DE1270666B

DE1270666B - Arrangement for regulating an alternating voltage with an additional transformer and thyristors connected in counter-parallel

Info

Publication number: DE1270666B
Application number: DE19621270666
Authority: DE
Inventors: Gustav Klein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-07-04
Filing date: 1962-07-04
Publication date: 1968-06-20

Description

Anordnung zur Regelung einer Wechselspannung mit einem Zusatztransformator und gegenparallelgeschalteten Thyristoren Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur selbsttätigen Regelung einer Wechselspannung auf einen konstanten Wert unter Verwendung eines im Zuge einer Netzleitung angeordneten Zusatztransformators, dessen Primärspannung über gegenparallelgeschaltete Thyristoren von der zu regelnden Größe beeinflußt wird.Arrangement for regulating an alternating voltage with an additional transformer and back-to-back thyristors. The invention relates to an arrangement for the automatic regulation of an alternating voltage to a constant value below Use of an additional transformer arranged in the course of a power line, whose Primary voltage via thyristors connected in counter-parallel of the size to be regulated being affected.

Die Verwendung gegenparallelgeschalteter elektrischer Ventile in Regelkreisen ist bekannt. Die Ventile liegen dabei im Verbraucherstromkreis und haben daher die volle Verbraucherstromstärke zu übertragen, was, abgesehen davon, daß der zu übertragenden Leistung verhältnismäßig enge Grenzen gesetzt sind, auch insbesondere bei höheren Frequenzen auftretende starke Verluste zur Folge hat.The use of counter-parallel electrical valves in control loops is known. The valves are in the consumer circuit and therefore have the full load current to be transmitted, which, apart from the fact that the to be transmitted Relatively narrow performance limits are set, especially at higher ones Frequencies occurring leads to heavy losses.

Es sind ferner Wechselspannungsregler mit einem im Zuge der Netzleitung angeordneten Zusatztransformator bekannt, dessen Primärwicklung an zwei gegenparallelgeschaltete Elektronenröhren oder Transistoren angeschlossen ist. In diesen Fällen wird die Steuerspannung für die Röhren bzw. die Transistoren über einen Verstärker und mindestens einen übertrager aus der Verbraucherspannung gewonnen. Die Schaltungen haben den Nachteil, eines verhältnismäßig hochohmigen Ausgangs gegen Netz, was eine hohe Phasendrehung zur Folge hat.There are also AC voltage regulators with an in the course of the power line arranged additional transformer known whose primary winding is connected to two oppositely connected in parallel Electron tubes or transistors is connected. In these cases the Control voltage for the tubes or the transistors via an amplifier and at least a transformer obtained from the consumer voltage. The circuits have the Disadvantage of a relatively high-resistance output to the mains, which means a high phase shift has the consequence.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile bei einem Wechselspannungsregler der eingangs bezeichneten Art dadurch vermieden, daß an die Wechselspannung eine Brückenschaltung aus wenigstens zwei gegenparallelgeschalteten Thyristoren und einem Autotransformator mit Mittelpunktsanzapfung oder wenigstens zwei weiteren gegenparallelgeschalteten Thyristoren angeschlossen ist und in dem Diagonalzweig der Brückenschaltung die Primärwicklung des Zusatztransformators liegt. Der Zusatztransformator kann dabei wechselspannungseingangsseitig oder -ausgangsseitig angeordnet sein. Gegenüber den bekannten Wechselspannungsreglern hat die erfindungsgemäße Anordnung einen wesentlich höheren Wirkungsgrad, da außer der Schleusenspannung der Thyristoren keine weiteren Verluste auftreten und infolge des kleinen Innenwiderstandes der Schaltung bei Laständerungen an den Wechselspannungsausgangsklemmen eine bessere Regelcharakteristik erzielt wird. Obwohl die Thyristoren nicht unmittelbar im Verbraucherstromkreis liegen, ergibt sich eine hohe Regelgeschwindigkeit sowie eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades auch bei hohen Netzfrequenzen.According to the invention, these disadvantages become apparent in an AC voltage regulator Avoided the type indicated by the fact that to the AC voltage a Bridge circuit made up of at least two thyristors connected in parallel and one Autotransformer with center tap or at least two other counter-parallel connected Thyristors is connected and in the diagonal branch of the bridge circuit the Primary winding of the additional transformer is located. The additional transformer can AC voltage input side or output side be arranged. Compared to the known AC voltage regulators, the arrangement according to the invention has an essential higher efficiency, as there is no other voltage apart from the thyristor lock voltage Losses occur and due to the small internal resistance of the circuit with load changes A better control characteristic is achieved at the AC voltage output terminals will. Although the thyristors are not directly in the consumer circuit, results in a high control speed and a significant improvement in the Efficiency even at high network frequencies.

