DE1817847C3

DE1817847C3 - Erregerstromregler für einen selbsterregten kompoundierten Synchrongenerator

Info

Publication number: DE1817847C3
Application number: DE19681817847
Authority: DE
Inventors: Werner Dr.-Ing. 2000 Hamburg Droste; Werner 2800 Bremen Foehse
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1968-11-30
Filing date: 1968-11-30
Publication date: 1978-07-06
Also published as: DE1817847B2; DE1817847A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Erregerstrom-Regler für einen selbsterregten kompoundierten Synchrongenerator mit einer ein Thyristor-Stellglied aufweisenden Gleichrichter-Brückenschaltung zur Erzeugung des Erregerstromes und mit einem überlagerten Spannungsregler, wobei dem Regeleingang ein aus Erregerstrom-Sollwert- und Istwert gebildetes Differenzsignal zuführbar ist. Ein solcher Regler ist bekannt durch die Siemens-Zeitschrift 1965, Seiten 260, 261. Hierin ist ein Erregersystem beschrieben, in dem ein halbgesteuerter Erregergleichrichter Verwendung findet. Die Zündimpulse für die Thyristoren des Erregergleichrichters werden mittels eines Erregerstrom-Reglers gewonnen, wobei der Erregerstrom-Regler ein Operationsverstärker sein kann. Soweit dieser Druckschrift zu entnehmen ist, wirkt der Erregerstromregler als P-Regler und ist einem Spannungsregler unterlagert, welcher als Pl- oder PID-Regler ausgeführt ist. Das hier beschriebene System großer Stromerzeugeranlagen dient offensichtlich der Versorgung von Überlandnetzen. Der Einsatz von gesteuerten Thyristorerregergleichrichtern löst das Problem der Verwendung von platzaufwendigen und im Aufbau komplizierteren Quecksilberdampf-Stromrichtern als Erregersystem.

Der Erregerstrom-Regler nach dieser Druckschrift arbeitet nur in Abhängigksit vom Ausgangssignal des Spannungsreglers, so daß die Größe des Erregerstromes ebenfalls nur von diesem Signal abhängig ist.

Zum Stand der Technik gehört auch ein Spannungsregler '!τ einen se.bsterregten kompoundierten Synchrongenerator mit ungesteuerten Gleichrichtern und Überlagerung von Grund- und Lastanteil des Erregerstromes (CH-PS 4 25 969 sowie Siemens Zeichnungen 3TS. 137 R. S. 21604a v. 21.7. 1964 und 22949 v.

8. 10. 1965). Der Erregergleichrichter ist in Brückenschaltung ausgebildet. Ein mit der Abweichung der Generatorspannung von einem Sollwert beaufschlagter Spannungsregler beeinflußt einen steuerbaren Gleichrichter, dessen Anode über einen Widerstand an eine Sekundärphase des Gleichrichtertransformators und dessen Kathode direkt an den Minuspol des Erregergleichrichters angeschlossen ist Zwischen dem Spannungsregler und dem steuerbaren Gleichrichter ist eine

ι ο Zündeinrichtung angeordnet, die eine Doppelbasisdiode oder einen Thyristor enthält. Die Doppelbasisdiode schaltet den Zündstrom für den steuerbaren Gleichrichter durch. Ihre Versorgungsspannung besteht in der Durchbruchspannung einer Zenerdiode, die in Reihe mit einem Widerstand dem steuerbaren Gleichrichter antiparallel geschaltet ist. Die Durchschaltspannung für die Doppelbasisdiode ist am Kollektorwiderstand eines Transistors abgenommen, dessen Emitter auf ein konstantes Potentia¹ fixiert und dessen Basis über einen Widerstand mit der Ausgangsspannung des Spannungsreglers verbunden ist. Die Basis des Transistors ist auch mit einem RC-GWed verbunden, das andererseits an dem positiven Pol der Versorgungsspannung liegt, so daß der Steuerstrom des Transistors vom Ladestrom des ßC-Gliedes abhängt Bei diesen Reglern ist teilweise eine Begrenzung der Erregerspannung vorgesehen. Nachteilig ist jedoch, daß ein exaktes Schalten des Transistors nicht möglich ist, da der Differenzstrom aus dem SynchiOnisierungsstrom und dem Steuerstrom des vorgeschalteten Spannungsreglers kontinuierlich durch Null geht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Erregerstromregler der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem der Erregerstrom in seiner Größe durch Veränderung der Zeitdifferenz zwischen Beginn der Durchlaßspannung am Thyristor und dem Zündzeitpunkt verstellt wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Erregerstrom-Regler ein Operationsverstärker

