DE1299353B

DE1299353B - AC voltage regulator

Info

Publication number: DE1299353B
Application number: DE1963ST020139
Authority: DE
Inventors: Steinlein Manfred; Steinlein Peter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-01-02
Filing date: 1963-01-02
Publication date: 1969-07-17

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wechselspannungsregler, der mittels einer im Hauptstromkreis liegenden vormagnetisierten Drosselspule als Regelstellglied in Verbindung mit gegenparallelgeschalteten, steuerbaren Gleichrichtern, in deren Leistungszweig die Vormagnetisierungswicklungen der Drosselspule liegen, über einen Gleichspannungsverstärker Sollwertabweichungen der Wechselspannung in beiden möglichen Richtungen so ausregelt, daß der Sollwert der Spannung eingehalten wird.The invention relates to an AC voltage regulator, which by means of a pre-magnetized choke coil located in the main circuit as a control actuator in connection with counter-parallel connected, controllable rectifiers, in their Power branch, the premagnetization windings of the inductor are over a DC voltage amplifier Setpoint deviations of the AC voltage in both possible ways Corrects directions in such a way that the setpoint value of the voltage is maintained.

Ein diesem Erfindungsgedanken ähnlicher bekannter Regler beruht ebenfalls auf einer Wechselspannungsstabilisierung mit einer regelbaren Drosselspule, jedoch wirkt hier die Vormagnetisierung einseitig, indem die eine Halbwelle in die Sättigung fällt, also unwirksam ist, während die andere Halbwelle im geraden Teil der Magnetisierungskurve verläuft. Neben der nur beschränkt wirksamen Regelleistung tritt bekanntlich bei Reglern, die mit übersättigter Drossel arbeiten, eine erhebliche Oberwelligkeit in Erscheinung, die mit einem besonderen Aufwand an Ausgleichmitteln auf einen technisch brauchbaren Klirrfaktor zurückgeführt werden muß. Wenn man dagegen beidphasig im linearen Teil der Magnetisierungskurve arbeitet, so entfallen diese Mängel, und der Regler erzielt einen höheren Effekt, da beide Halbwellen zur Regelung eingesetzt sind.A known regulator similar to this concept of the invention is also based on an AC voltage stabilization with an adjustable choke coil, however The pre-magnetization acts here on one side by causing one half-wave to saturate falls, so is ineffective, while the other half-wave in the straight part of the magnetization curve runs. As is well known, in addition to the control reserve, which is only effective to a limited extent, it joins Controllers that work with an oversaturated choke, a considerable harmonic ripple in appearance that with a special amount of compensation means on a technical usable distortion factor must be returned. If, on the other hand, you have two phases in the linear part of the magnetization curve works, these deficiencies do not apply, and the controller achieves a higher effect because both half-waves are used for regulation are.

Dieses bedeutet aber auch eine erhebliche Einsparung an Regelleistung, die um 40 % liegt.However, this also means a considerable saving in control power, which is around 40 % .

Es sind auch noch weitere Regelverfahren bekannt, die vom Sollwertgeber bis zum Regelstellglied mit einer Wechselstromregelung arbeiten, im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand, bei dem dieses in der gleichen Weise mit Gleichstrom geschieht.There are also other control methods known from the setpoint generator work with an AC control up to the control actuator, in contrast to the Subject of the invention, in which this is done in the same way with direct current.

Diese unterschiedlichen Merkmale bedingen zwei verschiedene Regelarten und Problemstellungen. Bekanntlich wird durch eine entkoppelte Gleichstromregelung nach dem Verfahren der Gleichstromvormagnetisierung jede Phasenverschiebung und Pendelrückwirkung zwischen Steuer- und Stellwert unterbunden.These different characteristics require two different types of rules and problems. It is known that a decoupled direct current control using the DC bias method, each phase shift and Pendulum reaction between the control value and the manipulated variable is prevented.

Dieses sind aber die nachteiligen Merkmale von Reglern, die mit einem lastabhängigen Saugkreis arbeiten.But these are the disadvantageous features of controllers that work with a work load-dependent suction circuit.

Noch ungünstiger treten diese Merkmale in Erscheinung, wenn im Regelkreis noch eine Verstärkeranordnung liegt.These features appear even more unfavorably when in the control loop there is still an amplifier arrangement.

Hierdurch tritt eine weitere Auflockerung zwischen Regeleingang und -ausgang auf, da die Fesselung im geschlossenen Regelkreis ungenügend wird und zwangläufig zu Pendelrückwirkungen führt, ungeachtet der weiteren Phasenverschiebung im Wechselstrom-RegeIkreis.This results in a further loosening up between the rule input and -output because the restraint in the closed control loop is insufficient and inevitable leads to pendulum feedback, regardless of the further phase shift in the AC control circuit.

