DE9416048U1 - Vorrichtung zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute eines selbstgeführten Wechselrichters - Google Patents
Vorrichtung zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute eines selbstgeführten WechselrichtersInfo
- Publication number
- DE9416048U1 DE9416048U1 DE9416048U DE9416048U DE9416048U1 DE 9416048 U1 DE9416048 U1 DE 9416048U1 DE 9416048 U DE9416048 U DE 9416048U DE 9416048 U DE9416048 U DE 9416048U DE 9416048 U1 DE9416048 U1 DE 9416048U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- point
- inverter
- phase
- capacitive storage
- self
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 15
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 9
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 6
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
- H02M7/49—Combination of the output voltage waveforms of a plurality of converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
- H02J3/1821—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators
- H02J3/1835—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control
- H02J3/1842—Arrangements 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
- H02J3/1857—Arrangements 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 wherein such bridge converter is a multilevel converter
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0095—Hybrid converter topologies, e.g. NPC mixed with flying capacitor, thyristor converter mixed with MMC or charge pump mixed with buck
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
- H02M7/4835—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
- H02M7/4837—Flying capacitor converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
- H02M7/487—Neutral point clamped inverters
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/20—Active power filtering [APF]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
S 3607
Beschreibung
Vorrichtung zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute
eines selbstgeführten Wechselrichters 5
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute eines selbstgeführten
Wechselrichter mit kapazitivem Speicher.
Für Blindleistungs-Kompensationseinrichtungen, die einen selbstgeführten Wechselrichter mit einem kapazitiven Speicher
aufweisen, sind die Bezeichnungen "Static Var Generator (SVG)", "Advanced Static Var Compensator (ASVC)" oder "Static
Condenser (STATCON)" gebräuchlich. Mittels des selbstgeführten Wechselrichters, der die Gleichspannung eines kapazitiven
Energiespeichers (Kondensator) in eine Wechselspannung umformt und über einen Transformator (Reaktanz) an einen Netzknoten
angeschlossen ist, kann Grundschwingungs-Blindleistung bereitgestellt oder abgeführt werden.
Aus dem Aufsatz "A Comparison of Different Circuit Configurations for an Advanced Static Var Compensator (ASVC)", abgedruckt
in "PESC 92 Record; 23rd Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference Toledo, Spain", 1992, Seiten 521
bis 529, ist eine Blindleistungs-Kompensationseinrichtung bekannt. Dieser Aufsatz stellt mehrere ASVC-Schaltungen vor und
vergleicht sie miteinander. Die Basisschaltung eines ASVCs besteht aus einem dreiphasigen Wechselrichter mit einem kapazitiven
Speicher, wobei dieser Wechselrichter mittels eines Transformators an einem Netzknoten angeschlossen ist.
Als Wechselrichter wird entweder ein■Zweipunkt-Wechselrichter
oder ein Dreipunkt-Wechselrichter verwendet. Diese Wechselrichter werden mittels einer Grundschwingungsfrequenz-Modulation
(Vollblocksteuerung) gesteuert, wobei die erreichbare
• ·
8ft 8 3 &dgr; &Ogr; &Zgr;
Grundschwingungs-Blindleistung bei einem Dreipunkt-Wechselrichter
größer ist als bei einem Zweipunkt-Wechselrichter. Außerdem sind die 5. und 7. Harmonische minimal, wenn der
Winkel &bgr; (Winkelbereich für das Nullpotential) gleich &pgr;/12 ist. Außerdem werden in diesem Aufsatz ASVC-Schaltungen
untersucht, die aus zwei Zweipunkt- bzw. Dreipunkt-Wechselrichtern
bestehen, wobei unterschiedliche Transformatoren verwendet werden. Mittels dieser Schaltungen sollen die
Pulszahl und die Verzerrung des Phasenstromes verringert werden. Durch die Erhöhung der Pulszahl erhält man eine
höhere Grundschwingungsleistung.
