DE737088C - Method for coupling two alternating current networks with different frequencies - Google Patents

Method for coupling two alternating current networks with different frequencies

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DE737088C
DE737088C DEL97116D DEL0097116D DE737088C DE 737088 C DE737088 C DE 737088C DE L97116 D DEL97116 D DE L97116D DE L0097116 D DEL0097116 D DE L0097116D DE 737088 C DE737088 C DE 737088C
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DE
Germany
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coupling
frequency
alternating current
different frequencies
current networks
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Expired
Application number
DEL97116D
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German (de)
Inventor
Dipl-Ing Herbert Gumprecht
Dipl-Ing Hanswerner Pieplow
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AEG AG
Original Assignee
AEG AG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K47/00Dynamo-electric converters
    • H02K47/18AC/AC converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Description

Verfahren zur Kupplung zweier frequenzverschiedener Wechselstromnetze Es sind bereits Anordnungen vorgeschlagen worden, vgl. Patent 697795, bei denen zur Kupplung gleich- oder verschiedenfrequenter Tietze Transformatoranordnungen vorgesehen sind, die ihr Übersetzungsverhältnis periodisch nach einer aus den Quotienten d er Augenblickswerte der zu koppelnden Spannungen bzw. Ströme bestimmten Funktion ändern. Es läßt sich nun nachweisen, daß dieses Übersetzungsverhältnis einer gewissen Schaltfunktion entspricht, in deren Rhythmus Anzapfungen am Transformator geändert werden; diese Schaltfunktion besitzt periodischen Charakter und kann durch eine Fourierreihe ausgedrückt «erden. Von allen den in dieser Reihe enthaltenen Sinusschwingungen sind nur zwei mit bestimmter Frequenz in der Lage, Wirklast zu übertragen. Alle anderen erzeugen nur Verzerrungsleistungen. Die dabei auftretenden über- und untersynchronen Sinusschwingungen der Schaltfunktion unterscheiden sich auch noch in bezug auf die Übertragung der Blindleistung: Bei Anwendung der untersynchronen Schaltwelle wird die Blindlast größen- und phasenlagengetreu, bei Anwendungder übersynchronem zwar größengetreu, aber unter Umkehrung des Vorzeichens der Blindlast, übertragen.Method for coupling two alternating current networks with different frequencies Arrangements have already been proposed, see Patent 697795, in which For coupling Tietze transformer arrangements of the same or different frequencies are provided that their transmission ratio periodically according to one of the quotients The function determined by the instantaneous values of the voltages or currents to be coupled change. It can now be shown that this transmission ratio is a certain Switching function corresponds to the rhythm of which taps on the transformer are changed will; this switching function has a periodic character and can be controlled by a In terms of the Fourier series, earth. Of all the sine waves contained in this series only two with a certain frequency are able to transfer real load. All others only produce distortion performances. The over-synchronous and undersynchronous ones that occur Sinus oscillations of the switching function also differ with regard to the Transfer of reactive power: When using the subsynchronous switching shaft the reactive load true to size and phase position, although the oversynchronous one is used true to size, but reversing the sign of the reactive load.

Führt man. derartige Transformatoren, die in Verbindung mit irgendwelchen Kontaktapparaten arbeiten; mehrphasig aus, so erhält man Analogien zu den Elektromaschinen. Ge-,mäß der vorliegenden Erfindung soll bei den im Elektromaschinenbau bekannten energiespeicherlosen Frequenzwandlern, d. h. bei Frequenzwandlern ohne eigenes Drehmoment, die primärseitig parallel und sekundärseitig parallel oder in Reihe geschaltet sind, ein optimaler Leistungsfaktor auf einer der beiden Wechselstromseiten dadurch erzielt werden, daß der eine dieser Frequenzwandler derart übersynchron und der andere derart untersynchron betrieben wird, daß sich die übertragenen Blindleistungen im Primärkreis gegenseitig kompensieren. Dadurch wird erreicht, daß beispielsweise die Wirklast je zur Hälfte von einem der beiden Frequenzwandler geliefert wird, die Blindlast vom untersVnchronen Frequenzwandler vorzeichengetreu, vorn übersynchronen Frequenzwandler mit umgekehrtem Vorzeichen: übertragen wird.One leads. such transformers in conjunction with any Contact apparatus work; multi-phase, one obtains analogies to the electric machines. According to the present invention, in the case of those known in electrical engineering energy storage-less frequency converters, d. H. for frequency converters without their own torque, which are connected in parallel on the primary side and in parallel or in series on the secondary side, an optimal power factor is thereby achieved on one of the two alternating current sides that one of these frequency converters is so oversynchronous and the other is so is operated sub-synchronously that the transferred reactive power in the primary circuit compensate each other. This ensures that, for example, the effective load ever to Half is supplied by one of the two frequency converters, the reactive load from the under-synchronous frequency converter true to the sign, over-synchronous at the front Frequency converter with opposite sign: is transmitted.

