DE2513465A1

DE2513465A1 - Stromversorgungs- und stromverteilungsanordnung

Info

Publication number: DE2513465A1
Application number: DE19752513465
Authority: DE
Inventors: Timothy F Glennon
Original assignee: Sundstrand Corp
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1974-03-29
Filing date: 1975-03-26
Publication date: 1975-10-02
Also published as: GB1487976A; JPS50140810A; JPS6122543B2; FR2266348B1; FR2266348A1; US3887820A

Description

Stromversorgungs- und Stromverteilungsanordnung

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungs- und Stromverteilungsanordnung und insbesondere einen Regelkreis bzw. Regler zum Parallelbetrieb von Stromversorgungsquellen.

Es wurden bereits Stromversorgungs- und Stromverteilungsanordnungen entwickelt, die mehrere parallel geschaltete, unabhängig voneinander angetriebene und geregelte Generatoren oder andere Stromquellen verwenden. In großen Plugzeugen z. B. werden Generatoren durch alle Triebwerke bzw. Motoren angetrieben, wobei die Generatoren ausgangsseitig zum Speisen der verschiedenen Bord-Verbraucher wahlweise parallel geschaltet werden. Die Plugzeugmotoren arbeiten abhängig von Plugzustand und anderen Zustandsgrößen mit unterschiedlichen Drehzahlen. Um die Wechselstromfrequenz der Generatoren zur einwandfreien Versorgung der Verbraucher zu stabilisieren und um einen zufriedenstellenden Parallelbetrieb zu ermöglichen, wird zwischen jedem Motor

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und dem zugeordneten Generator ein Konstantdrehzahlantrieb eingefügt. Eine z.B. in der US-PS 3 064 189 entwickelte Frequenzregelung vergleicht die Generatorfrequenz mit einer Bezugsfrequenz eines Frequenznormals und erzeugt ein elektrisches Signal zum Regeln des Antriebs, damit die Ausgangsdrehzahl konstant gehalten wird. Darüber hinaus kann ein Flugzeug auch durch Energie bzw. Strom aus einer Hilfsquelle versorgt werden, z. B. von einer äußeren Stromversorgungsquelle, wenn sich das Flugzeug am Boden befindet. Ferner wurden bereits Parallelbetrieb-Regler für Generator-Parallelanordnungen entwickelt, die die Phasen der Signale vergleichen und das Schließen von Parallelbetrieb-Schaltern bewirken,.wenn die Phasen im wesentlichen gleich sind. In diesen Anordnungen ist jedoch keine Phasenregelung des Konstantdrehzahlantriebs vorgesehen. Das Schließen der Schalter dauert eine endliche Zeit, während der sich die Phasen der Generator-Signale ändern. Wenn die Phasen zum Schließzeitpunkt der Parallelschalter verschieden sind, treten Übergangsströme auf, die die Versorgung der Verbraucher unterbrechen können.

Die Erfindung gibt einen Parallelbetrieb-Regler bzw. -Regelkreis für Stromversorgungsquellen an, deren jeder Generator zum Synchronisieren seiner Phase mit der Phase eines Bezugssignals regelbar ist. Die Phase des Generators wird mit der Phase des Bezugssignals verglichen und das Ausgangssignal eines Phasenvergleichers wird in einen Addierintegrator eingespeist, dessen Ausgangssignal ein Gleichstromsignal mit einer Amplitude ist, die den Summenwinkel der Phasendifferenz zwischen dem Ausgangesignal des Generators und dem Bezugssignal darstellt, wobei die Polarität ein Voreilen oder Nacheilen der Phase des Ausgangssignals

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des Generators anzeigt. Das Signal am Ausgang des Addierintegrators wird zum Regeln eines Konstantdrehzahlantriebs für den Generator verwendet. Nur wenn · das Generator- und Bezugssignal im wesentlichen phasensynchron sind, schließt der Schalter den Generator ausgangsseitig parallel an eine andere Quelle an. Somit werden starke Einschwingvorgänge vermieden.

Ein vorteilhaftes AusfUhrungsbeispiel der Erfindung ist ein Parallelbetrieb-Regler für eine erste und eine zweite Stromversorgungsquelle, mit einer Bezugssignalquelle, deren Phase der Phase einer Stromversorgungsquelle entspricht, mit einem PhasenvergIeicher zum Vergleichen der Phase des Ausgangssignals eines ersten Generators mit jener eines zweiten Generators, um ein Momentan-Phasendifferenzsignal zu erzeugen, mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Summen-Phasendifferenzsignals, das den Antrieb des ersten Generators regelt, und mit einem auf die Phasendifferenz ansprechenden Betätigungsglied zum Schließen eines Schalters, der die Stromversorgungsquellen nur dann parallel schaltet, wenn die Phasendifferenz in vorbestimmten Grenzen ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels besteht darin, daß das parallelschalt-Betätigungsglied auf das Momentan- und/oder Summen-Phasendifferenzsignal anspricht.

Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben,daß die eine Stromversorgungsquelle eine äußere Stromversorgungsquelle ist, und daß das Bezugssignal für die andere Stromversorgungsquelle auö dieser äußeren Stromversorgungsquelle gewonnen wird.

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In einer Weiterbildung der Erfindung ist in vorteilhafter Weise eine Stromversoigjrgs- und Stromverteilungsanordnung mit mehreren Stromversorgungsquellen vorgesehen, wovon wenigstens zwei Quellen Generatoren sind, die über regelbare Antriebe gespeist sind, verbunden mit einer Phasenregelung zum Synchronisieren der Summenphase der Generatoren auf eine Bezugssignalphase. Je nach Anschluß der Stromversorgungsquellen an die Verteilungsanordnung wird ein geeignetes Bezugssignal ausgewählt.

Vorteilhaft ist ferner die Verwendung eines Wählers zum Auswählen eines einzigen Bezugssignals für jeden Phasenvergleicher nach dem Parallelschalten der Stromversorgungsquellen.

Durch die Erfindung wird also eine Stromversorgurgs- und Stromverteilungsanordnung mit zwei Wechselstromgeneratoren angegeben, deren jeder durch einen Motor mit veränderlicher Drehzahl über einen Konstantdrehzahlantrieb gespeist wird. Jeder Generator hat einen Konstantdrehzahlantrieb-Regler mit einem Phasenvergleicher und einem Addierintegrator, um einen Phasensynchronismus mit einem Bezugssignal herzustellen. Die Generatoren sind miteinander oder mit einer äußeren Stromversorgungsquelle parallel geschaltet, und zwar über Schalter, die durch das Ausgangs signal des Phasenvergleichers betätigbar sind. Die Schalter werden nur dann geschlossen, wenn die Wechselstromsignale im wesentlichen phasensynchron sind, so daß Einschwingvorgänge beim Schalten stark verringert werden.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher

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erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Stromversorgung- und Stromverteilungsanordnungj

Fig. 2 ein Blockschaltbild für eine Generator-Phasenregelung in der Anordnung nach Fig. Ij und

Fig. J> eine Schaltung eines Phasenvergleichers und eines Addier integrators, die in der Anordnung nach Fig.l verwendet werden.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung, die Bestandteil einer typischen Bord-Stromversorgungsanordnung mit durch zwei Motoren angetriebenen Generatoren ist, wobei ein Anschluß an eine äußere Boden-Stromversorgungsquelle vorgesehen ist, damit die Flugzeugmotoren nicht laufen müssen, wenn sich das Flugzeug am Boden befindet. Eine erste Stromversorgungsquelle bzw. Stromquelle enthält einen Generator (Gl) 10, der durch einen Motor (El) 11 über einen Konstantdrehzahlantrieb (Dl)12 angetrieben wird. Eine schematisch dargestellte Verteilungsanordnung bzw. ein Verteilungsnetzwerk 13» 14 und 15 ist durch Verbraucher 16 und 17 belastet. Eine zweite Stromquelle weist einen Generator (G2) 20 auf, der durch einen Motor (E2) 21 über einen Antrieb (D2) angetrieben wird. Der Ausgang des Generators Gl ist über ein Generatorleitungs-Schaltschütz GLCl (im folgenden kurz Schalter genannt) an das Verteilungsnetzwerk Ij5 angeschlossen. In ähnlicher Weise ist der Ausgang des Generators G2 über einen Schalter GLC2 an das Verteilungsnetzwerk 15 angeschlossen. Die Verbraucher 16 und können Über die Leitung 14 und Leitungsunterbrecher BTBl und BTB2 zusammengeschaltet sein.

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Eine dritte (äußere) Stromquelle 24 ist über einen äußeren Schalter XPC an die Leitung 14 der Verteilungsanordnung angeschlossen.

In Pig.l sind die Ausgangsleitungen der Stromversorgungsquellen und des Verteilungsnetzwerks durch Einzelleitungen dargestellt. Üblicherweise werden Dreiphasenoder Drehstromanordnungen verwendet. Die Darstellung aller Leitungen und Schaltkontakte wäre jedoch unnötigerweise aufwendig, jede Einzelleitung stellt die drei Leiter der Drehstrom-Verteilungsanordnung dar und die Einzelkontaktschalter GLC, BTB und XPC stellen die drei Kontakte einer Drehstromanordnung dar.

