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DE2730010A1 - Schaltungsanordnung zur erzeugung nach groesse und kurvenform schnell veraenderbarer blindstroeme und steuer- und regeleinrichtung fuer dieselbe - Google Patents

Schaltungsanordnung zur erzeugung nach groesse und kurvenform schnell veraenderbarer blindstroeme und steuer- und regeleinrichtung fuer dieselbe

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Publication number
DE2730010A1
DE2730010A1 DE19772730010 DE2730010A DE2730010A1 DE 2730010 A1 DE2730010 A1 DE 2730010A1 DE 19772730010 DE19772730010 DE 19772730010 DE 2730010 A DE2730010 A DE 2730010A DE 2730010 A1 DE2730010 A1 DE 2730010A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
current
valve
phase
circuit arrangement
converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19772730010
Other languages
English (en)
Other versions
DE2730010C2 (de
Inventor
Manfred Prof Dipl I Depenbrock
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.)
BBC Brown Boveri AG Germany
Original Assignee
Brown Boveri und Cie AG Germany
BBC Brown Boveri France SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brown Boveri und Cie AG Germany, BBC Brown Boveri France SA filed Critical Brown Boveri und Cie AG Germany
Priority to DE2730010A priority Critical patent/DE2730010C2/de
Priority to SE7807326A priority patent/SE438754B/sv
Priority to CA306,630A priority patent/CA1128126A/en
Publication of DE2730010A1 publication Critical patent/DE2730010A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2730010C2 publication Critical patent/DE2730010C2/de
Expired legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1821Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators
    • H02J3/1835Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control
    • H02J3/1842Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control wherein at least one reactive element is actively controlled by a bridge converter, e.g. active filters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/22Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M5/25Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M5/27Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means for conversion of frequency
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E40/20Active power filtering [APF]

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Description

  • "Schaltungsanordnung zur Erzeugung nach Größe und Kurvenform
  • schnell veränderbarer Blindströme und Steuer- und Regeleinrichtung fUr dieselbe" Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung nach Größe und Kurvenform schnell veränderbarer Blindströme mit einem am zu beeinflussenden dreiphasigen Wechselstromnetz liegenden Stromrichtertransformator und einem Stromrichter-Stellglied, mittels dessen steuerbarer Stromrichterventile gleiche Sekundärwicklungen des Stromrichtertransformators eingeschleift oder im Freilaufbetrieb umgangen werden, sowie mi einer /parallel an das Wechselstromnetz angeschlossenen dreiphasigen Kondensatorbatterie zur Bereitstellung einer vorbestimmten Kompensationsblindleistung, weiterhin eine Steuer- und Regeln richtung zur Regelung dieser Schaltungsanordnung.
  • Die Erfindung findet Anwendung in der Leistungselektronik, insbesondere bei stromrichtergespeisten Antrieben mit induktiven Verbrauchern.
  • Eine derartige bekannte Schaltungsanordnung zur Symmetrierung unsymmetrischer Wirkleistungsbelastung in Versorgungsnetzen und zur Kompensierung von Blindleistungsbelastung weist zum Zuschalten oder Frei schalten der Sekundärwicklungen des Stromrichtertransformators zwangskommutierte Halbleiterventile auf (DT-OS 23 29 287). Der Stromrichtertransformator ist als Streutransformator ausgebildet. Vorteilhaft wird im bekannten Fall daher die primäre Speisespannung einmal durch den Streutransfort mator in eine vom Steller zu schaltende Spannung von relativ geringer Größe umgewandelt, und zum anderen dient der Streutransformator zur Erzeugung einer induktiven Stromkomponente.
