CIRCUIT ARRANGEMENT FOR DAMPING POWER OSCILLATIONS IN POWER SYSTEMS

Abstract: 1. A circuit arrangement for damping power oscillations in mains power supply systems by means of signals derived from changes in the power loading, to produce an alternating current output signal which is used to influence a voltage regulated exciter arrangement of at least one synchronous machine changing in phase in a mathematically positive direction in a selectable frequency range with increasing oscillation frequency in order to damp the power oscillations, characterised in that the alternating current output signal (A) of the oscillation damping device (1) and a correction value (1-DELTA P(f)) are used in a multiplier (2) to derive from the alternating current output signal (A) the product which acts upon the exciter arrangement, and to obtain the correcting value, the alternating current output signal (A) is amplified and fed via a filter (5) tuned to the cut-off frequency range which is to be emphasized, to a rectifying, smoothing limiter circuit (6), whose output value (DELTA P(f)), which is limited at the maximum to the maximum value of the alternating current output signal (A), is substracted in a difference forming device (7) from a standard signal (mch< 1 mch>) which corresponds to the maximum value of the alternating current output signal (A), and the output of the difference forming device if fed as a correction value to the multiplier (2).

Description: Schaltungsanordnung zur frequenzabhängigen Betragsänderung eines Wechselsignals in einem bestimmten Frequenzbereich Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur fre- quenzabhängigen Betragsänderung eines Wechselsignals in einem bestimmten Frequenzbereich. Es gibt Anwendungsgebiete, bei denen Wechselsignale, die bei Anderung ihrer Amplitude auch eine Anderung der Frequenz in der Phasenlage erfahren, zwar in ihrer Amplitude verändert werden sollen, jedoch keine Anderungen der Phasenlage erfolgen dürfen. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Beeinflussung von Wechselsignalen am Ausgang von Pendeldämpfungsgeräten. Solche Wechselsignale werden alsKorrekturgrössen auf Erregeranordnungen von spannungsgeregelten Synchronmaschinen gegeben. Man hat festgestellt, dass bei niedrigen Pendelfrequenzen diese nicht immer ausreichend gedämpft werden können, was mit der in Fig. 1 ausgezogen dargestellten Ortskurve der Pendelfrequenzen zusammenhängt. Zur Erhöhung der Dämpfung bei niedrigen Pendelfrequenzen hat man die Verstärkung des Pendeldämpfungsgerätes vermindert, was jedoch in bezug auf Dämpfung bei höheren Pendelfrequenzen von Nachteil ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verminderung von Wechselsignalen besagter Art ohne Anderung der Phasenlage innerhalb eines festgelegten Frequenzbereiches zu erhalten. Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch die Massnahmen nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1, wobei je nach Art und Grösse des Frequenzbereiches als Filter ein Tief-, Hoch- oder Bandpass vorgesehen wird. Für den Fall, dass eine ungenügende Dämpfung von Pendeldämpfungsgeräten bei hohen Frequenzen beseitigt werden soll, ist an Stelle eines Tiefpasses ein entsprechend ausgelegter Hochpass vorzusehen. Dies ist der Fall, wenn Pendelfrequenzen über 5 Hz, wie sie bei Torsionsschwingungen auftreten, ohne Phasendrehung ausgefiltert werden soll. Bei anderen kritischen Frequenzbereichen kann auch stattdessen ein breiterer Bandpass vorgesehen werden, wobei die Schaltung nach der Erfindung nicht auf die Verbesserung der Eigenschaften-von Pendeldämpfungsgeräten beschränkt ist, sondern überall da verwendet werden kann, wo es darauf ankommt, ein von der Frequenz und der Phasenlage abhängiges Wechselsignal für einen bestimmten Frequenzbereich ohne änderung der Phasenlage zwischen dem Wert Null und seinem Maximalwert zu vermindern, z.B. bei Leistungsreglern von Turbinenreglern, bei denen das Ausgangssignal der Leistungsregler Pendelungen mit Frequenzen < 0,8 Hz nicht übertragen soll. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, insbesondere für die Beeinflussung des Ausgangssignals eines zur Sorrek- tur der Erregung einer Synchronmaschine dienenden Pendeldämpfungsgerätes sind Gegenstand von Unteransprüchen. Eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung für die phasenunabhängige Verringerung des Ausgangssignals eines Pendel dämpfungsgerätes bei niedrigen Pendelfrequenzen ist in Fig. 2 der Zeichnung vereinfacht dargestellt und nachfolgend erläutert. Ein Pendeldämpfungsgerät 1 gibt ausgangsseitig in an sich bekannter Weise ein pendeldämpfendes Wechselsignal A auf eine spannungsgeregelte Erregeranordnung für eine nicht dargestellte Synchronmaschine. Damit das Pendeldämpfungsgerät aufgrund seiner Ortskurve auch bei Pendelfrequenzen um 0,2 Hz eine optimale Dämpfung herbeiführt, ist es erforderlich, dass ein Wechselsignal ohne Beeinflussung der Phasenlage verringert wird im Sinne des gestrichelt dargestellten Anfangsverlaufes seiner Ortskurve nach Fig. 1. Das sinusförmige Wechselsignal A des Pendeldämpfungsgerätes 1 wird hierzu unmittelbar einem ersten Eingang eines üblichen Multiplizierers 2 und ausserdem dem Eingang einer zur Anpassung dienenden Verstärkeranordnung 3, 4 zugeführt. Der erste Verstärker 3 ist ein invertierender Zeitverzug 1. Ordnung und der zweite Verstärker 4 ein invertierender Operationsverstärker. Das Ausgangssignal des Verstärkers 4 wird einem Tiefpass 5 zugeführt, dessen Grenzfrequenz fG kleiner als die Pendelfrequenz, im Beispiel also kleiner als 0,2 Hz gewählt ist, so dass im konkreten Fall Pendelfrequenzen bis zu etwa 0,25 Hz stark vermindert und Pendelfrequenzen von 0,4 llz und mehr praktisch unvermindert auf eine Schaltung 6 gelangen, an deren Ausgang eine auf einen bestimmten Wert begrenzte, geglättete, gleichgerichtete elektrische Grösse bP(f) auftritt, die mit einem gesondert gebildeten Einheitssignal "1" 11 in einem Differenzbildner 7 verglichen und die Differenz 1- AP(f) beider Gleichgrössen auf den zweiten Eingang des Multiplizierers 2 gegeben wird. Das Einheitssignal "1" ist entsprechend dem Maximalwert von A bemessen. Die Bemessung der Teile 3 bis 6 ist so ausgelegt, dass die elektrische Grösse am Ausgang der Schaltung 6 den Betrag des Einheitssignals "1" nicht überschreitet, so dass als Differenz Werte von Null bis zum Einheitssignal "1" auftreten können. Durch die Gleichrichtung und Glättung wird eine nachteilige Phasendrehung des Wechselsignals A des Pendeldämpfungsgerätes 1 mit Sicherheit vermieden, auch bei niedrigen Pendelfrequenzen. Unterhalb der Grenzfrequenz ist der als Multiplikationsfaktor benutzte Differenzbetrag 1- AP(f) Null oder nahezu Null, oberhalb von 0,4 Hz eins oder nahezu eins. 4 Patentansprüche