In einer repräsentativen Anordnung arbeiten die Motoren El und E2, die in Fig. 1 mit 11 und 21 bezeichnet sind, mit veränderlichen Drehzahlen. Die Antriebe Dl und D2 (12 und 22) wandeln die veränderliche Eingangsdrehzahl der Matoren mechanisch in eine Konstant-Ausgangs drehzahl um, die die Generatoren Gl und G2 (10 und 20) antr.eibt. Ein elektrisches Eingangssignal der Antriebe Dl, D2 regelt die Antriebsoperation derart, daß die gewünschte Frequenz- und Phasensynchronisierung beibehalten bleibt. Typische Bordgeneratoren arbeiten bei 400 Hz. Die Regelung der beiden Generatoren erfolgt im wesentlichen in gleicher Weise, so daß nur die Regelung für den Generator Gl nähe*erläutert wird. Fig.l zeigt lediglich die Phasensynchronisierrregelung. Weitere Einzelheiten der Schaltung und der Frequenzregelung sind in Fig. 2dargestellt.

Das Ausgangs signal des Generators Gl ist an einen Phasenvergleicher 26 angeschlossen, der die Signalphase mit der Phase eines Bezugssignals vergleicht. Die Signalquelle für das Bezugssignal wird weiter unten beschrieben. Im Augenblick genügt die Feststellung, daß das Signal bei der

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gewünschten Generatorfrequenz eine stabile Phase hat. Das Ausgangssignal des Phasenvergleichers stellt eine beliebige Differenz in der Momentanphase zwischen dem Ausgangssignal des Generators Gl und dem Bezugssignal dar; der Phasenvergleicher ist an einen Addierintegrator 27 angeschlossen, dessen Ausgangssignal ein Analog-Gleichstromsignal ist, mit einer Amplitude, die den Summenwinkel der Phasendifferenz zwischen dem A us gangs signal des Generators Gl und dem Bezugssignal repräsentiert, und mit einer Polarität, die ein Vor- bzw. Nacheilen der Bezugsphase gegenüber der Generatorphase anzeigt. Das Summen-Phasendifferenzsignal des Addierintegrators wird in den Konstantdrehzahlantrieb Dl derart eingespeist, daß der Generator Gl phasensynchron zum Bezugssignal arbeitet. In einer ausgeführten Stromerzeugungsanordnung läßt sich über einen weiten Motordrehzahlbereich und für verschiedene Generatorverbraucher ein Phasenfehler ^on weniger als +20° erzielen.

Die Phase des Generators G2 wird in vergleichbarer Weise über eine Schaltungjgeregelt, die einen Phasenvergleicher 28 und einen Addierintegrator 29 aufweist.

Die Parallelbetrieb-Rege lung zum Betätigen der entsprechenden Schalter, damit diese zwei oder mehrere Quellen paralleleschaIten, bewirkt das Schließen der verschiedenen Schalter GLC, BTB oder XPC, die die Stromversorgungsquellen wahlweise mit den Verbrauchern 16 und I7 verbinden. Die Schalter können elektromechanische Relais mit üblichen Betriebsschaltungen sein, die nicht im einzelnen dargestellt sind. Die Auswahl eines geeigneten Phaseribezugssignals richtet sich nach den bereits an das Verteilungsnetzwerk angeschlossenen Stromquellen und nach der Stromquelle, die durch die Parallelbetrieb-Regelung angeschlossen werden soll.

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Für die regelbaren Stromversorgungsquellen, die Generatoren Gl und G2, sind entweder gemeinsame oder getrennte Wechselstromphasen-Bezugssignalquellen vorgesehen. Genauer gesagt ist in einer typischen Anordnung ein quarzgesteuerter Oszillator 31 dem Generator Gl zugeordnet und ein quarzgesteuerter Oszillator 32 dem Generator G2. Ein Bezugssignalwähler 33 hat am Eingang Signale aus dem ersten Quarzoszillator 31 und dem zweiten Quarzoszillator 32, außerdem Signale aus Anschlüssen A und B des Stromverteilungsnetzwerks, wobei der Anschluß A die Leitung zwischen dem Schalter XPC der äußeren Stromversorgungsquelle 24 und den Unterbrechern BTB darstellt, während der Anschluß B die Schaltung repräsentiert, die der dritten oder äußeren Stromversorgungsquelle 24 hinter dem Schalter XPC zugeordnet ist. Die Wechselstromphasen-Bezugssignale sind vorzugsweise Rechtecksignale mit der Frequenz der Stromversorgungsquellen oder mit einer dazu subharmonischen Frequenz. Schaltungsanordnungen zum Erzeugen von Rechtecksignalen aus Sinussignalen sind bereits entwickelt worden und hier nicht näher dargestellt.