  • Zur Kompensation und Symmetrierung schnell verändeicheBlindströme ist weiterhin bereits eine Anordnung vorgeschlagen worden (P 26 44 682.2), die aus einem selbstgeftlhrten Stromrichter Vierquadrantensteller genannt, besteht und einem dreiphasigen Kondensator, der vorzugsweise so bemessen wird, daß die Ströme der drei Kondensatorphasen jeweils etwa halb so groß sind wie der größte in der betreffenden Phase zu kompensierende Verbraucherstrom. Gemäß dem älteren Vorschlag wird der Wirkanteil der Ströme des Stromrichter-Kompensationsstellgliedes durch dessen Wirkleitwert-Sollwert bestimmt. Als Sollwert fUr die Blindströme des Kompensationsstellgliedes werden direkt und ohne Verzögerung die Summenmomentanwerte der Ströme der Verbraucher und eines zu diesen parallelen dreiphasigen Kondensators gemessen und um den Wirkanteil des Mitsystems der Verbraucherströme vermindert, wobei der Wirkanteil mittels eines Wirkleitwert-Umformers durch automatische Multiplikation einer dem Wirkleitwert des Verbrauchers proportionalenGröße mit Größen, die dem Zeitverlauf der Spannungen des Drehstromnetzes proportional sind'generiert wird. Die Größe der Sollwerte für den Wirkleitwert des Kompensationsstellgliedes bzw. derjenigen für die als Kompensationsstellglied eingesetzten Vierquadrantent steller wird durch eine Einrichtung zur Regelung der mittleren Spannung auf der Gleichstromseite der Vierquadrantensteller bestimmt. Der für diese Schaltungsanordnung notwendige Meßwertumformer ist in einem weiteren älteren Vorschlag angegeben (P 26 57 168.6).
  • Zum Aufbau eines selbstgefuhrten Stromrichters werden als steuerbare Stromrichterventile Thyristoren mit besonders niedrigen Freiwerdezeiten benötigt, die bei der Fertigung nur mit vergleichsweise geringen Stückzahlen anfallen. Für Kompensationsanlagen großer Leistung kann es daher von Vorteil sein, netzgeführte Stromrichter zu verwenden, weil dann die Anforderungen an die Freiwerdezeit der Thyristoren erheblich geringer sind.
  • Es ist bereits bekannt, mit zwei netzkommutierten steuerbaren Briickenstromrichtern, die gleichstromseitig über zwei Drosselspulen in Reihe geschaltet sind und von denen der eine BrUckenstromrichter im Gleichrichterbereich, z. B. mit einem Steuerwinkel von t= 750, und der andere Stromrichter im Wechselrichterbereich, beispielsweise mit einem Steuerwinkel « = 1050, arbeitet, eine bestimmte gewünschte Blindleistung an ein Wechsel+ stromnetz abzugeben und dabei auch den Oberwellengehalt durch Lieferung entsprechender Ströme zu reduzieren(DT-AS 22 01 800).
  • Auch in diesem bekannten Fall stellt eine parallel an das Wechselstromnetz angeschlossene dreiphasige Kondensatorbatterie kapazitive Blindleistung zur VerfUgung. Die Stromrichterventile sind im bekannten Fall unmittelbar an das Wechselstromnetz angeschlossen, so daß sie entsprechend zu bemessen sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von einer Schaltungsanordnung mit Stromrichtertransformator und den weiteren eingangs beschriebenen Merkmalen, steuerbare Stromrichterventile, insbesondere Thyristoren, einsetzen zu können, deren Freiwerdezeiten nicht extrem niedrig sein müssen. Weiterhin soll es die Schaltungsanordnung gestatten, Blindströme mit einstellbarer Kurvenform zu erzeugen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß erfindungsgemäß als Stromrichter-Stellglied an die Sekundärwicklungen 3edes sekundären Wicklungssystems netzgefUhrte Stromrichter-BrUckenschaltungen angeschlossen sind, die gleichstromseitig miteinander und mit einer Glättungsdrosselspule in Reihe geschaltet sind, wobei die Gleichstromkreise aller Sekundärsysteme gleichinnig in Reihe zu einem geschlossenen Kreis verbunden sind.
  • Dabei sind zwei Ausführungsformen möglich: In einer ersten Ausführungsform ist an 3eweils eine Sekundärwicklung eine Einphasen-Brückenschaltung angeschlossen.