Bei einem weiteren Regler wird eine Spannungssteuerung bzw. -regelung dadurch hervorgerufen, daß die Wechselspannung über zwei Transformatoren mit zwischengeschalteter, gittergesteuerter Entladeröhre geführt wird, wobei letztere im Mittelzweig einer Zweiwegeschaltung liegt und über richtungsweisende Ventile beide Halbwellen über die Röhre geführt werden.In the case of a further regulator, a voltage control or regulation is used caused by the fact that the alternating voltage is supplied via two transformers with Grid-controlled discharge tube is performed, the latter in the middle branch of a Two-way circuit is located and both half-waves via directional valves the tube.

Diese Regelanordnung ist eine offene und damit eine lastabhängige Regelung, und da auch die gesamte Wechselstromleistung zweimal transformatorisch übertragen werden muß, steht der Aufwand in einem schlechten Verhältnis zur erzielten Regelgüte.This control arrangement is open and therefore load-dependent Regulation, and there the entire alternating current power is transformed twice must be transferred, the effort is in a bad relationship to the achieved Control quality.

Die Erfindung ist bei einem Regler der eingangs genannten Art darin zu sehen, daß die Stelldrossel unter Ausnutzung beider Wechselspannungs-Halbwellen im geraden Teil der Magnetisierungskurve steuerbar ist, derart, daß mit gegenparallelgeschalteten Drosselspulenwicklungen die steuerbaren Gleichrichter in Reihe angeordnet sind und daß diese mit einem Arbeits-Elektrodenpaar gemeinsam am Mittelzweig der Transformator-Sekundärwicklung liegen, während die Gitter über einen Steuerwiderstand von dem zur Ausgangsspannung parallelliegenden Istwertgeber steuerbar sind.The invention is in a regulator of the type mentioned therein to see that the throttle using both AC voltage half-waves is controllable in the straight part of the magnetization curve in such a way that with counter-parallel-connected Choke coil windings the controllable rectifiers are arranged in series and that these together with a pair of working electrodes on the central branch of the transformer secondary winding lie, while the grid is connected to the output voltage via a control resistor parallel actual value transmitter are controllable.

Nach dem Erfindungsgedanken bestehen die besonderen Vorzüge dieses Wechselspannungsstabilisators in der Ausnutzung beider vormagnetisierter Halbwellen und der Steuerung im geraden Teil der Magnetisierungskennlinie.According to the idea of the invention, there are special advantages of this AC voltage stabilizer in the utilization of both premagnetized half-waves and the control in the straight part of the magnetization curve.

Die Regelleistung verringert sich hierdurch, und der Klirrfaktor bleibt unverändert, was aber wiederum einen Fortfall von Ausgleichmitteln bedeutet.This reduces the control power and the distortion factor remains unchanged, which in turn means the elimination of compensation funds.

Durch A b b. 1 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Regeldrossel als Stellglied S liegt im Stromkreis der zu regelnden Wechselspannung AB mit dem stabilisierten Spannungsausgang GH. By A b b. 1 shows an exemplary embodiment. The control throttle as actuator S is in the circuit of the alternating voltage AB to be regulated with the stabilized voltage output GH.

Das Stellglied umfaßt den Sekundärkreis eines an der stabilisierten Spannung liegenden Transformators T und zwei gegenparallelgeschaltete Drossel-:,pulenwicklungen J, J2, in deren Stromkreis steuerbare Gleichrichter DI D2 geschaltet sind. Die Anoden der letzteren sind mit dem Trafomittelzweig 1 verbunden. Die Spannungshalbwellen der Drosselspulenwicklungen f1 J2 sind jeder primären Halbwelle entgegengerichtet, wodurch eine schwächende Induktionswirkung im Eisen entsteht. Diese Gegeninduktivität wird auf eine mittlere Magnetisierung eingestellt, was ebenso einen mittleren Wechselstromwiderstand zur Folge hat, der einer z. B. 100/eigen Netzspannungsänderung angepaßt ist. Um diesen Wert ändert sich der Wechselstromwiderstand der Stehdrossel S.The actuator comprises the secondary circuit of a transformer T connected to the stabilized voltage and two chokes connected in opposite parallel -: coil windings J, J2, in whose circuit controllable rectifiers DI D2 are connected. The anodes of the latter are connected to the transformer center branch 1 . The voltage half-waves of the choke coil windings f1 J2 are opposite to each primary half-wave, which creates a weakening induction effect in the iron. This mutual inductance is set to a medium magnetization, which also has a medium alternating current resistance result that a z. B. 100 / own line voltage change is adapted. The AC resistance of the standing choke S changes by this value.

Die Induktionsspannungen werden mit der Ausgangsspannung GH verglichen.The induction voltages are compared with the output voltage GH.

Der Regelvorgang erfolgt über die steuerbaren Gleichrichter D1 D2 durch Änderung ihrer Gitterspannung und somit Veränderung ihrer Spannung, der sich die Spannungen der Drosselspulenwicklungen J, J2 anpassen.The control process takes place via the controllable rectifiers D1 D2 by changing their grid tension and thus changing their tension, the adjust the voltages of the inductor windings J, J2.