Der Bezugssignalwähler 33 hat Steuereingänge, die den Zustand der verschiedenen Verbindungsschalter GLCl, GLC2, BTBl, BTB2 und XPC der Verteilungsanordnung darstellen, ferner einen Parallelbetriebsbefehl-Eingang zum Erzeugen von Befehlen durch einen Operator bzw. Zuordner, der dafür sorgt, daß die Stromversorgungsquelle an das Stromverteilungsnetzwerk angeschlossen wird. Tabelle 1 zeigt graphisch die verschiedenen Anfangszustände und Para He !betriebs befehle, die in der Anordnung nach Fig. 1 vorkommen können, und die Auswahl des Phasenbezugssignals für den Parallelbetrieb.

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Tabelle 1

	XPC	BTBl	signal	A nf angs ζ us t and	1	0	1	0	1	0 1
	GLCl und/oder	BTB2		0	0	1	1	0	0	1 1
	GLC2 und/oder	Signal an Quelle Bezugs-	A	0	0	0	0 ·	1	1	1 1
		1 und 2	B	0
cn			Quarz 1
ο CD		Quarz 2
OO		A
CD		B			X		X		X
CD		Quarz 1	X
_x	•Quelle 1	Quarz 2
•P*		A		X			X	X
		B
		Quarz 1 Quarz 2
	Quelle 2	X
			X	X	X


	X

0".· ein Schalter geöffnet

"1":beide Schalter geschlossen

Parallelbetriebsbefehl

PC schließt (nimmt Spannung
an Punkt B an)

GLCl oder BTBl schließt

GLC2 oder BTB2 schließt

	Tabelle	2	BTBl	Quarz	A	0	1	0	1	0	1	0	1	X
		BTB2	Quarz	B	0	0	1	1	0	0	1	1
XPC	Betriebszustand	Signal an Quelle 1		1	0	0	0	0	1	1	1	1
GLCl und/oder				CVl
GLC2 und/oder		Quarz	A		X		X		X		X
		Quarz	B	X		X		X		X
Quelle 2		1
		2
			X		X		X
							X
	X		X		X

Der Gebrauch der Tabelle zum Bestimmen, welches Bezugssignal für die PhasenvergIeicher ausgewählt wird, wird nun anhand von Beispielen näher erläutert. Es sei angenommen, daß GLCl und BTBl geschlossen sind. Dieser Zustand findet sich in der dritten von acht Spalten der Tabelle. XPC soll geschlossen werden, so daß die äußere Stromquelle mit der Anordnung verbunden wird. Diese Funktion ist im oberen Drittel der Tabelle dargestellt. Das Prüfzeichen (x) in Spalte 3 zeigt an, daß das Bezugssignal vom Anschluß B ausgewählt wird. Für den Anfangszustand: GLC2 geschlossen und den Befehl: GLCl schließen, wodurch der Generator 1 zum

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- li -

Generator 2 parallel geschaltet wird, zeigt in analoger Weise die fünfte Spalte der Tabelle, daß das Bezugssignal vom Punkt A ausgewählt wird. Die logische Schaltung des Wählers 33 zur Realisierung der in Tabelle 1 gezeigten Wahlmöglichkeiten ist nicht näher dargestellt.

Die parallelbetrieb-Schalter schließen, wenn der Phasenunterschied zwischen dem AusgangsSignal des geregelten Generators und dem Bezugssignal in vorbestimmten Grenzen liegt. Die Phasendifferenzbedingung kann auf verschiedene Weise bestimmt werden.

Die Ausgangssignale der Addierintegratoren 27 und 29 stellen die Summen-Phasendifferenz zwischen der Phase des geregelten Generators und der Bezugsquelle über eine beliebige Zeitdauer dar, die offensichtlich nur durch die Kapazität bzw. das Fassungsvermögen des Addierintegrators begrenzt ist. Die Ausgangssignale der Phasenvergleicher und 28 sind außerdem an Summier- bzw. Addierfilter ~5k und 35 mit endlichen Zeitkonstanten angeschlossen, deren Ausgangssignale die Momentan-Phasendifferenz im Gegensatz zur Summen-Phasendifferenz darstellen. Die Ausgangssignale der Addier Integratoren undAddierfilter sind Gleichstromsignale veränderlicher Amplitude, die von der Phasendifferenz zwischen dem Signal des geregelten Generators und dem Bezugssignal· abhängt.