  • In einer zweiten Ausführungsforin ist an die Phasenleiter eines jeden der sekundären dreiphasigen Wicklungssysteme, die Jeweils für sichin Sternschaltung verbunden sind, ein Stroirichter-Ventilsatz in Drehstrombrückenschaltung angeschlossen, der zusätzlich ein viertes Ventil-Zweigpaar aufweist, dessen Wechselstromanschluß mit mit dem Nullpunkt des zugehörigen Wicklungssystems verbunden istj.
  • Vorteilhaft ist es mit beiden Ausführungsformen mit den Stromrichter-BrUckenschaltungen in Verbindung mit der dreiphasigen Kondensatorbatt erie und entsprechender Regelungseinrichtung möglich, Blindströme zu liefern, die einem vorgegebenen Sollwert schnell und mit guter Näherung folgen.
  • Zur Lieferung von Leistungsschwingungen von doppelter Netsfrequenz ist zweckmäßig ein auf diese Frequenz abgestliater Parallelresonanzkreis aus einer Drosselspule und einem tondensator in den Gleichstromkreis eingefugt.
  • Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Steuer-und Regeleinrichtung für die vorbeschriebenen Schaltungsanordnungen anzugeben, die die vorgenannten Bedingungen für die Liefe rung der Blindströme erfüllt. Diese Steuer- und Regeleinrichtung stellt den schwachstromtechnischen Bestandteil der Schaltungsanordnung dar, und es ist als bekannt vorauszusetzen, daß auch die Einrichtung gemäß DT-OS 23 29 287 eine Steuer- oder Regelt in richtung zur Kompensation der Blindleistungsbelasttng aufweist.
  • Für die Lösung dieser Aufgabe wird auf die bereits erwähnte ältere Patentanmeldung P 26 44 682.2 hingewiesen. Die Lösung besteht darin, daß erfindungsgemäß ein Sollwertgeber und eine Einrichtung zur Ventilüberwachung und -steuerung vorgesehen sind wobei die drei Ströme der Transformator-Primärwicklungen unabhängig voneinander durch Mehrstufen-Steuerung vorgegebenen Sollwerten angenähert werden, daß die Zahl der Schaltstufen einer Polarität mit der Zahl der Sekundärsysteme des Stromrichtertranformators übereinstimmt, daß bei Überschreitung einer positiven Schaltgrenze bzw. bei Unterschreitung einer negativen Schaltgrenze durch den Stromsollwert eine Ventil strecke über die Einrichtung zur Ventilüberwachung und -steuerung gezündet wird, die mit der Transformatorsekundärwicklung der zugehörigen Phase verbunden ist und an der die Sperrspannung gerade in Durchlaßrichtung wirkt, wenn die Vorzeichen von Netzspannung und der zeitlichen Ableitung des Stromsollwertes übereinstimmen.
  • WeitereAusgestaltungen der Steuer- und Regeleinrichtung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind in den vorstehenden Ansprüchen 6 bis 11 gekennzeichnet. Vorzugsweise ist neben der vorbeschriebenen Blindstromsteuerung ein Gleichstromregelkreis vorgesehen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit Einphasen-Brückenschaltung und Steuer- sowie Regelungseinrichtung, wobei nur die Ausführung für eine Phase dargestellt ist, Fig. 2 Zeitverläufe der Ströme und Spannungen in der Schaltung gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine Ausführungsform der Schaltungsanordnung mit dreiphasigen Sekundärwicklungen in Sternschaltung und mit an dieselben angeschlossenen Drehstrombrückenschaltungen und Fig. 4 Zeitverläufe von Strömen und Spannungen der Schaltungsanordnung nach Fig. 3.
  • In Fig. 1 ist eine Phase der Schaltungsanordnung dargestellt, wobei ein Stromrichtertransformator beispielsweise vier gleiche Sekundärwicklungen 1 bis 4 und eine Primärwicklung 5 aufweist.