Der Tabelle 3 und den Figuren 10 bis 16 dieses Aufsatzes kann man entnehmen, welche der in Figur 8 dieses Aufsatzes gezeigten
Schaltungsvarianten eines ASVCs optimal in bezug auf Oberschwingungen ist. Ein Vergleich zeigt, daß die Schaltungsvarianten
&eegr; und &ogr; die höchste Grundschwingungsausbeute aufweist. Dies wird jedoch nur dann erreicht, wenn zwei Dreipunkt-Wechselrichter
jeweils mit einem kapazitiven Speicher 0 und einem Transformator mit zwei in Reihe geschalteten Primärwicklungen
und zwei Sekundärwicklungen in unterschiedlichen Wicklungsschaltungen verwendet werden.
In dem Aufsatz "Development of a Large Static Var Generator Using Self-Commutated Inverters for Improving Power System
Stability", abgedruckt in "IEEE Transactions on Power Systems", Vol. 8, No. 1, February 1993, Seiten 371 bis 377,
wird ein "Static Var Generator (SVG)" für 80 MVA vorgestellt. Dieser 80 MVA SVG besteht aus acht Wechselrichtern, deren
0 Brückenzweige jeweils aus sechs in Reihe geschalteten abschaltbaren Thyristoren (GTO) bestehen, die jeweils die
gleiche Ausgangsspannung erzeugen, jedoch untereinander
jeweils um 7,5 ° elektrisch verschoben sind. Für diese Phasenverschiebung wird ein spezieller Transformator mit acht
Primär- und acht Sekundärwicklungen benötigt. Dieser spe-
#63807
zielle Transformator wird mittels eines Haupttransformators an ein Hochspannungsnetz angeschlossen. Dieser Transformatoraufbau
benötigt einen Teil der bereitgestellten Blindleistung. Somit erhält man eine Pulszahl von 48 und damit eine
Verbesserung der Grundschwingungsleistung. Auch bei dieser Blindleistungs-Kompensationseinrichtung (SVG) wird eine Verbesserung
der Grundschwingungsleistung nur mit Hilfe von mehreren Wechselrichtern und einem speziellen Transformator erreicht,
jedoch die Grundschwingungsausbeute pro Schalteinrichtung des Wechselrichters wird nicht erhöht.
Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Grundschwingungsausbeute
(Leistung pro Schaltelement) besteht darin, einen Mehrpunkt-Wechselrichter zu verwenden. Im Aufsatz "A
High Voltage Large Capacity Dynamic Var Compensator Using Multilevel Voltage Source Inverter", abgedruckt in "PESC'92
Record, 23rd Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference Toledo, Spain", 1992, Seiten 538 bis 545, wird ein
Fünfpunkt-Wechselrichter eines SVCs im einzelnen vorgestellt.
Durch die Verwendung eines Mehrpunkt-Wechselrichters verbessert sich die Grundschwingungsausbeute bei der vom Wechselrichter
erzeugten Wechselspannung.
Eine weitere Verbesserung kann erreicht werden, wenn zwei Fünfpunkt-Wechselrichter mittels eines Transformators gemäß
des zuerst genannten Aufsatzes verwendet wird.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Grundschwingungs-Leistungsausbeute
eines selbstgeführten Wechselrichters, insbesondere einer Blindleistungs-Kompensationseinrichtung
mit einfachen Mitteln zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Ausgänge des selbstgeführten Wechselrichters mit der Vorrichtung versehen sind, die pro Phase wenigstens eine ein-
G 3 6 Q 7
phasige Kaskade aufweist, die aus einem kapazitiven Speicher und einer Schalteinrichtung besteht, mit der der kapazitive
Speicher beliebig in die Phase geschaltet oder aus dieser geschaltet werden kann.