An die Ausgänge der Addier integrator en 27 und 29 und der Addierfilter 34 und 35 sind Amplitudenentscheider 36a, 36b, 36c und 36d angeschlossen. Wenn die Amplitude des Signals am Eingang eines Entscheiders innerhalb vorbestimmter Grenzen liegt, wird das Ausgangssignal des Entscheiders zum Steuern des Schließvorgangs der entsprechenden Schalter verwendet, wie bereits gezeigt wurde. Die Ausgangssignale der Entscheider 36a und 36c können zum un-

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abhängigen Steuern des Schließvorgangs der Schalter GLCl, BTBl und XPC verwendet werden. Andererseits können die Ausgangssignale der beiden Entscheider über ein UND-Gatter zum Steuern dieser Schalter zusammengefaßt sein. In ähnlicher Weise können die Ausgangssignale der Entscheider 36b und J56d zum Steuern des Schließvorgangs der Schalter GLC2 und BTB2 verwendet werden, und zwar unabhängig voneinander oder zusammenwirkend über ein UND-Gatter 38.

Der Schalter XPC wird durch die Ausgangs Signa Ie aus einem oder beiden Phasenvergleichern 26 und 28 abhängig vom Anfangszustand der Anordnung geschlossen. Wenn nur die erste Stromquelle angeschlossen war, wird ein Ausgangssignal des Phasenvergleichers 26 verwendet. Wenn nur die zweite Stromquelle in Betrieb war, steuert ein Ausgangssignal aus dem Phaeenvergleicher 28 den Schalter XPC. Dazu kann, wie bereits gesagt, entweder das Summen- oder Momentan-Phasendifferenzsignal verwendet werden. Diese Schaltungen können durch nicht gezeigte logische Netzwerke vervollständigt sein. Wenn sowohl die erste als auch die zweite Stromquelle in Betrieb ist, werden die Ausgangssignale aus beiden Phasenvergleichern 26 und 28 über ein UND-Gatter 39 zusammengefaßt, um den Schalter XPC zu schließen.

Im Ruhezustand der Anordnung dient der Bezugssignalwähler zum Einspeisen eines geeigneten Bezugssignals in die Phasenvergleicher 26 und 28. Dies ist graphisch in Tabelle2 dargestellt.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten der Frequenz- und Phasenregelung für eine Stromversorgungsquelle. Ein Motor 40 treibt über einen Konstantdrehzahlantrieb 4l einen Generator 42 an,

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-In

dessen Ausgangssignal Über den Schalter GLC in die Stromverteilungsanordnung eingespeist wird, im typischen Fall besitzt der Generator 42 ein Feld, das aus einer gesteuerten Quelle erregt wird, um die Ausgangsspannung nachzustellen. Ein Dauermagnetgenerator (PMG) 43 wird zusammen mit dem Generator 42 angetrieben und erzeugt ein Überwachungsausgangssignal sogar bei fehlender Felderregung für den Generator 42. Beide Generatoren und 43 liefern EingangsSignaIe für die Frequenz- und Phasenregelschaltung. Das 400 Hz-Sinusausgangssignal des Generators 42 speist einen Signalformer 45* der

eck
ein 400 Hz-RechTO.usgangssignal abgibt. Dieses Signal wird einem Frequenzteiler 46 zugeführt, dessen Ausgangssignal ein 200 Hz-Rechtecksignal ist, das einen Frequenzwähler 47 speist. Das Sinusausgangssignal des PMG 43 wird an einen Signalformer 48 angelegt, der ein 400 Hz-Rechtecksignal abgibt und gelangt über einen Frequenzteiler 49, dessen Ausgangssignal ein 200 Hz-Rechtecksignal ist, an einen weiteren Eingang des Frequenzwählers 47. Das Ausgangssignal des Frequenzwählers 47, ein 200 Hz-Rechtecksignal, stellt ein Eingangssignal eines PhasenvergIeichers 50 dar. Das Signal aus dem Generator 42 gelangt zum Phasenvergleicher 50, wenn das Signal vorhanden ist. Falls kein Signal vorhanden ist, entweder durch Fehlen der Felderregung des Generators 42 oder durch einen Fehler im Signalformer 45 oder im Frequenzteiler 46, wird das Signal aus dem Generator PMG 43 verwendet.