  • Die Primärwicklung 5 liegt mit den weiteren nicht dargestellten Primärwicklungen des Stromrichtertransformators in Dreieckschaltung. Parallel zur Primärwicklunliegt ein Kondensator 6, der so bemessen wird, daß sich bei Anschluß an die Netzspannung ein Strom ergibt, dessen Scheitelwert etwa so groß ist wie der größte Augenblickswert des zu kompensierenden Stromes. An die vorzugsweise gleichen Sekundärwicklungen 1 bis 4 sind in Einphasen-Brückenschaltung vier Ventilsätze angeschlossen mit Stromrichterventilen der Ventilstrecken 11; 13; 14; 16 und 21; 23; 24; 26; und 31; 33; 34; 36 sowie 41; 43; 44; 46. Vier gleiche auf der Gleichstromseite der Einphasenstromrichter an-Schlossene ge/ Glättungsdrosselwicklungen 10; 20; 30 und 40 können auf einem gemeinsamen Eisenkern angeordnet werden. Alle vier Einphasenstromrichter werden gleichstromseitig in Reihe geschaltet und bilden gemeinsam einen Kurzschlußkreis.
  • Die Stxerungseinrichtung für diese Schaltungsanordnung besteht aus einem Sollwertgeber 50, dessen Ausgang 50a mit dem Ausgangssignal mit einer Vergloichsstelle 51 verbunden ist. Die Vergleichsstelle 51 ist ausgangsseitig an eine Einrichtung zur Ventil Überwachung und -steuerung 54 angeschlossen. Diese Einrich-54 über eine Meßeinrichtung 55 tung/ überwacht/Strom und Spannung jeder Ventilstrecke, z.B.
  • Eingänge 11a und 11b, und bildet zum anderen über einen entsprechenden Steuersatz die Steuerbefehle für die Ventile 11, 13, 14, 16 und 21, 23, 24, 26 und 31, 33, 34, 36 sowie 41, 43, 44, 46. Derartige Einrichtungen sind in anderen Zusammenhängen allgemein bekannt, z.B. aus der DT-OS 24 41 962 eine Einrichtung zur Überwachung der Sperrspannung, allerdings ausschließlich ztm Thyristorschutz im Zusamrnenhang einer HGU-Anlage.
  • Weiterhin ist ein Regelkreis mit einem Gleichstromregler 60 vorgesehen, der den über einen Meßwertaufnehmer 61 erfaßten Gleichstrom id konstant hält und bei Differenzen zwischen Soll - Idsoll und Ist5sert id des Gleichstromes vor?jeichenrich tig einen Wirkstromsollwert iwsoll vorgibt, der dem von der Blindstromregelung abgeleiteten Sollwert iqsoll für den Strom in der Primärwicklung 5 des Stromrichtertransformators hinzugefUgt wird. Der Wert des Gleiohstromes ist so groß zu wählen, daß bei symmetrischer Aus steuerung aller Ventilstrecken 11 .. 46 der Strom i in der Primärwicklung 5 etwa q so groß ist wie der Scheitelwert des Kondensatorstromes.
  • Nachfolgend soll die Wirkungsweise der gesamten Schaltungsanordnung bei der näherungsweisen Erzeugung eines gewUnschten Blindstromverlaufes am Beispiel von Fig. 2 näher erläutert werden.
  • Kurve 1 stellt die sinusförmig verlaufende Spannung URS dar, Kurve 2 den durch die übergeordnete Kompensations-Steuereinrichtung 50 vorgegebenen Sollwert lqsoll des von der Transformator-wicklung 5 aufzunehmenden Stromes. Fließt bei einer Stromrichterbrücke der Gleichstrom id über zwei diagonal gegenüberliegende Ventile* z.B 13 und 11, so fließt der Gleichstrom id auch über die zugehörige Sekundärwicklung, z.B. 1, des Transformators, was einen entsprechenden Strom iq in der Primärwicklung 5 zur Folge hat. Fließt der Gleichstrom id dagegen im sogenannten Freilaufbetrieb über zwei benachbarte, mit demselben Transformatoranschluß verbundene Ventile, z.B. 13 und 14, so bleibt die zugehörige Transformatorwicklung , z.B. 1, stromlos und leistet daher auch keinen Beitrag zum Primärstrom iq. Bei konstantem Gleichstrom id sind daher unter Berücksichtigung des Vorzeichens neun verschiedene Werte von - 100 % bis + 100 % für den Strom iq der Primärwicklung 5 möglich, je nachdem wieviele der vier BrUcken sich gerade im Freilaufbetrieb befinden. Soll in der Primärwicklung 5 der größte Strom iq, mit 100 % bezeichnet, fließen, darf keine Brücke im Freilauf arbeiten. Arbeiten dagegen alle Brücken im Freilauf, beträgt der Primärstrom O %.