5
5
Durch diese vorgeschaltete Vorrichtung kann pro Phase wenigstens ein weiterer kapazitiver Speicher in den Strompfad
einer Phase geschaltet werden und damit eine stufenweise Erhöhung der Leiter-Mittelpunkt-Spannung des Wechselrichters
erreicht werden. Durch geeignete Wahl des Zeitpunktes (Winkel) der Zuschaltung, kann die Erzeugung höherer Harmonischer
minimiert werden. Dadurch wird die Ausnutzung des verwendeten Wechselrichters verbessert (Erhöhung des Leistungsausbeute),
ohne dabei einen speziellen Transformator und weitere Wechselrichter zu verwenden.
Besteht die Vorrichtung pro Phase aus mehreren Kaskaden, so können mehrere kapazitive Speicher in den Strompfad einer
Phase geschaltet werden, wodurch die Leiter-Mittelpunkt-Spannung mehrere Spannungsstufen aufweist. In Abhängigkeit
der Stufenzahl, d.h. der Anzahl der Kaskaden der Vorrichtung, und der Zeitpunkte der Zuschaltung dieser Kaskaden wird
einerseits die Grundschwingungsausbeute der Leiter-Mittelpunkt-Spannung erhöht und andererseits die Verzerrung des
5 Phasenstromes verringert.
Diese Vorrichtung kann bei einem Zweipunkt-, Dreipunkt- oder Mehrpunkt-Wechselrichter verwendet werden. Der Aufbau der
einzelnen Kaskaden der Vorrichtung ist unabhängig von der 0 Punktzahl des Wechselrichters. Das heißt, daß ein und dieselbe
Kaskade unabhängig vom verwendeten Wechselrichter eingesetzt werden kann.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung be-5
steht diese pro Phase aus zwei Kaskaden, die zu einer Bau-
&dgr; 3 5 ÜI
» &igr;
einheit zusammengefaßt sind. Durch diese Ausführungsform kann
pro Phase ein kapazitiver Speicher eingespart werden, da die Schalteinrichtung der beiden Kaskaden auf einen kapazitiven
Speicher zurückgreifen.
5
5
Als kapazitiver Speicher wird wenigstens ein Kondensator verwendet.
Die Ausgestaltung des kapazitiven Speichers ist unabhängig vom Typ des Wechselrichters, d.h. bei einem Zweipunkt-Wechselrichter
bzw. bei einem Dreipunkt-Wechselrichter bzw. bei einem Fünfpunkt-Wechselrichter kann ein und dieselbe Kaskade
verwendet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im folgenden naher erläutert:
Figur 1 zeigt ein Prinzipschaltbild eines Dreipunkt-Wechselrichters
mit vorgeschalteter erfindungsgemäßer Vorrichtung, die
0 Figur 2 zeigt in einem Diagramm über dem Winkel eine
Leiter-Mittelpunkt-Spannung eines Dreipunkt-Wechselrichters
ohne erfindungsgemäße Vorrichtung, die
Figur 3 zeigt in einem Diagramm über dem Winkel eine Leiter-Mittelpunkt-Spannung eines Dreipunkt-Wechselrichters
mit erfindungsgemäßer Vorrichtung, die
Figur 4 zeigt die Realisierung einer Schalteinrichtung der Vorrichtung gemäß Figur 1 als Dreipunkt-Modul, die
Figur 5 zeigt einen vorteilhaften Aufbau einer Kaskade der
Vorrichtung gemäß Figur 1, wobei die 0 Figur 6 die Realisierung einer Schalteinrichtung nach
Figur 5 als Zweipunkt-Modul veranschaulicht, die Figur 7 zeigt die Zusammenfassung zweier Kaskaden einer
Phase der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei in der
3607
Figur 8 in einer Tabelle eine mögliche Abfolge von Schaltzustände dargestellt ist, in
Figur 9 sind in einem Diagramm über dem Winkel &udigr;- die drei
Leiter-Mittelpunkt-Spannungen eines Dreipunkt-Wechselrichters mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
dargestellt, wobei die
in einem Diagramm eine Leiter-Sternpunkt-Spannung eines Wechselrichters mit der Vorrichtung zeigt und
die
in einem Diagramm die drei drehstromseitigen
Leiter-Sternpunkt-Spannungen eines Wechselrichters mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung veranschaulicht
sind, wobei die
Figur 12 in einem Diagramm die drei drehstromseitigen Leiter-Sternpunkt-Spannungen eines bekannten
Dreipunkt-Wechselrichters zeigt.