Das 400 Hz-Rechtecksignal am Ausgang des Signalformers 48 erzeugt auch eine Frequenzregelung der Anordnung. Dieses Signal speist ein Monoflop 52, dessen Ausgangs-

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signale an Klemmen 52a und 52b mit dem positiven und dem negativen Eingang eines Addierfilters 55 verbunden sind. Solange die Frequenz des Signals 400 Hz ist, entsteht am Ausgang des Addierfilters 53 kein Ausgangssignal. Wenn sich jedooh die Frequenz ändert, wird ein Ausgangssignal am Ausgang des Addierfilters über eine Summationsstelle bzw. einen Addierer 54 und einen Ausgangsverstärker 55 in den Konstantdrehzahlantrieb 41 derart eingespeist, daß die Frequenz der Anordnung auf 400 Hz nachgestellt wird. Der Frequenzregelteil der Anordnung arbeitet so schnell, daß Frequenzsprünge möglichst klein sind.

Ein Quarzoszillator 56, der bei einer geeigneten Harmonischen von 400 Hz arbeitet, erzeugt ein Wechselstromphasen-Bezugssignal. Der Ausgang des Quarzoszillators 56 ist mit einem Frequenzteiler 57 verbunden, dessen Ausgangssignal ein 200 Hz-Rechtecksignal ist. Dieses Signal ist das zweite Eingangssignal des Phasenvergleichers 50 und wird diesem entweder direkt wie in Fig. 2 oder über den Bezugssignalwähler 33 nach Fig. 1 zugeführt. Der Phasenvergle icher 50 hat zwei Ausgänge 50a und 50b, die mit dem positiven und dem negativen Eingang eines Addierintegrators verbunden sind. Wenn die Phase des Generatorsignals gegenüber der Phase des Bezugssignals voreilt, werden positive Impulse am Ausgang 50a in den positiven Eingang des Addierintegrators eingespeist, und wenn die Generatorphase nacheilt, werden positive Impulse am Ausgang 50b in den negativen Eingang des Addierintegrators eingespeist. Die Breite dieser Impulse ist eine Funktion des Phasenfehlerwinkels und der Wiederholfrequenz der Eingangssignale des Phasenvergleichers Das Ausgangssignal des Addierintegrators ist eine Gleichspannung, deren Polarität die aufsummierte Phasenvoreilung oder Phasennacheilung anzeigt, und deren Amplitude den inte-

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grierten Phasenfehler darstellt. Diese Gleichspannung wird dem Addierer 54 als weiteres Eingangssignal zugeführt und darüber^hinaus Über den Ausgangsverstärke» 55 in den Konstantdrehzahlantrleb 41 eingespeist. Die Stromrückkopplung des Ausgangsverstärkers 55 stabilisiert den Betrieb der

Regelschaltung.

Fig. 3 zeigt die Einzelheiten der Schaltung des Addierintegrators und des. Addierfilters. Als Eingangssignale des Phasenvergleichers 62, der zwei Ausgänge 6Ba und 62b hat, dienen Rechtecksignale Θ1 und Θ2. Wenn das Signal Θ1 voreilt, tritt am Ausgang 62a eine Folge positiver Impulse auf, deren Impulsbreite eine Funktion des Phasendifferenzwinkeis ist, und mit einer Wiederholfrequenz, die von der Frequenz selbst abhängt. Umgekehrt, wenn das Signal Θ2 voreilt, erscheint am Ausgang 62b eine Folge positiver Impulse, wobei wiederum die Impulsbreite den Phasendifferenzwinkel darstellt. Der Ausgang 62a ist an den positiven EingangWines Addier-Operationsverstärkers 65 angeschlossen, und der Ausgang 62b an dessen negativen Eingang. Der Operationsverstärker integriert das Summensignal mit Hilfe eines Gegenkopplungskondensators 64, der zwischen dem Verstärkerausgang und dem positiven Eingang eingefügt ist, ferner mit Hilfe eines Kondensators 65 zwischen dem negativen Eingang und Erde. Somit ist das Signal am Ausgang 66 des A ddierverstärkers das Integral überfiie Summe der an den Eingängen eingespeisten Impulse und stellt die Summen-Phasendifferenz zwischen dem erzeugten und dem Bezugssignal dar. Der Addierintegrator arbeitet über eine beliebige Zeitdauer und die Amplitude seines Ausgangssignals ist nur durch Sättigung des Operationsverstärkers begrenzt. Der Addierintegrator hat eine unendlich große Zeitkonstante. Eine

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Ladung auf dem Integrierkondensator wird nur durch ein Eingangssignal an seinem anderen Eingang entfernt. Das Summen-Phasendifferenzsignal erzeugt zusammen mit dem
Frequenzregelsignal sowohl eine Frequenzregelung als
auch eine Phasenregelung der Stromversorgungsquelle.
Da der Phasensynchronismus in der Anordnung im wesentlichen aufrechterhalten wird, kann die oben beschriebene Parallelschaltung mit minimalen Spannungs- und Stromeinschwingvorgängen durchgeführt werden.

