current is in these arrangements by one provided in the exciter arrangement and fed by the mains voltage Impedance resistance, which is preferably designed as an unsaturated choke coil, certainly. It is known to have this impedance in such a circuit Upstream withstand resistance, with the help of which the load-independent basic component of the Excitation current can be controlled or regulated. In a known circuit of this type is the impedance which determines the load-independent basic component designed as a constant current arrangement consisting of a choke coil and capacitors. Since the reactive powers of the choke coil and capacitors cancel each other out, this circuit has the advantage that the basic component of the excitation current is pure Active current is. The variable resistor connected upstream of the constant current arrangement is required only for a fraction of the ohmic excitation power of the constant current generator to be measured.

Häufig besteht nun die Forderung, daß die durch den erwähnten Stellwiderstand mögliche Regelung kontaktlos vorgenommen wird. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Anordnung zur selbsttätigen Spannungsregelung bei Konstantspannungsgeneratoren mit lastabhängiger Gleichrichtererregung in Stromschaltung, bei welcher der lastunabhängige Anteil des Erregerstromes einen vorzugsweise als Drosselspule ausgebildeten Scheinwiderstand sowie einen weiteren vorgeschalteten Scheinwiderstand durchfließt und durch einen Magnetverstärker zusätzlich geregelt wird, gemäß der Erfindung der in Abhängig keit von der Netzspannung gesteuerte Magnetverstärker einem der von dem lastunabhängigen Anteil des Erregerstromes durchflossenen Scheinwiderstände parallel geschaltet. An sich ist es bei Anordnungen zur selbsttätigen Spannungsregelung eines Konstantspannungsgenerators mit lastabhängiger Gleichrichtererregung, dessen Erregeranordnung eine vom lastunabhängigen Grundanteil des Erregerstromes durchflossene Drosselspule enthält, bekannt, zur Feinregelung einen Magnetverstärker zu dieser Drosselspule oder zu einem Teil der Drosselspule parallel zu schalten. Wird ein Magnetverstärker zu der vom lastunabhängigen Erregerstromanteil durchflossenen Drosselspule parallel geschaltet, so besteht jedoch die Gefahr, daß infolge der magnetischen Trägheit des Magnetverstärkers bei Belastungsstößen Pendelungen der Generatorspannung eintreten können. Hierin wird auch dadurch keine Abhilfe geschaffen, daß man den Magnetverstärker nur zu einem Teil der Drosselspule parallel schaltet, da infolge der induktiven Kopplung der Wicklungsteile der Drosselspule die Wirkung die gleiche bleibt.Often there is now the requirement that the variable resistor mentioned possible regulation is made contactless. To solve this problem is at an arrangement for automatic voltage regulation in constant voltage generators with load-dependent rectifier excitation in current circuit, in which the load-independent Part of the excitation current is an impedance, preferably designed as a choke coil as well as another upstream impedance flows through and through one Magnetic amplifier is additionally regulated, according to the invention of the speed as a function from the mains voltage controlled magnetic amplifier one of the load-independent Part of the excitation current flowing through the apparent resistances connected in parallel. In itself it is in arrangements for the automatic voltage regulation of a constant voltage generator with load-dependent rectifier excitation, the excitation arrangement of which is one of the load-independent Basic portion of the excitation current flowing through the inductor contains, known, for Fine control a magnetic amplifier to this inductor or to part of the To connect the choke coil in parallel. If a magnetic amplifier becomes that of the load-independent Excitation current component through which the throttle coil flows is connected in parallel, however the risk that due to the magnetic inertia of the magnetic amplifier in the event of shock loads Oscillations of the generator voltage can occur. In this, too, there is none A remedy was created by only attaching the magnetic amplifier to part of the inductor switches in parallel because of the inductive coupling of the winding parts of the choke coil the effect remains the same.

Für die Erfindung ist es demgegenüber wesentlich, daß dem vom lastunabhängigen Grundanteil des Erregerstromes durchflossenen Scheinwiderstand ein weiterer Scheinwiderstand vorgeschaltet ist und daß der in Abhängigkeit von der Netzspannung gesteuerte Magnetverstärker zu diesem weiteren Scheinwiderstand parallel geschaltet ist, der auch dann, wenn er als Drosselspule ausgeführt ist, nicht mit dem erstgenannten Scheinwiderstand induktiv gekoppelt ist.For the invention, however, it is essential that the load-independent Basic component of the excitation current through which the impedance flows, another impedance is connected upstream and that the magnetic amplifier controlled as a function of the mains voltage is connected in parallel to this further impedance, which also if it is designed as a choke coil, not with the first-mentioned impedance is inductively coupled.