"0 mit einem Kondensator in der Rückführung vorgesehen ist, dessen Eingang drei Signale zugeführt sind, von denen das erste Signal das genannte Differenzsignal ist, das zweite Signal ein das erste Signal immer überschreitender und mittels einer Zenerdiode stabilisierter Festwert ist und das dritte Signal der Durchlaßspannung des Thyristors proportional ist und bei positiver Durchlaßspannung das zweite Signal aufhebt, wobei über eine Diode nur die negative Summe aus dem zweiten und dritten Signal an den Eingang des Operationsverstärkers gelangt, daß ein Transistor-Verstärker vorgesehen ist, der bei Erreichen eines vorgegebenen Ausgangswertes des Operationsverstärkers ein Zündsignal für das Thyristor-Stellglied abgibt, und daß als Stellglied ein einer Gleichrichterzelle der Brückenschaltung parallelliegender Thyristor vorgesehen ist.

In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß Operationsverstärker mit einem Kondensator in der Rückführung aus der Zeitschrift »Elektronik« 1965, Seiten 151,152 bekannt sind.

Mit Hilfe des Operationsverstärkers wird die Differenz aus dem Sollwert und einem dem Erregerstrom-Istwert proportionalen Signal in eine Zeitdifferenz zwischen Beginn der Durchlaßspannung und

^b5 Zündzeitpunkt des Thyristors verwandelt. Das vorrangige Signal, das die Ausgangsspannung des Verstärkers unabhängig von der Größe des ersten Signals, z. B. in einen positiven Sättigungswert treibt, wird durch die

Thyristor-Durchlaßspannung gelöscht In die Rückführung des Operationsverstärkers ist ein Kondensator geschaltet Der Verstärker hat somit integrales Verhalten, so daß nach Beginn der Thyristor-Durchlaßspannung die Ausgangsspannung des Verstärkers von der positiven Sättigungsspannung zu negativen Werten läuft Die Änderung der Ausgangsspannung ist proportional der anliegenden Regelabweichung. Ein Zündimpuls wird beispielsweise beim Nulldurchgang der Ausgangsspannung über einen nachgeschalteten Verstärker abgegeben. Der Thyristor zündet, seine Durchlaßspjr.nung bricht zusammen, und dadurch wird der Verstärker in einer kurzen Zeit wieder auf einen positiven Sättigungswert geführt, so daß in der nächsten Periode eine neue Zündung erfolgen kann. Eine solche Synchronisation der Zündimpulse arbeitet bei allen Betriebsbedingungen unabhängig von der Höhe der Spannung am Thyristor und der Phasenlage der Thyristorspannung gegenüber der Generatorspannung.

Die Verwendung des Operationsverstärkers bringt den Vorteil mit sich, daß bei einer virtuell auf Null liegenden Basis der Eingang vom Ausgang und von der Synchronisierung entkoppelt ist Als Spannungsregler kann daher ebenfalls ein Operationsverstärker verwendet werden, der durch ein Beschaltungsnetzwerk an das Regelverhalten des Generators angepaßt werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der Operationsverstärker durch Schalten der Basisspannung im Augenblick des Ausschlußspannungsbeginns des Th ristors freigegeben wird, so daß sich die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers ausschließlich als Funktion des Rückführungs- und des Steuerstromes ändert. Vorteilhaft bei der Verwendung eines Operationsverstärkers ist es auch, daß der Verstärker gleichzeitig als Regler und als Zeitsteuereinheit verwendet werden kann. Der Operationsverstärker dient als unterlagerter Erregerstrom-Regler, womit eine erhebliche Verbesserung des Ausregelverhaltens bei Laststößen erreicht wird.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsmöglichkeit einer Erregerstromregelung und

F i g. 2 den zeitlichen Zusammenhang von Ausgangsspannung des Verstärkers und der Durchlaßspannung des Thyristors.

Dem Erregerstrom-Regler aus Fig. 1, der ein Operationsverstärker sein soll, werden dr<;i Signale zugeführt Das erste Signal AI_F ist durch die Differenz aus einem Sollwert und einem dem Erregerstrom-Istwert proportionalen Signal gebildet. Als Sollwert für ^r>o den Erregerstrom-Regelkreis kann die Regelabweichung eines nicht dargestellten Spannungsregelkreises herangezogen werden, die vom Regelverstärker 2 des Spannungsregelkreises über Bewertungswiderstände 3 und 4 auf den Eingang des Ei regerstrom-Reglers geführt ist Der Istwert des Erregerstromes wird über den Bewertungswiderstand 5 zugeführt und ist aus dem Spannungsabfall eines in den Stromkreis der Erregerwicklung 6 geschalteten Widerstandes 7 gewonnen.