Claims: Patentansprüche 1. Schaltungsanordnung zur frequenzabhängigen Betragsänderung ohne Anderung der Phasenlage eines Wechselsignals in einem bestimmten Frequenzbereich, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Wechselsignal (A) über eine zur Anpassung dienende Verstärkeranordnung (3, 4) einem auf den Frequenzbereich abgestimmten Filter (5) zugeführt ist, dessen Ausgang mit einer zur geglätteten Gleichrichtung dienenden Schaltung (6) verbunden ist und der auf höchstens den Maximalwert des Wechselsignals (A) begrenzte Betrag am Ausgang der Schaltung (6) von einem dem Maximalwert entsprechenden Einheitssignal ("1") in einem Differenzbildner (7) subtrahiert wird, dessen ausgangsseitiges Differenzsignals als Multiplikationsgrösse einem vom Ausgangssignal (A) unmittelbar abhängigen Multiplizierer (2) zugeführt ist. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der erste Verstärker (3) ein Zeitverzug 1.. Ordnung und der zweite Verstärker (4) ein Operationsverstärker ist 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Verminderung von korrigierenden Wechselsignalen (A) am Ausgang von Pendeldämpfungsgeräten für spannungsgeregelte Erregeranordnungen von Synchronmaschinen ein auf die verstärkt zu dämpfenden niedrigen Pendelfrequenzen in seiner Grundfrequenz (fG) abgestimmter Tief-, Hoch- oder Bandpass (5) vorgesehen ist 4 Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass für die Reihenschaltung (6) und den Differenzbildner (7) mittels Dioden, Widerständen und/oder Kondensatoren rückgeführte Operationsverstärker vorgesehen sind.

Inventors: FORK, KURT, DR., GUNTHER, OTT, DIPL.-ING., Günther, Ott, Dipl.-Ing.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1981
Main classification: G05B5
IPC codes: G05B5, H03H11, H02M5