Durch die gemäß der Erfindung vorgesehene Parallelschaltung des Magnetverstärkers kann der Widerstandswert des vorgeschalteten Scheinwiderstandes stetig zwischen seinem vollen Wert und Null geregelt werden, wobei der Forderung nach kontaktloser Regelung Genüge geleistet ist. Die Steuerleistung des Magnetverstärkers ist, insbesondere wenn der Magnetverstärker als spannungssteuernder Magnetverstärker als spannungssteuernder Magnetverstärker mit Selbstsättigung betrieben wird, sehr gering. Der Magnetverstärker kann in bekannter Weise durch ruhende Einrichtungen derart gesteuert werden, daß die Generatorspannung stets konstant bleibt.By the parallel connection of the magnetic amplifier provided according to the invention the resistance value of the upstream impedance can be steadily between Its full value and zero can be regulated, with the requirement for contactless Regulation is sufficient. The control power of the magnetic amplifier is, in particular when the magnetic amplifier is used as a voltage-controlling magnetic amplifier as voltage-controlling magnetic amplifier is operated with self-saturation, very low. The magnetic amplifier can in a known manner by resting devices in this way be controlled so that the generator voltage always remains constant.

Zur Erläuterung der Erfindung sind in den F i g. 1 und 2 Schaltungsanordnungen von gemäß der Erfindung ausgebildeten Konstantspannungsgeneratoren wiedergegeben.To explain the invention, FIGS. 1 and 2 circuit arrangements reproduced by constructed according to the invention constant voltage generators.

Die Erregerwicklung des als Synchrongenerator ausgebildeten Konstantspannungsgenerators G wird über die Gleichrichteranordnung Gli von der Zweitwicklung 3 des Erregerumspanners Tr gespeist. Die Erstwicklung 2 des Erregerumspanners Tr wird vom Ankerstrom des Konstantspannungsgenerators durchflossen und liefert mithin den lastabhängigen Erregerstromanteil. Für den lastunabhängigen Erregerstromanteil ist die aus der ungesättigten Drosselspule D1 und den Kondensatoren C bestehende Konstantstromanordnung vorgesehen. Die Drosselspule D1 und die Kondensatoren C sind über die Erstwicklung 1 des Erregerumspanners Tr miteinander verbunden. Eine Mittelanzapfung der Erstwicklung 1 ist über den Widerstand R mit dem Netz RST verbunden. Gemäß der Erfindung liegen nun zur Steuerung des lastunabhängigen Erregerstromanteils parallel zum Widerstand R die Arbeitswicklungen A i und Az des Magnetverstärkers M. Dieser Magnetverstärker, der mit Hilfe der Steuerwicklung St erregt wird, wird in bekannter Weise in Doublerschaltung betrieben, d. h., seine Arbeitswicklungen A1 und A2 liegen in Reihe mit den entgegengesetzte Durchlaßrichtung aufweisenden Gleichrichtern G1., und G13. Durch Sperren oder Öffnen des Magnetverstärkers M läßt sich also der Widerstandswert des Widerstandes R von Null auf seinen vollen Wert kontaktlos regeln.The excitation winding of the constant voltage generator G, which is designed as a synchronous generator, is fed via the rectifier arrangement Gli from the second winding 3 of the excitation transformer Tr. The first winding 2 of the exciter transformer Tr is traversed by the armature current of the constant voltage generator and therefore supplies the load-dependent exciter current component. The constant current arrangement consisting of the unsaturated choke coil D1 and the capacitors C is provided for the load-independent excitation current component. The choke coil D1 and the capacitors C are connected to one another via the primary winding 1 of the exciter transformer Tr. A center tap of the primary winding 1 is connected to the network RST via the resistor R. According to the invention are now for controlling the load-independent excitation current component parallel to the resistor R, the working windings A i and Az of the magnetic amplifier M. This magnetic amplifier, which is excited by means of the control winding St, is operated in a known manner in Doublerschaltung, that is, its working windings A1 and A2 are in series with rectifiers G1 and G13, which have opposite forward direction. By blocking or opening the magnetic amplifier M, the resistance value of the resistor R can be regulated from zero to its full value without contact.

Die Steuerwicklung St des Magnetverstärkers M wird über die kontaktlose Steuereinrichtung V von der Netzspannung gesteuert. Diese Steuereinrichtung kann bekannterweise derart ausgebildet werden, daß mit steigender Netzspannung der Magnetverstärker schließt, so daß der Widerstand R wirksam und der lastunabhängige Grundanteil des Erregerstromes kleiner wird. Hat hingegen die Generatorspannung ihren Sollwert noch nicht erreicht, so wird der Magnetverstärker M durch die spannungsabhängige gesteuerte Steuereinrichtung V so beeinflußt, daß er den Widerstand R kurzschließt.The control winding St of the magnetic amplifier M is via the contactless Control device V controlled by the mains voltage. This control device can It is known that the magnetic amplifier is designed in such a way that with increasing mains voltage closes, so that the resistor R is effective and the load-independent basic component of the Excitation current becomes smaller. On the other hand, the generator voltage still has its nominal value not reached, the magnetic amplifier M is controlled by the voltage-dependent Control device V influenced so that it short-circuits the resistor R.