Besonders vorteilhaft ist es, den gegenparallelgeschalteten Thyristoren wenigstens einen induktiven Widerstand nachzuschalten, damit der steile, von den Thyristoren verursachte Spannungsanstieg abgeschwächt und damit die Kurvenform der Ausgangsspannung verbessert wird. Durch die Verwendung der induktiven Widerstände werden auch Störungen im Frequenzbereich der Nachrichtenübertragung vermieden.It is particularly advantageous to use the thyristors connected in counter-parallel at least one inductive resistor to be connected downstream so that the steep one of the Thyristors caused voltage rise and thus weakened the waveform of the Output voltage is improved. By using the inductive resistors interference in the frequency range of the message transmission is also avoided.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der in den F i g. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben.In the following, the invention is based on the in FIGS. 1 to 4 shown Embodiments described in detail.

Bei dem in F i g. 1 gezeigten Wechselspannungsregler bildet der Autotransformator 9 mit den steuerbaren Ventilpaaren 1, 2 und 1', 2' eine Brückenschaltung, aus deren Diagonale eine Zusatzspannung für den Zusatztransformator 10 gewonnen wird. Abhängig von der Spannung an den Ausgangsklemmen mp-U des Gerätes werden den Gitter-Kathoden-Strecken 6 und 6' der steuerbaren Ventile 1 bzw. 1' und - um 180 elektrische Grad dazu verschoben -den Gitter-Kathoden-Strecken 7 und 7' der steuerbaren Ventile 2 bzw. 2' zeitlich veränderliche Spannungen zugeführt. Diese Spannungen kommen aus einem (nicht gezeigten) Steuergerät und sind vorzugsweise impulsförmig. Je nachdem, welches der Ventilpaare stärker ausgesteuert wird, addiert sich die in der Brückendiagonale entstehende Zusatzspannung zur speisenden Spannung an den Klemmen MP-R hinzu oder subtrahiert sich von dieser.In the case of the one shown in FIG. 1, the autotransformer 9 forms a bridge circuit with the controllable valve pairs 1, 2 and 1 ', 2', from the diagonal of which an additional voltage for the additional transformer 10 is obtained. Depending on the voltage at the output terminals mp-U of the device, the grid-cathode sections 6 and 6 'of the controllable valves 1 or 1' and - shifted by 180 electrical degrees - the grid-cathode sections 7 and 7 ' the controllable valves 2 and 2 'supplied with time-variable voltages. These voltages come from a control unit (not shown) and are preferably pulse-shaped. Depending on which of the valve pairs is controlled more strongly, the additional voltage generated in the bridge diagonal is added to or subtracted from the supply voltage at terminals MP-R.

Da der durch die Thyristoren gesteuerte Einsatz des Stromes innerhalb der Halbwellen der speisenden Wechselspannung zeitlich verschieden und steil erfolgt, ist die Ausgangsspannung mit mehr oder weniger starken Oberwellen behaftet, durch die Störungen im Frequenzbereich der Nachrichtenübertragung entstehen könnten. Um diese Oberwellen zu vermindern, ist den Thyristorpaaren 1, 2 und 1', 2' jeweils ein induktiver Widerstand 5 bzw. 5' nachgeschaltet. Darüber hinaus sind weitere Hilfsmittel zur Verminderung der Oberwellen in der Ausgangsspannung, wie beispielsweise parallelgeschaltete Kondensatoren, denkbar. Insbesondere kann parallel zu den Ausgangsklemmen eine aus einem kapazitiven und einem induktiven Widerstand bestehende Serienschaltung auf die am stärksten hervortretende Oberwelle abgestimmt sein und als Saugkreis wirken.Since the use of the current controlled by the thyristors within the half-waves of the feeding AC voltage are different and steep in time, if the output voltage has more or less strong harmonics, through the interference in the frequency range of the message transmission could arise. Around these harmonics too decrease is the thyristor pairs 1, 2 and 1 ', 2' are each followed by an inductive resistor 5 or 5 '. Furthermore are further tools to reduce the harmonics in the output voltage, such as capacitors connected in parallel are conceivable. In particular, can parallel to the output terminals one of a capacitive and an inductive one Resistance existing series connection to the most prominent harmonic be coordinated and act as a suction circuit.