Das zweite Eingangssignal ist ein Festwert, der das erste Signal immer überschreitet und der gleich der Zenerspannung einer Zenerdiode 8 ist Die Zenerdiode

8 ist mit einem Widerstand 19 in Reihe zwischen Nullpotential und Versorgungsspannung — iA-_ersorg. geschaltet

Das dritte Signal ist aus der Durchlaßspannung eines Thyristors 10 gewonnen, der antiparallel zu einer Gleichrichterzelle einer Gleichrichter-Brückenschaltung 11 geschaltet ist und zur Verstellung des Erregerstromes dient. Es ist der Durchlaßspannung proportional und wird über einen Widerstand 12 ebenfalls auf den Eingang des Operationsverstärkers 1 gegeben. Eine vor den Eingang des Verstärkers geschaltete Diode 13 läßt die Summe aus zweitem und drittem Signal nur durch, wenn sie negatives Vorzeichen aufweist.

Mit Hilfe dieser Schaltung wird erreicht, daß unabhängig von dem ersten Signal der Festwert (2. Signa!) den Operationsverstärker 1 in den positiven Sättigungswert treibt Dieses vorrangige Signal wird erst durch die Durchlaßspannung des Thyristors 10 gelöscht, so daß am Eingang des Operationsverstärkers die Differenz aus einem Sollwert und einem dem Erregerstrom proportionalen Signal (1. Signal) liegt. Der Operationsverstärker 1 ist über einen Kondensator

9 rückgeführt, so daß er als Integrator nach Beginn der Thyristor-Durchlaßspannung von seinem positiven Sättigungswert aus zu negativen Werten läuft. Im Augenblick des Nulldurchgangs wird über einen nachgeschalteten Transistorverstärker 18 ein Zündimpuls erzeugt, der über einen Übertrager 14 auf den Thyristor 10 geschaltet wird.

An Hand des Diagramms in F i g. 2 sind die zeitlichen Zusammenhänge von Ausgangsspannung 15 des Operationsverstärkers 1, Zündimpuls 17 vom Transistorverstärker 18 und Durchlaßspannung 16 des Thyristors 10 dargestellt. Hier wird der Thyristor im Augenblick des Nulldurchganges der ersten Geraden gezündet, die für den Fall gilt, daß das erste Signal ΔIp kleiner als Null ist. Ist dieses Signal geringer, so wird die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 1 langsamer sinken (zweite Gerade) und der Thyristor 10 später gezündet. Für diesen Fall sind jedoch der zugehörige Zündimpuls des Transistorverstärkers und die Thyristordurchlaßspannung in das Diagramm nicht eingezeichnet.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Erregerstrom-Regler für einen selbsterregten kompoundierten Synchrongenerator mit einer ein Thyristor-Stellglied aufweisenden Gleichrichter-Brückenschaltung zur Erzeugung des Erregerstromes und mit einem überlagerten Spannungsregler, wobei dem Reglereingang ein aus Erregerstrom-Sollwert- und Istwert gebildetes Differenzsignal zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Regler ein Operationsverstärker (1) mit einem Kondensator (9) in der Rückführung vorgesehen ist, dessen Eingang drei Signale zugeführt sind, von denen das erste Signal (ΔΙή das genannte Differenzsignal ist, das zweite Signal ein das erste Signal (AIf) immer überschreitender und mittels einer Zenerdiode (8) stabilisierter Festwert ist und das dritte Signal der Durchlaßspannung des Thyristors (10) proportional ist und bei positiver Durchlaßspannung das zweite Signal aufhebt, wobei über eine Diode (13) nur die negative Summe aus dem zweiten und dritten Signal an den Eingang des Operationsverstärkers (I) gelangt, daß ein Transistor-Verstärker (18) vorgesehen ist, der bei Erreichen eines vorgegebenen Ausgangswertes des Operationsverstärkers (1) ein Zündsignal für das Thyristor-Stellglied (1) abgibt, und daß als Stellglied ein einer Gleichrichterzelle der Brückenschaltung parallelliegender Thyristor (10) vorgesehen ist.