  • In Fig. 2 sind die möglichen Werte des Primärstromes i als dünne Parallelen zur Zeitachse eingetragen. Zu Beginn des dargestellten Zeit *tervaisi der Stromsollwert qsoll nur klein.
  • Der Stromistwert (stark ausgezogene Stufenkurve 3) beträgt O %; alle Brücken arbeiten im Freilauf, leitend sind die Ventile 13; 14 und 23; 24 und 33; 34 und 43; 44. Im unteren Teil von Fig. 2 ist der leitende Zustand eines Ventils durch eine durchgezogene Linie gekennzeichnet. Beginn und Ende des Leitzustandes sind durch Querstriche hervorgehoben. Im Zeitpunkt a überschreitet der Sollwert i qsoll des Primärstromes iq die Schaltgrenze +12,5% die mitten zwischen den möglichen Istwerten des Primärstromes i von 0 % und 25 % liegt. Dies kann durch den Vergleicher 51 festgestellt werden, dem ja die Variable iqsoll vorgegeben wird, oder durch verschiedene Schwellwertglieder (nicht dargestellt). In bekannter Weise wird das Überschreiten des Shalt wertes durch die Steuereinrichtung 54 erfaßt, die dann die Zündung der Ventilstrecke 11 bewirkt. Mit Hilfe der in diesem Augenblick positiven Netzspannung uRs ko lut tiert der Gleichstrom vom Ventil 14 auf das Ventil 11, der Gleichstrom id fließt jetzt über die Sekundärwicklung 1 des Transformators, der Primärstrom i hat jetzt den Wert + 25 %.
  • Entsprechend werden in den Augenblicken b und c die Ventile 21 und 31 gezündet, nach dem Zeitpunkt c hat der Primärstrom iq den Wert 75 %. Da der Sollwert iqsoll den Grenzwert von 87,5 % nicht überschreitet, bleibt die vierte Brücke im Freilaufbetrieb. Im Zeitpunkt d unterschreitet der Sollwert iqsol1 die Grenze von 62,5 %, die an die Wicklung 1 angeschlossene BrUcke wird durch Zünden des Ventils 16 wieder in den Freilauf gebracht. Der Gleichstrom kommutiert dabei mit Hilfe der inzwischen negativ gewordenen Spannung uRS vom Ventil 13 auf das Ventil 16. Entsprechendes geschieht in den Zeitpunkten e und f; von f bis g sind alle Brücken wieder im Freilaufzustand.
  • Im Zeitpunkt g wird durch Zünden des Ventils 46 der Gleichstrom id in negativer Richtung über die Wicklung 4 geführt, der Primärstrom nimmt den Wert - 25 % an. Die Auswahl der zu zündenden Ventile 11 ... 46 erfolgt nach folgender Regel: Soll der Primärstrom 19 q unter Beachtung des Vorzeichens vergrößert werden, d.h. in positiver Richtung ansteigen, dann muß ein Ventil mit ungerader Bezeichnungsziffer gezündet werden. Sind zu diesem Zeitpunkt mehrere Ventile mit ungerader Bezeichnungsziffer stromlos, wird dasjenige Ventil gezündet das am längsten stromlos ist. Soll der Primärstrom verkleinert werden, wird ein Ventil mit gerader Bezeichnungsziffer gesundes Um den Gleichstrom id konstant zu halten, wird mit Hilfe des Gleichstromreglers 60 in bekannter Weise ein Wirkstromsollwert iwsoll gebildet, der dem Blindstromsollwert iq80ll* des Primärstromes hinzugefügt wird. Wie Fig. 2 zeigt, folgt der Istwert iq des Primärstromes schnell und mit geringem Fehler seinem resultierendem Sollwert iq50ll. Der Wirkanteil des Primärstromes i stellt sich bei der beschriebenen Anordnung selbständig so ein, daß gerade alle Verluste in Transformator, Drosseln und Ventilen gedeckt werden.