Figur 10
Figur 11
Die Figur 1 zeigt ein Prinzipschaltbild eines selbstgeführten Wechselrichters 2 mit kapazitivem Speicher 4, beispielsweise
einer Blindleistungs-Kompensationseinrichtung, mit einer vorgeschalteten erfindungsgemäßen Vorrichtung 6. Die beispielhafte
Blindleistungs-Kompensationseinrichtung weist außerdem einen Transformator auf, mit dem der selbstgeführte Wechselrichter
2 an einem Netzknoten angeschlossen ist. Der Transformator und das Energieversorgungsnetz sind aus Übersichtlichkeitsgründen
nicht näher dargestellt. Wie eingangs schon erwähnt, wird mittels des selbstgeführten Wechselrichters 2,
der die Gleichspannung des kapazitiven Speichers 4 in eine Wechselspannung umformt und der über den nicht näher darge-0
stellten Transformator an einen Netzknoten angeschlossen ist, Grundschwingungs-Blindleistung bereitgestellt oder abgeführt.
Eine derartige Blindleistungs-Kompensationseinrichtung wird gemäß der eingangs genannten Veröffentlichung als "Advanced
Static Var Compensator (ASVC)" oder "Static Var Generator (SVG)" bezeichnet. Bei der hier dargestellten Ausführungsform
6 3 6 O 7
des selbstgeführten Wechselrichters 2 handelt es sich um einen Dreipunkt-Wechselrichter. Gemäß dem eingangs erwähnten
Aufsatz "A Comparison of Different Circuit Configurations for an Advanced Static Var Compensator (ASVC)" kann als selbstgeführter
Wechselrichter auch ein Zweipunkt-Wechselrichter vorgesehen sein. Ebenso kann als selbstgeführter Wechselrichter
der in dem eingangs genannten Aufsatz "A High Voltage Large Capacity Dynamic Var Compensator Using Multilevel Voltage
Source Inverter" vorgestellte Fünfpunkt-Wechselrichter oder allgemein ein Multilevel-Wechselrichter verwendet werden. Da
in den eingangs genannten Veröffentlichungen der Aufbau und
die Funktionsweise des selbstgeführten Wechselrichters eines ASVCs bzw. eines SVGs ausführlich beschrieben ist, wird an
dieser Stelle darauf verzichtet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 6, die zwischen dem selbstgeführten
Wechselrichter 2 und einen Transformator einer Blindleistungs-Kompensationseinrichtung geschaltet werden
kann, besteht pro Phase R bzw. S bzw. T aus wenigstens einer Kaskade 8. Jede Kaskade 8 besteht aus einem kapazitiven Speicher
10 und einer Schalteinrichtung 12. Mittels dieser Schalteinrichtung 12 kann der kapazitive Speicher 10 einer
Kaskade 8 in einer zugehörigen Phase R, S, T beliebig geschaltet oder aus dieser ausgeschaltet werden. Die in Figur 1
dargestellte Vorrichtung 6 weist pro Phase R, S, Tn Kaskaden
8 auf. Der dargestellte selbstgeführte Wechselrichter 2 ist als ein Dreipunkt-Wechselrichter ausgeführt. Ebenfalls ist
die Schalteinrichtung 12 dreipunktmäßig ausgeführt, und der Aufbau des kapazitiven Speichers 10 einer Kaskade 8 entspricht
dem Aufbau des kapazitiven Speichers 4 des selbstgeführten Wechselrichters 2. Im dargestellten Beispiel besteht
der kapazitive Speicher 4 bzw. 10 aus einer Reihenschaltung zweier Kondensatoren, die jeweils auf die halbe Zwischenkreisspannung
U^c geladen sind.