Ein an der Spannung GH liegender Istwertgeber g steuert die Gleichrichter Dl D2 der Regelanordnung, und es kann auch noch über einen zwischengeschalteten Gleichstromverstärker V, zur Erhöhung des Regelfaktors, eine Zwischenverstärkung erfolgen. Damit der Spannungsanteil am Istwertgeber g möglichst groß ist, wird im Steuerkreis des Gleichstromverstärkers V ein Stabilisator in bekannter Weise ein-und gegengeschaltet.An actual value transmitter g connected to the voltage GH controls the rectifiers Dl D2 of the control arrangement, and an intermediate amplification can also take place via an interposed direct current amplifier V to increase the control factor. So that the voltage component at the actual value transmitter g is as large as possible, a stabilizer is switched on and off in the control circuit of the direct current amplifier V in a known manner.

Der Regelvorgang ist wie folgt: Will die Wechselspannung GH z. B. größer werden, so steigt die Spannung des Istwertgebers und somit die negative Vorspannung an den Gleichrichtern D1 D2, da der Anodenstrom des Gleichstromverstärkers V größer geworden ist. Die Spannung an. D, D2 steigt, wodurch die der Drosselspulenwicklungen J, J2 absinkt. Hierdurch wird die Vormagnetisierung der Stelldrossel S kleiner und somit die Drosselwirkung größer. Dem Spannungsanstieg der Ausgangsspannung GH folgt also, und zwar im geschlossenen und damit lastunabhängigen Regelkreis, ein Anstieg des induktiven Widerstandes des Regelstellgliedes S, und zwar für jede primäre Phasenrichtung durch die beidphasige Regelung um den Widerstands-Mittelwert. Der Wirkungsgrad eines Reglers nach dem Erfindungsgedanken ist also wesentlich größer, wodurch die Stelldrossel klein gehalten werden kann. Weiterhin sind auch die Störwirkungen durch Oberwellen beseitigt, da die Regelung vorzugsweise nur im geradlinigen Teil der Magnetisierungskurve erfolgt.The control process is as follows: If the alternating voltage GH z. B. become larger, the voltage of the actual value encoder and thus the negative bias voltage increase at the rectifiers D1 D2, since the anode current of the DC amplifier V is greater has become. The tension on. D, D2 increases, causing that of the inductor windings J, J2 goes down. As a result, the premagnetization of the adjusting throttle S is smaller and thus the throttling effect is greater. The voltage rise of the output voltage GH follows So, in a closed and thus load-independent control loop, an increase the inductive resistance of the control actuator S, namely for every primary phase direction through the two-phase regulation around the resistance mean value. The efficiency of a controller according to the concept of the invention is therefore much greater, whereby the throttle can be kept small. Furthermore, there are also the disruptive effects eliminated by harmonics, since the regulation preferably only in the rectilinear part the magnetization curve takes place.

Durch A b b. 2 ist die gleiche Regelanordnung, jedoch nur mit Thyratronen D, D2 , dargestellt.By A b b. 2 is the same control arrangement, but only with thyratrons D, D2.

Die über Ventile dl d2 gehenden Spannungshalbwellen werden in ihrer Phase zur Hauptspannung in bekannter Weise mittels Gleichstromvorspannung über den Steuerwiderstand r angepaßt, und es wird die Ausgangsspannung GH mit Hilfe des Istwertgebers g geregelt.The voltage half-waves passing through valves dl d2 are adapted in their phase to the main voltage in a known manner by means of direct current bias voltage via the control resistor r, and the output voltage GH is regulated with the aid of the actual value transmitter g.

Bekanntlich kann man mit Thyratronen und steuerbaren Siliziumgleichrichtern als Regelglieder sehr hohe Leistungen steuern, während man für kleine Leistungen Elektronenröhren wählen kann, während dann die Steuerspannung über r direkt an beiden Gittern liegt.As is well known, thyratrons and controllable silicon rectifiers can be used control elements as control elements very high services, while one for small services Electron tubes can choose, while then the control voltage across r directly to both Bars.

Claims

Claims: 1. AC voltage regulator, which by means of a pre-magnetized choke coil as a regulating actuator in connection with counter-parallel connected, controllable rectifiers, in whose power branch the pre-magnetizing windings of the choke coil are located, via a DC voltage amplifier, it regulates setpoint deviations of the alternating voltage in both possible directions, characterized in that the regulating throttle (S ) is controllable using both AC voltage half-waves in the straight part of the magnetization curve, in such a way that the controllable rectifiers (Dl D2) are arranged in series with oppositely connected choke coil windings (J, J2) and that these with a pair of working electrodes are jointly connected to the central branch (1 ) of the transformer secondary winding (KM), while the grid can be controlled via a control resistor (r) by the actual value transmitter (g) that is parallel to the output voltage (GH) (A b b. 1).

2. AC voltage regulator according to claim 1, characterized in that as a controllable rectifier depending on Power and voltage thyratrons (D, 'D2) and silicon rectifiers are used can change the control half-waves via valves (dl d2) in a known manner (A b b. 2).