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.