Unter Frequenzwandlern versteht man. dabei Wechselstromkommutatormaschinen, die einen Gleichstromanker und einen Kollektor besitzen, denen über entsprechende Bürstenpaare Ein- oder Mehrphasenstrom zugeführt wird und: denen über Schleifringe aus der Ankerwicklung die entsprechende andersfrequente Leistung entnommen wird. Es besteht dabei die Möglichkeit, den Ständer unbewickelt zu lasen. Zur Verdeutlichung des Erfindungsgedankens sei daran erinnert, daß ganz allgemein eine (einphasige) Frequenzivan.cllung sich durch die Gleichungen: 74x - fit" # K(t) (I) ip = is # K(t) (.2) ausdrücken läßt, sofern der Frequenzwandler keine Energiespeicher aufweist. Hierin bedeuten fit, und un Augenblickswerte der Sekundär- bzw. Primärspannung, ip und i, Augenblickswerte des Primär- bzw. Sekundär- Dur Vergleich der Gleichungen (6) und (,"») liefert als sekundäre Phasenverschiebung der die Leistung übertragenden Grundwelle: px- = x_ - αp + αs (9) während aus (;) und (,^) für die primäre Phasenverschiebung .der die Leistung übertragenden Grundwelle folgt: somit also ist, d'. h. daß sich die' Blindleistung nach Größe und Vorzeichen überträgt.Frequency converters are understood to be. AC commutator machines that have a DC armature and a collector, to which single or multi-phase current is supplied via corresponding pairs of brushes and: from which the corresponding different-frequency power is drawn from the armature winding via slip rings. It is possible to leave the stand unwound. To clarify the idea of the invention, it should be remembered that, in general, a (single-phase) frequency adjustment can be expressed by the equations: 74x - fit "# K (t) (I) ip = is # K (t) (.2), if the frequency converter has no energy storage. Here fit, and un mean instantaneous values of the secondary or primary voltage, ip and i, instantaneous values of the primary or secondary voltage By comparing equations (6) and (, "») yields the secondary phase shift of the fundamental wave transmitting the power: px- = x_ - αp + αs (9) while from (;) and (, ^) for the primary phase shift the fundamental wave transmitting the power follows: thus it is, that is, that the reactive power is transmitted according to its magnitude and sign.

Führt man den analogen Rechnungsgang für die übersynchrone Schaltfunktion (4) durch, so ergibt >ich: ('i°+ `_ -T.,+; die. Blindleistung änder t also ihr Vorzeichen, und man kann durch Kombination eines überstromes, Ist,; die Schaltfunktion, die einem zeitlich veränderlichen Übersetzungsverhältnis entspricht. Diese Schaltfunktion ist eine Funktion der Zeit, die sich als Fourierreihe darstellen 1äßt; es läßt sich aber leicht einsehen, daß nur zwei Partialwellen dieser Fourierreihe wirklich Leistung übertrage>; können, nämlich nur: K_= K_₧sin(¦p-s¦₧t-α_) (3) und K_=K_₧sin(¦p+s¦₧t-α+) (-1) i p und s sind die primäre bzw. sekundäre Kreisfrequenz), da nur diese beiden Schaltfunktionen in ihren Produkten finit Primärspannung bzw. Sekundärstroh entsprechend Gleichung (z) bzw. (a) Sekundärspannungen bzw. Primärströme von den Leistung übertragenden Kreisfrequenzen s bzw. p liefern. Sei also: up = Up . sin (p # t. - αp) (5) is = I, # sin (s # t- x.,) (6) und führt man die Multiplikationen entsprechend Gleichung (t) und (2) für die ausgezeichneten Schaltfunktionen (-3) und (-1) durch, so ergibt sich für die untersynchrone Schaltfunktion (3): und u litersynchronen Frequenzwandlers die Blindleistung auf einer Seite kompensieren.If you run the analog billing process for the oversynchronous switching function (4), then> I results: ('i ° + `_ -T., +; The. Reactive power changes its sign, and one can combine an overcurrent, is ,; the switching function that corresponds to a transmission ratio that changes over time. This switching function is a function of time, which can be represented as a Fourier series; it can be but it is easy to see that only two partial waves of this Fourier series are really power transfer>; can, namely only: K_ = K_ ₧ sin (¦p-s¦ ₧ t-α_) (3) and K_ = K_ ₧ sin (¦p + s¦ ₧ t-α +) (-1) i p and s are the primary and secondary angular frequency), since only these two switching functions are in their products finite primary stress or secondary straw according to equation (z) or (a) secondary stresses or supply primary currents from the power-transmitting circular frequencies s and p. So let: up = Up. sin (p # t. - αp) (5) is = I, # sin (s # t- x.,) (6) and the multiplications are carried out according to equations (t) and (2) for the distinguished ones Switching functions (-3) and (-1) results in the subsynchronous switching function (3): and u-liter synchronous frequency converter compensate the reactive power on one side.

Diese zunächst einphasig durchgeführten Überlegungen lassen sich ohne weiteres auf Dreiphasenbetrieb übertragen-, da dieser ist bekanntlich nur eine Addition von drei Einphasensystemen darstellt.These considerations, which were initially carried out in one phase, can be done without further transferred to three-phase operation, as this is known to be only an addition of three single-phase systems.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur kupplung zweier frequenzverschiedener Wechselstromnetze über eine Frequenzwandleranordnung die aus zwei Frequenzwandlern ohne eigenes Drehmoment nach Art von Wechselstromkommutatormaschinen besteht, die primärseitig parallel und sekundärseitig parallel oder in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der eine dieser Frequenzwandler derart übersynchron und der andere derart untersynchron betrieben wird, daß sich die übertragenen Blin lleistungen für Primärkreis gegenseitig kompensieren. PATENT CLAIM: Method for coupling two frequency-different AC networks via a frequency converter arrangement which consists of two frequency converters without their own torque in the manner of AC commutator machines, which are connected in parallel on the primary side and in parallel or in series on the secondary side, characterized in that one of these frequency converters is over-synchronized and the other is in such a way is operated sub-synchronously that the transmitted Blin oil powers compensate each other for the primary circuit.
DEL97116D 1939-02-15 1939-02-15 Method for coupling two alternating current networks with different frequencies Expired DE737088C (en)

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