Die in F i g. 2 gezeigte Schaltung ist der Schaltung nach F i g. 1 analog; die wiederum aus dem Autotransformator 9 und den Thyristorpaaren 1, 2 und 1', 2' gebildete Brückenschaltung befindet sich jedoch am Eingang des Wechselspannungsreglers, während der Zusatztransformator 10 ausgangsseitig angeordnet ist. Diese Abwandlung der erfindungsgemäßen Schaltung bedingt zwar eine andere Dimensionierung der einzelnen Schaltelemente, vermittelt aber sonst die gleichen Vorteile wie die in F i g. 1 dargestellte Schaltung.The in F i g. The circuit shown in FIG. 2 is the circuit of FIG. 1 analog; however, the bridge circuit formed in turn from the autotransformer 9 and the thyristor pairs 1, 2 and 1 ', 2' is located at the input of the AC voltage regulator, while the additional transformer 10 is arranged on the output side. Although this modification of the circuit according to the invention requires a different dimensioning of the individual switching elements, it otherwise provides the same advantages as those in FIG. 1 circuit shown.

F i g. 3 stellt eine Brückenschaltung dar, die mit Hilfe des Zusatztransformators 10 aus ihrer Diagonale ebenfalls eine Zusatzspannung erzeugt, die sich in ihrer Größe stufenlos zur Spannung der Stromquelle R-MP addiert bzw. subtrahiert und dadurch eine konstante Spannung an den Ausgangsklemmen ermöglicht. Erreicht wird dies dadurch, daß die Ventilpaare 1, 4 durch das (nicht gezeigte) Steuergerät in ihrem Zündeinsatz gegensinnig zu den Ventilpaaren 2, 3 gesteuert werden. Eine solche Schaltung eignet sich insbesondere dann, wenn die Eingangswechselspannung an den Klemmen R-MP annähernd gleiche Plus- und Minusschwankungen um ihren Sollwert ausführt.F i g. 3 shows a bridge circuit which, with the aid of the additional transformer 10, also generates an additional voltage from its diagonal, the size of which is continuously added or subtracted to the voltage of the power source R-MP and thus enables a constant voltage at the output terminals. This is achieved in that the valve pairs 1, 4 are controlled by the control unit (not shown) in their ignition insert in the opposite direction to the valve pairs 2, 3. Such a circuit is particularly suitable when the AC input voltage at terminals R-MP has approximately the same plus and minus fluctuations around its setpoint.

F i g. 4 zeigt eine bezüglich F i g. 3 analoge Schaltung, bei der sich jedoch ähnlich wie in F i g. 2 die Brückenschaltung am Eingang und der Zusatztransformator am Ausgang des Wechselspannungsreglers befinden.F i g. FIG. 4 shows a diagram relating to FIG. 3 analog circuit in which however, similar to FIG. 2 the bridge circuit at the input and the additional transformer at the output of the AC voltage regulator.

Claims

Claims: 1. Arrangement for the automatic regulation of an alternating voltage to a constant value using an additional transformer arranged in the course of a power line, its primary voltage from the one to be regulated via thyristors connected in parallel Size is influenced, characterized in that a bridge circuit is connected to the AC voltage of at least two thyristors connected in counter-parallel and an autotransformer with center tap or at least two other counter-parallel-connected Thyristors is connected and in the diagonal branch of the bridge circuit the Primary winding of the additional transformer is located.

2. Arrangement according to claim 1, characterized - that the additional transformer AC voltage input side or - is arranged on the output side.

3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that that the counter-parallel connected thyristors at least one inductive resistor is downstream. Publications considered: German patent specification No. 661540; German Auslegeschriften Nos. 1128 529, 1128 530, 1129 601; U.S. Patent No. 2,985,816; Electrical Engng., Vol. 53, 1I, October 1934, pp. 1366, 1367, 1369; Brown-Boveri-Mitt., 48 (1961), pp. 270, 273; Siemens electrical service, 4 (1962), 3, P. 5; AEG-Mitt., 52 (1962), 5/6, p. 226; AEG special print, Z 32 / RGF 57 092, Inf: Folder 38/10, "Controllable Silicon Rectifiers and Their Applications," from August 1961, p. B.