S&S36Ü7
Mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung kann man &eegr; weitere
kapazitive Speicher 10 in den Strompfad einer jeden Phase R, S, T der Blindleistungs-Kompensationseinrichtung beliebig
schalten, wodurch die Leiter-Mittelpunkt-Spannung UgRR (Figur
2) des selbstgeführten Wechselrichters 2 stufenweise erhöht wird. In Figur 3 ist die Leiter-Mittelpunkt-Spannung UgRRi in
einem Diagramm über eine Periode dargestellt. Diese Leiter-Mittelpunkt-Spannung UgRRi setzt sich zusammen aus der
Leiter-Mittelpunkt-Spannung UgRRQ des Wechselrichters 2 und
einem Anteil, der durch entsprechendes Schalten der Schalteinrichtung 12 der ersten Kaskade 8 aus der Spannung U0^0/2
des ersten Kondensators des kapazitiven Speichers 10 gewonnen wird. Die Höhe dieser Spannungsstufen hängt von der Ladespannung
des kapazitiven Speichers 4 und 10 des Wechselrichters 2 und der Kaskade 8 der Vorrichtung 6 ab.
Der Winkelbereich &egr; {Winkelbereich für das Nullpotential) entspricht dem Winkelbereich &bgr; der eingangs zuerst genannten
Veröffentlichung. In dieser Veröffentlichung wurde auf der
Seite 523 der Winkelbereich &bgr; mit &pgr;/12 angegeben, wodurch die 5. und 7. Harmonische minimal wird. Durch geeignete Wahl der
Winkel Sq, &i, ...,Zn kann die Erzeugung höherer Harmonischer
minimiert werden. Bei dem in Figur 3 dargestellten Verlauf der Leiter-Mittelpunkt-Spannung UgRR sind die Winkel &egr;&ogr;=&pgr;/24
und &egr;&igr;=3 · &pgr;/24.
Durch die Vorschaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 6
mit wenigstens einer Kaskade 8 pro Phase R, S, T nähert sich die Grundschwingung jeder drehstromseitigen Leiter-Stern-0
punkt-Spannung des selbstgeführten Wechselrichters 2 mit der Vorrichtung 6 einer Sinusform an, wobei diese Näherung mit
der Erhöhung der Anzahl der Kaskaden 8 der Vorrichtung verbessert wird. Somit erhält man ohne Verwendung weiterer Wechselrichter
2 eine höhere Grundschwingungsausbeute des verwendeten Wechselrichters 2. Durch die Erhöhung der Grundschwin-
• t · ·
G 3 6 O 7
gungsausbeute erhält man eine höhere Gesamtleistung des Wechselrichters
2, eine höhere Leistung pro Schaltelement des Wechselrichters 2 und eine Verringerung der höheren Harmonischen.
5
5
Wie bereits erwähnt, ist bei der Ausführungsform gemäß Figur
1 die Schalteinrichtung 12 jeder Kaskade 8 dreipunktförmig ausgeführt. Ebenfalls ist als selbstgeführter Wechselrichter
2 ein Dreipunkt-Wechselrichter vorgesehen. Als dreipunktförmige Schalteinrichtung 12 kann ein Dreipunkt-Modul
vorgesehen sein, dessen Realisierung die Figur 4 zeigt. Dieses Dreipunkt-Modul besteht aus einem Brückenzweig mit vier
abschaltbaren Leistungshalbleiter-Schaltern 14, beispielsweise abschaltbaren Thyristoren (GTO) mit zugehörigen Freilaufdioden
16, die mit Hilfe zweier Mittelpunktdioden 18, 20 ein Dreipunkt-Ventilzweig bilden. An den Anschlüssen &THgr;, MP und
MP, &thgr; sind jeweils ein Kondensator angeschlossen. Die Phase R bzw. S bzw. T wird an den Anschlüssen Ph und MP angeschlossen.