  • Die an der in Fig. 1 einphasig dargestellten Anordnung erläuterte Wirkungsweise ändert sich nicht, wenn die Stromrichterbrücken aller drei Phasen - der in der Regel dreiphasigen Anordnung - zu einem einzigen Gleichstromkreis in Reihe geschaltet werden. Dabei ist es zweckmäßig, zunächst drei Brücken, die in verschiedenen Phasen liegen, unmittelbar in Reihe z#schalten, sodaß die die Summenspannung die eines sechspulsigen Stromrichters wird. Wenn die Summenspannung aller Stromrichterbrücken nicht zu hohe Werte annimmt, kann auf die Aufteilung der Glättungsdrosselwicklungen verzichtet werden. Die Primärwicklungen 5 der dreiphasigen Anordnungen werden,wie bereits erwähnt, in Dreieck-Schaltung betrieben.
  • Um den Aufwand der dreiphasigen Anordnung zu senken, wird in einer Weiterführung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, anstelle der Einphasenstromrichter eine besondere Form eines dreiphasigen Stromrichters anzuwenden. Diese Möglichkeit ist in Fig. 3 dargestellt. Parallel zu einer dreiphasigen Kondensatorbatterie 6 liegt die im Dreieck geschaltete Primärwicklung 5 eines Dreiphasen-Transformators, der vier gleiche Sekundärwicklungen 1...4 be- Die Sekundärwicklungen sind sterngeschaltet. Die an die Wicklungsenden angeschlossenen Leiter sind mit R, S, T bezeichnet, die Nullpunktleiter mit N. An die vier Leiter jeder Sekundärwicklung 1 ... 4 ist Je ein Stromrichter-Ventilsatz in Vierphasen-Brückenschatung angeschlossen, die Schaltung kann auch als Drehstrombrtlcke mit zwei gesteuerten Nullanoden bezeichnet werden. Die Zugehörigket der Ventile zu den ter verschiedenen Zweigen ist durch die Buchstaben R, S, T und N gekennzeichnet, die Zugehörigkeit zu den 8 verschiedenen Kommutierungsgruppen durch die Ziffern 11; 12; 21; 22; 31; 32; 41;42. Gleichstromseitig sind alle vier Brückenschaltungen in Reihe geschaltet, der Stromkreis enthält noch eine GlSttungs-Drosselßpule 9 und einen Parallelresonanzkreis mit einer Drosselspule 7 und einem Kondensator 8. Die Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises ist gleich der doppelten Netzfrequenz zu wählen. Die Regeleinrichtung entspricht der anhand von Fig. 1 beschriebenen, wobei neben den Meßeinrichtungen 55 zur Erfassung der Stromlosigkeit der Ventile entsprechende für die Nullventile vorhanden sind.
  • Fig. 4 zeigt, wie es mit dieser Anordnung möglich ist, die Ströme der Primärwicklung 5 des Transformators einem vorgegebenen Sollwert schnell und mit vergleichsweise geringem Fehler anzupassen. In Fig. 4 stellen die dünn ausgezogenen, stetig verlaufenden Kurven die Sollwerte iRsoll, iSsollg iTsoll der primärseitigen Wicklungsströme dar, dieitreppenförmig verlaufenden Kurven die Istwerte iR is, iT dieser Ströme. Die Leitzeiten der einzelnen Ventile 12 .. 41 gehen aus dem unteren Teil der Fig. 4 hervor. Die vier unterschiedlichen Zweige R, S, T, N sind durch unterschiedliche Stricharten gekennzeichnet, die acht verschiedenen Kommutierungsgruppen durch die zugeordneten Ziffern 11 ... 42. Die Zündung der einzelnen Ventile erfolgt nach folgenden Regeln: 1. Soll der Betrag eines Primärstromes mit positivem Augenblickswert vergrößert werden, so ist ein an einem Phasenleiter der betreffenden Phase angeschlossenes Ventil aus einer Kommutierungsgruppe mit ungerader Bezeichnungiziffer zu zünden. Sind zu diesem Zeitpunkt mehrere Ventile dieser Art stromlos, wird das Ventil derjenigen Eommutierungsgruppe gezündet, deren Nullanodenventil die längste Brennzeit aufweist.