Wesentlich ist, daß die Steuereinrichtung V keine Schaltkontakte aufweist, sondern daß die erforderliche Steuerung des Magnetverstärkers mit Hilfe bekannter Mittel, beispielsweise mit Hilfe von Resonanzkreisen, gesättigten Drosselspulen, Gleichrichtern u. dgl., den Magnetverstärker steuert.It is essential that the control device V has no switching contacts, but that the required control of the magnetic amplifier with the help of known Means, for example with the help of resonance circuits, saturated choke coils, Rectifiers and the like, which controls the magnetic amplifier.

Da eine rein spannungsabhängige Steuerung des Magnetverstärkers über die Steuereinrichtung V astatisch arbeitet, was für ein einwandfreies Parallelarbeiten mit dem Netz nicht ausreichend ist, kann mit Hilfe des Wandlers W ein stromabhängiger statischer Ausgleich der Steuereinrichtung V zugeführt werden.As a purely voltage-dependent control of the magnetic amplifier via the control device V astatic works, what a perfect parallel work with the network is not sufficient, with the help of the converter W a current-dependent static compensation of the control device V are supplied.

Während beim Ausführungsbeispiel der F i g. 1 der lastunabhängige Grundanteil des Erregerstromes durch die aus der Drosselspule D1 und den Kondensator C bestehende Konstantstromeinrichtung geliefert wird, ist in der F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel wiedergegeben, bei dem der lastunabhängige Grundanteil des Erregerstromes durch die Drosselspule D1 bestimmt wird. In bekannter Weise sind hierbei die parallel zur Erstwicklung 1 des Erregerumspanners Tr liegenden Kondensatoren C auf eine beispielsweise unterhalb der Betriebsfrequenz des Generators liegende Resonanzfrequenz abgestimmt, so daß beim Anlaufen des Konstantspannungsgenerators G die Selbsterregung sichergestellt ist. Weiterhin weicht die Schaltungsanordnung der F i g. 2 insofern von der Schaltungsanordnung der F i g. 1 ab, als statt des ohmschen Widerstandes R die Drosselspule Dz zu den Arbeitswicklungen des MagnetverstärkersM parallel geschaltet ist.While in the embodiment of FIG. 1 the load-independent basic component of the excitation current is supplied by the constant current device consisting of the choke coil D1 and the capacitor C is shown in FIG. 2 shows an embodiment in which the load-independent basic component of the excitation current is determined by the choke coil D1. In a known manner, the capacitors C lying parallel to the primary winding 1 of the exciter transformer Tr are tuned to a resonance frequency, for example below the operating frequency of the generator, so that self-excitation is ensured when the constant voltage generator G starts up. Furthermore, the circuit arrangement of FIG. 2 in this respect from the circuit arrangement of FIG. 1 when, instead of the ohmic resistance R, the choke coil Dz is connected in parallel to the working windings of the magnetic amplifier M.

An Stelle der Drosselspule D2 läßt sich auch ein Kondensator als Vorwiderstand verwenden, jedoch muß dann der Steuersinn des Magnetverstärkers umgekehrt werden. Die Verwendung eines Kondensators als Vorwiderstand erleichtert die Selbsterregung, weil die Kennlinie des Erregerkreises einem Schnittpunkt mit der Generatorkennlinie zustrebt, der über dem Sollwert liegt.Instead of the choke coil D2, a capacitor can also be used as a series resistor use, but then the control direction of the magnetic amplifier must be reversed. The use of a capacitor as a series resistor facilitates self-excitation, because the characteristic of the excitation circuit has an intersection with the generator characteristic strives towards which is above the setpoint.

Claims

Claims: 1. Arrangement for automatic voltage regulation for constant voltage generators with load-dependent rectifier excitation in current circuit, in which the load-independent portion of the excitation current is preferably a Choke coil formed impedance and another upstream Impedance flows through and additionally regulated by a magnetic amplifier is, d u r c h e -k e n n n z e i c h n e t that the depending on the Mains voltage controlled magnetic amplifier one of the load-independent portion of the excitation current flowing through the apparent resistances is connected in parallel.

2. Arrangement according to Claim 1, characterized in that the basic component of the excitation current by a known per se consisting of a choke coil (D1) and capacitors (C) Constant current arrangement is determined, which is preceded by an ohmic resistor (R) is.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the basic portion of the Excitation current is determined by a choke coil (D1), which is another choke coil (D2) is connected upstream.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the basic component of the excitation current is determined by a choke coil, which is a Capacitor is connected upstream.

5. Arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that that with the throttle coil traversed by the basic component of the excitation current, capacitors are switched in resonance. Publications considered: German Auslegeschrift S 33407 VIIIbl21 d2 (published June 21, 1956); German patent no. 958 309.