Der Aufbau eines derartigen Dreipunkt-Ventilzweigs ist
identisch mit einem Brückenzweig eines Dreipunkt-Wechselrichters. Durch die Ansteuerung der abschaltbaren Leistungshalbleiter-Schalter
14 kann jeweils einer der beiden Kondensatoren derartig in den Strompfad einer Phase zugeschaltet werden,
daß sich eine Leiter-Mittelpunkt-Spannung Ug^R gemäß
Figur 3 einstellt.
In Figur 5 ist eine vorteilhafte Ausführungsform einer Kaskade
8 der Vorrichtung 6 gemäß Figur 1 dargestellt. Diese vorteilhafte Kaskade 8 besteht aus einem kapazitiven Speicher
10 und einer Schalteinrichtung 12, die zwei Zweipunkt-Moduln 22 aufweist. Die Realisierung des Zweipunkt-Moduls 22 ist in
Figur 6 näher dargestellt. Dieser Zweipunkt-Ventilzweig besteht aus zwei abschaltbaren Leistungshalbleitern 14 mit zugehöriger
Freilaufdiode 16. Der Aufbau eines derartigen Zwei-5
punkt-Ventilzweigs ist identisch mit einem Brückenzweig eines
&iacgr;&ogr;
Zweipunkt-Wechselrichters. Mittels der beiden Zweipunkt-Moduln 22 kann der kapazitive Speicher 10 beliebig in einer
Phase geschaltet oder aus dieser geschaltet werden. Außerdem wird als kapazitiver Speicher 10 nur ein Kondensator benötigt.
In Figur 7 ist eine Baueinheit zweier Kaskaden 8 einer Phase dargestellt. Durch die Vereinigung zweier Kaskaden 8 zu einer
Baueinheit wird ein kapazitiver Speicher 10 einer Kaskade 8 eingespart. Figur 8 zeigt in einer Tabelle ein Beispiel für
eine mögliche Abfolge der Schaltzustände.
Bei der Verwendung einer Vorrichtung 6 mit zwei Kaskaden 8 gemäß Figur 7 pro Phase in Verbindung mit einem Dreipunkt-Wechselrichter
erhält man die drei Leiter-Mittelpunkt-Spannungen UgRR, UgRS und USRT' deren zeitliche Verläufe über
eine halbe Periode in einem Diagramm über dem Winkel &thgr; in der Figur 9 dargestellt sind. Die Figur 10 zeigt den zeitlichen
Verlauf einer Leiter-Sternpunkt-Spannung urq {Spannung
0 über einer Reaktanz des Transformators gegen den Sternpunkt des Transformators), wobei die Figur 11 die zeitlichen
Verläufe der drei Leiter-Sternpunkt-Spannungen urq, UgQ und
urpo in einem Diagramm zeigt. Die Spannung urq setzt sich
zusammen aus den drei Leiter-Mittelpunkt-Spannungen ugRR,
5 UgRg und ug^rp. Die Verläufe dieser Spannungen sind annähernd
sinusförmig. Das heißt, mittels einer Vorrichtung 6, die pro Phase jeweils zwei Kaskaden 8 aufweist, erhöht sich die
Grundschwingungsausbeute erheblich. Zum. Vergleich sind in der Figur 12 die Verläufe der Leiter-Sternpunkt-Spannungen urq,
ugQ und urpo eines herkömmlichen Dreipunkt-Wechselrichters
dargestellt.