  • 2. Soll der Betrag eines Primärstromes iR, iS oder iT mit positivem Augenblickswert verkleinert werden, so ist das an einen Nulleiter angeschlossene Ventil einer Eommutierungsgruppe mit ungerader Bezeichnungsziffer zu zünden.
  • Sind zu diesem Zeitpunkt mehrere Ventile dieser Art stromlos, wird das Ventil derjenigen Kommutierungsgruppe gezündet, deren der betrachteten Phase zugehöriges Ventil die längste Brennzeit aufweist. Für Primärströme mit gerade negativen Augenblickswerten gelten gleiche Regeln, nur daß anstelle der Kommutierungsgruppe mit ungeraden Bezeichnungsziffern solche mit geraden Bezeichnungsziffern auszuwählen sind. Das Beispiel in Fig. 4 zeigt ein System von primären Wicklungsströmen mit starker Unsymmetrie.
  • Mit einem symmetrischen Spannungssystem bilden die Mit-Komponenten des unsymmetrischen Stromsystems eine zeitlich konstante Leistung, die Gegen-Komponenten eine mit der doppelten Netzfrequenz schwingende Wechselleistung.
  • Der Parallelresonanzkreis ermöglicht es,diese Wechselleistung aus dem Gleichstromkreis 7, 8 ohne merkliche Pulsation des Gleichstromes id zu liefern.
  • Leerseite

Claims (11)

  1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung nach Größe und Kurvenform schnell verinderbarer Blindstrdme mit einem am zu beeinflussenden dreiphasigen Wechselstromnetz liegenden Stromrichtertransformator und einem Stromrichter-Stellglied, mittels des sen steuerbarer Stromrichterventile gleiche Sekundärwicklungen des Stromrichtertransformators eingeschleift oder im Freilaufbetrieb5Dwegr§n, mit einer parallel an daß Wechselstromnetz angeschlossenen dreiphasigen Kondensatorbatterie zur Bereitstellung einer vorbestimmten Kompensationsblindleistung und mit einer Steuer- oder Regeleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß als Stromrichter-Stellglied an die Sekundärwicklungen (1 bis 4) Jedes sekundären Wicklungssystems netzgeftlhrte Stromrichterbruckenschaltungen angeschlossen sind, die gleichstromseitig miteinander und mit einer Glättungsdrosselspule (10, 20, 30, 40; 9) in Reihe geschaltet sind, wobei die Gleichstromkreise aller Sekundärsysteme gleichsinnig in Reihe zu einem geschlossenen Kreis verbunden sind.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Jeweils eine Sekundärwicklung (1 bis 4) eine Einphasen-Brückenschaltung angeschlossen ist.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Phasenleiter eines jeden der sekundären dreiphasigen Wicklungssysteme (1 bis 4), die fUr sich jeweils in Sternschaltung geschaltet sind, ein Stromricht;er-Ventilsatz (11, 12; 21, 22; 31 32; 41, 42) in Drehstronibrückenschaltung angeschlossen ist, der zusätzlich ein viertes Ventilzweipear aufweist, dessen Wechselstromanschluß mit dem Nullpunkt des zugehörigen sekundären Wicklungssystems (1, 2, 3 bzw. 4) verbunden ist.
  4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lieferung von Leistungsschwingun£'cn von doppelter Netzfrequenz ein auf diese Frequenz abgestlftei' Parallelresonanzkreis in den Gleichstromkreis eingefügt ist der aus einer Drosselspule (7) und einem Kondensator (8) besteht.