Das Addierfilter, das ein Momentan-Phasendifferenzsignal erzeugt, ist dem Addierintegrator sehr ähnlich
und unterscheidet sich in einer einfachen Ausführung durch Widerstände 66 und 67 parallel zu den Kondensatoren 64 und 65.

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Claims

-17-Patentansprüche

l.J Parallelbetrieb-Regler für eine Stromversorgungs- und Stromverteilungsanordnung, mit einer ersten Stromversorgungsquelle aus einem ersten Wechselstromgenerator, der über einen Konstantdrehzahlantrieb durch einen Motor mit veränderlicher Drehzahl speisbar ist, mit einer zweiten Wechselstrom-Stromversorgungsquelle, und mit Schaltern zum ausgangsseitigen Parallelschalten beider Stromversorgungsquellen,

gekennzeichnet durch

einen Generator (j51 für ein Wechselstromphasen-Bezugssignal, dessen Phase mit der Phase der zweiten Wechselstrom-Stromversorgungsquelle (20-22) übereinstimmt;

einen ersten Phasenvergleicher (26) zum Vergleichen der Phase des Signals des ersten Wechselstromgenerators (10) mit der Phase des BezugsSignaIs;

ein auf den ersten Phasenvergleicher (26) ansprechendes Addierglied (27), das ein Summen-Phasendifferenzsignal erzeugt und an den Konstantdrehzahlantrieb (12) derart angeschlossen ist, daß das Signal des-ersten Wechselstromgenerators (10) mit dem Bezugssignal phasensynchronisierbar ist; und

ein auf den Phasenvergleicher (26) ansprechendes Betätigungsglied (56a-36c) für die Schalter (GLCl, BTBl, XPC) zum ausgangsseitigen Farallelschalten der Stromversorgungsquellen (10-12, 20-22), wenn die Phasendifferenz zwischen dem Signal des ersten Wechselstromgenerators (10) und dem Bezugssignal in vorbestimmten Grenzen liegt (Pig. I).

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2. Paralie!betrieb-Regler nach Anspruch 1, didurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (36a) für den Schalter XPC) auf das Suramen-Phasendifferenzsignal anspricht.
5· Parallelbetrieb-Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (36c) für den Schalter (GLCl) auf die Momentan-Phasendifferenz zwischen dem Signal des ersten Wechselstrorngenerators (10) und dem Bezugssignal anspricht.
4. Parallelbetrieb-Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stromversorgungsquelle eine äußere Sfcromversorgungsqueile (24) ist, aus der das Bezugssignal ableitbar ist.
5· Parallelbetrieb-Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stromversorgungsquelle einen zweiten Wechselstromgenerator (20) aufweist, der über einen zweiten Konstantdrehzahlantrieb (22) durch einen zweiten Motor (21) mit veränderlicher Drehzahl speisbar ist, mit einem zweiten Phasenvergleicher (28) zum Vergleichen der Phase des Signals des zweiten Wechselstromgenerators (20) mit der Phase des BezugsSignaIs, und mit einem auf dem zn?e iten Phasenvergle icher (28) ansprechenden Addier glied (29), das ein die Summen-Phasendifferenz zwischen der Phase des Signals des zweiten Wechselstromgenerators (20) und der Phase des Besugssignals darstellende Summen-Phasendifferenzsignal erzeugt, und an das der zweite Konstantdrehzahlantrieb (22) derart angeschlossen ist, daß das Signal des zweiten Wechselstromgenerators (20) mit dem Bezugssignal phasensynehronisierfoar ist.