Claims (11)
1. Vorrichtung (6) zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute
eines selbstgeführten Wechselrichters (2) mit kapazitiven Speichern (4), wobei die Ausgänge des selbstgeführten
Wechselrichters (2) mit der Vorrichtung (6) versehen sind, die pro Phase (R, S, T) wenigstens eine einphasige
Kaskade (8) aufweist, die aus einem kapazitiven Speicher (10) und einer Schalteinrichtung (12) besteht, mit der der kapazitive
Speicher (10) beliebig in die Phase (R bzw. S bzw. T) geschaltet oder aus dieser geschaltet werden kann.
2. Vorrichtung (6) nach Anspruch 1, wobei als Schalteinrichtung (12) zwei Zweipunkt-Moduln (22) vorgesehen sind.
3. Vorrichtung (6) nach Anspruch 1, wobei als Schalteinrichtung
(12) ein Dreipunkt-Modul vorgesehen ist.
4. Vorrichtung (6) nach Anspruch 1, wobei als kapazitiver Speicher (10) ein Kondensator vorgesehen ist.
5. Vorrichtung (6) nach Anspruch 1, wobei als kapazitiver Speicher (10) zwei gleich große Kondensatoren vorgesehen
sind.
6. Vorrichtung (6) nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, wobei
die einphasige Kaskade (8) aus einem Kondensator und zwei Zweipunkt-Moduln (22) besteht, wobei die beiden Zweipunkt-Moduln
(22) jeweils elektrisch parallel zum Kondensator ge-0 schaltet sind.
7. Vorrichtung (6) nach den Ansprüchen 1, 3 und 5, wobei die einphasige Kaskade (8) aus einem Dreipunkt-Modul und zwei
gleich großen Kondensatoren besteht, wobei diese beiden Kon-
&dgr; 3 &dgr; O 7
densatoren elektrisch in Reihe geschaltet sind und die Reihenschaltung mit dem Dreipunkt-Modul verknüpft ist.
8. Vorrichtung (6) nach Anspruch 1, wobei zwei Kaskaden (8) einer Phase (R, S, T) zu einer Baueinheit zusammengefaßt
sind.
9. Vorrichtung (6) nach den Ansprüchen 1, 3, 5 und 8, wobei
die Baueinheit aus zwei Dreipunkt-Moduln und zwei gleich großen Kondensatoren besteht, die elektrisch in Reihe geschaltet
sind, wobei die beiden Dreipunkt-Moduln jeweils elektrisch parallel zur Reihenschaltung geschaltet sind.
10. Vorrichtung (6) nach Anspruch 2, wobei als Zweipunkt-Modul
(22) ein Brücken-Ventilzweig, bestehend aus zwei abschaltbaren Leistungshalbleiter-Schaltern (14) mit zugehöriger
Freilaufdiode (16), vorgesehen ist.