  5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sollvertgeber (50), ein Vergleicher (51) und eine Einrichtung (54) zur Ventilüberwachung und -steuerung vorgesehen sind, wobei die drei Ströme der Transformator-Primärwicklungen (5) unabhängig voneinander durch Mehrstufen-Steuerung vorgegebenen Sollwerten angenähert werden, daß die Zahl der Steuerstufen einer Polarität mit der Zahl der Sekundärsysteme (1 bis 4) des Stritrichtertransformators übereinstimmt, daß bei Uberschreiten einer positiven Schaltgrenze bzw. bei Unterschreitung einer negativen Schaltgrenze durch den Stromsollwert mittels eines Vergleichers (51) eine Ventilstrecke über die Einrichtung zur Ventilüberwachung und -steuerung (54) gezündet wird, die mit der Transformatorsekundärwicklung (1, 2, 3 bzw. 4) der zugehörigen Phase verbunden ist und an der im Vergleichszeitpunkt positive Sperrspannung liegt, wenn die Vorzeichen von Netzspannung und der zeitlichen Ableitung des Stromsollwertes über einstimmen.
  6. 6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1, 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterschreitung einer positiven Schaltgrenze bzw. bei Überschreitung einer negativen Schaltgrenze durch den Stromsollwert mittels eines vorgeschalteten Vergleichers (51) Uber die Steuereinrichtung (54) die Zündung der Ventilstrecke veranlaßt wird, die mit einer Transformatorwicklung (1, 2, 3 bzw. 4) der zugehörigen Phase verbunden ist und an der im Vergleichs zeitpunkt positive Sperrspannung liegt, wenn die Vorzeichen von Netzspannung und der zeitlichen Ableitung des Stromsollwertes übereinstimmen.
  7. 7. Schaltungsanordnung nach den Anspruche 1, 2 und 5, gekennzeichnet durch Meßeinrichtungen (55), die die Dauer der Stromlosigkeit einer Jeden Ventilstrecke erfassen und über die Steuereinrichtung (54) dieJenige mit positiver Sperrspannung beanspruchte Ventilstrecke (11 .. 46) finden, die den größten Meßwert fUr die Zeit der Stromlosigkeit aufweist
  8. 8. Schaltungsanordnung nach den AnsprUchen 1, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterschreitung einer positiven Schaltgrenze bzw. bei Überschreitung einer negativen Schaltgrenze durch den Stromsollwert mittels des Vergleichers (51) Uber die betroffene Steuereinrichtung (54) die Zündung der Ventilstrecke veranlaßt wird, die mit einem Nullpunkt der Transformatorsysteme verbunden ist und an der poeitive Sperrspannung liegt, wenn die Vorzeichen von Netzspannung und der zeitlichen Ableitung des Stromsollwertes übereinstimmen.
  9. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Meßeinrichtungen (55), die die Dauer der StromfUhrung der mit den Phasenleitern verbundenen Ventilzweige erfassen und die Zündung derjenigen mit positiver Sperrspannung beanspruchten Ventilstrecke veranlassen, die zu der tommutierungsgruppe gehört, in der das Ventil mit dem größen MeB-wer fiir die Stromfiihrung aller Ventile der betreffenden Phase liegt.
  10. 10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8 oder folgenden, gekennzeichnet durch Meßeinrichtungen, die die Dauer der Stromführing der mit den Nullpunktleitern verbundenen Venntilzweige erfassen und die Zündung derjenigen mit positiver Sperrspannung beanspruchten Ventilstrecke veranlassen, die zu der Kommutierungsgruppe gehört, in der das Nullventil mit dem größten Meßwert fir die Stromführung liegt.
  11. 11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder folgenden, gekeniizeichnet durch einen Gleichstromregler (60), der den Gleichstrom id konstant hält und bei Differenzen zwischen Soll-und Istwert des Gleichstromes vorzeichenrichtig einen Wirkstromsollwert iwsoll vorgibt, der dem von der Blindstrom- 1 Steuerung abgeleiteten Sollwert iqsoll für den Strom in der Primärwicklung (5) des Stromrichtertransformators hinzugefügt wird.
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