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6. Parallelbetrieb-Regler nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Stromversorgungsquelle (10-12, 20-22) je einen Bezugssignalgenerator (31, 32) für ein Wechselstrom-Bezugssignal haben, und daß ein Wähler (33) eines der Bezugssignale für den Phasenvergleicher (26, 28) beider Stromversorgungsquellen (10-12, 20-22) auswählt.
7. Stromversorgungs- und Stromverteilungsanordnung, gekennzeichnetdurch

eine erste Stromversorgungsquelle aus einem ersten Wechselstromgenerator (10), der über einen ersten Konstantdrehzahlantrieb (12) durch einen ersten Motor (11) mit veränderlicher Drehzahl speisbar ist;

eine zweite Stromversorgungsquelle aus einem zweiten Wechselstromgenerator (20), der über einen zweiten Konstantdrehzahlantrieb (22) durch einen zweiten Motor (21) mit veränderlicher Drehzahl speisbar ist;

eine dritte Stromversorgungsquelle (24) mit einer äußeren Wechselstromquelle]

einen ersten Phasenregelkreis für die erste Stromversorgungsquelle (10-12), mit einem ersten Phasenvergleicher (26) zum Vergleichen der Phase des Signals des ersten Wechselstromgenerators (10) mit der Phase des Bezugssignals und ein auf den ersten Phasenvergleicher (26) ansprechendes Addierglied (27), das ein Summen-Phasendifferenzsignal erzeugt und an den Konstantdrehzahlantrieb (12) derart angeschlossen ist, daß das Signal des ersten Wechselstromgenerators (10) mit dem Bezugssignal phasensynchronisierbar ist;

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einen zweiten Phasenregelkreis für die zweite Stromversorgungsquelle (20-22) , mit einem zweiten Phasenvergleicher (28) zum Vergleichen der Phase des Signals des zweiten Wechselstromgenerators (20) mit der Phase des Bezugssignals und ein auf den zweiten Phasenvergleicher (28) ansprechendes Addierglied (29), das ein Summen-Phasendifferenz-Signal erzeugt und an den Konstantdrehzahlantrieb (22) derart angeschlossen ist, daß das Signal des zweiten Wechselstromgenerators (20) mit dem Bezugssignal phasensynehronisierbar istj

wenigstens eine Wechselstromphasen-Bezugssignalquelle (31* 32), die der ersten und zweiten Stromversorgungsquelle (10-12, 20-22 zugeordnet ist;

eine Wechselstromphasen-Bezugssignalquelle, die der dritten Stromversorgungsquelle (24) zugeordnet ist;

eine Stromverteilungsanordnung (13-15) zum Verteilen elektrischer Energie aus einer oder mehreren Stromversorgungsquellen (10-12, 20-22, 24) an eine Last (16, 17), wobei unabhängig betätigbare Schalter (GLCl, BTBl, GLC2, BTB2, XPC) die Ausgänge der Stromversorgungsquellen (10-12, 20-22, 24) mit der Stromverteilungsanordnung (13-15) verbinden;

einen Parallelbetrieb-Regler zum Steuern der Verbindung der Stromversorgungsquellen (10-12, 20-22, 24) mit der Stromverteilungsanordnung (13-15), mit einem Wähler (33) zum Wählen eines Phasen-Bezugssignals für den Phasenvergleicher (26, 28) an der mit der Stromverteilungsanordnung (13-I5) verbundenen bzw. zu verbindenden ersten oder zweiten Stromversorgungsquelle (10-12, 20-22); und

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ein auf den Phasenvergleicher (26, 28) ansprechendes Betätigungsglied (36a-36d) für die Schalter, damit diese die Ausgänge der Stromversorgungsquellen (10-12, 20-22, 24) an die Stromverteilungsanordnung (1>*5) anschließen (Pig. I).
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasen-Bezugssignal abhängig von den mit der Stromverteilungsanordnung (1315) verbundenen bzw. zu verbindenden Stromversorgungsquellen (10-12, 20-22, 24) wählbar ist.
9· Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Stromversorgungsquelle (24) mit der Stromverteilungsanordnung (13-15) verbunden bzw. zu verbinden ist, und daß ein die Phase der äußeren Stromversorgungsquelle (24) darstellendes Signal als Bezugssignal wählbar ist.
10. Anordnung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Wähler (33) zum Wählen eines einzigen Bezugssignals für den Phasenvergleicher (26, 28), um nach dem Parallelbetrieb die Phase jedes Wechselstromgenerators (10, 20) zu regeln.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wähler (33) das Phasen-Bezugssignal der äußeren Stromversorgungsquelle (24) auswählt, wenn diese an die Stromverteilungsanordnung (13-15) angeschlossen ist.
12. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Phasenregelkreis jeweils eine Wechselstromphasen-Bezugssignalquelle aufweisen, und daß der Wähler (33) ein Phasen-Bezugssignal nur aus einer geregelten Stromversorgungsquelle 10-12, 20-22) auswählt, wenn die äußere Stromversorgungsquelle (24) nicht an die Stromverteilungsanordnung (13-15) angeschlossen ist. 509840/0414