11. Vorrichtung (6) nach Anspruch 3, wobei als Dreipunkt-
0 Modul ein Brücken-Ventilzweig, bestehend aus vier abschaltbaren
Leistungshalbleiter-Schaltern (14) mit zugehöriger Freilaufdiode (16) und zwei Mittelpunktdioden (18, 20), vorgesehen
ist.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9416048U DE9416048U1 (de) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | Vorrichtung zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute eines selbstgeführten Wechselrichters |
US08/512,595 US5673189A (en) | 1994-10-06 | 1995-08-08 | Device for increasing the power yield of the fundamental component of a self-commutated power inverter |
DE19535552A DE19535552A1 (de) | 1994-10-06 | 1995-09-25 | Vorrichtung zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute eines selbstgeführten Wechselrichters |
GB9520175A GB2293928B (en) | 1994-10-06 | 1995-10-03 | Self-commutated inverter arrangement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9416048U DE9416048U1 (de) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | Vorrichtung zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute eines selbstgeführten Wechselrichters |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE9416048U1 true DE9416048U1 (de) | 1996-02-01 |
Family
ID=6914526
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE9416048U Expired - Lifetime DE9416048U1 (de) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | Vorrichtung zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute eines selbstgeführten Wechselrichters |
DE19535552A Withdrawn DE19535552A1 (de) | 1994-10-06 | 1995-09-25 | Vorrichtung zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute eines selbstgeführten Wechselrichters |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19535552A Withdrawn DE19535552A1 (de) | 1994-10-06 | 1995-09-25 | Vorrichtung zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute eines selbstgeführten Wechselrichters |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5673189A (de) |
DE (2) | DE9416048U1 (de) |
GB (1) | GB2293928B (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999007055A1 (de) * | 1997-07-31 | 1999-02-11 | Asea Brown Boveri Ag | Verfahren zum einspeisen von blindleistung in ein wechselspannungsnetz sowie wechselrichter für ein solches verfahren |
US5889662A (en) * | 1994-11-23 | 1999-03-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for reducing harmonics mains-power-supply perturbations of a self-commutated multilevel inventor |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19536468A1 (de) * | 1995-09-29 | 1997-04-03 | Siemens Ag | Netzfreundlicher stromrichtergesteuerter, spannungseinprägender Schrägtransformator großer Leistung |
DE19615855A1 (de) * | 1996-04-20 | 1997-10-23 | Asea Brown Boveri | Leistungselektronische Schaltungsanordnung |
US6384568B1 (en) | 2000-11-22 | 2002-05-07 | Electronic Design & Manufacturing, Inc. | Induction motor driver |
SE521243C2 (sv) * | 2001-02-07 | 2003-10-14 | Abb Ab | Omriktaranordning samt förfarande för styrning av en sådan |
US7952896B2 (en) * | 2008-08-20 | 2011-05-31 | Hamilton Sundstrand Corporation | Power conversion architecture with zero common mode voltage |
CN102804571B (zh) | 2009-06-15 | 2015-05-13 | 阿尔斯通技术有限公司 | 转换器 |
WO2010149200A1 (en) | 2009-06-22 | 2010-12-29 | Areva T&D Uk Limited | Converter |
WO2011012171A1 (en) | 2009-07-31 | 2011-02-03 | Areva T&D Uk Limited | Configurable hybrid converter circuit |
EP2534742B8 (de) | 2010-02-09 | 2016-02-24 | General Electric Technology GmbH | Umrichter für dc-dc-hochspannungsübertragung |
KR20130006613A (ko) | 2010-03-15 | 2013-01-17 | 알스톰 테크놀러지 리미티드 | 다중레벨 컨버터를 갖는 정지형 무효전력 보상장치 |
DK2556585T3 (da) | 2010-04-08 | 2014-05-05 | Alstom Technology Ltd | Hybrid højspændingsjævnstrømskonverter |
WO2011127980A1 (en) | 2010-04-15 | 2011-10-20 | Areva T&D Uk Limited | Hybrid 2-level and multilevel hvdc converter |
WO2011157300A1 (en) | 2010-06-18 | 2011-12-22 | Areva T&D Uk Limited | Converter for hvdc transmission and reactive power compensation |
BR112013001600A2 (pt) | 2010-07-30 | 2016-05-17 | Alstom Technology Ltd | ''conversor eletrônico de potência'' |
EP2719062B1 (de) | 2011-06-08 | 2018-02-28 | General Electric Technology GmbH | Hochspannungs dc/dc umrichter mit kaskadierten schwingkreisen |
DE102011108225A1 (de) * | 2011-07-21 | 2013-01-24 | Technische Universität Ilmenau | Schalternetzwerk zur Elektroenergieübertragung |
WO2013017160A1 (en) | 2011-08-01 | 2013-02-07 | Alstom Technology Ltd | A dc to dc converter assembly |
CA2848325C (en) | 2011-11-07 | 2018-03-27 | Alstom Technology Ltd | Control circuit |
US9362848B2 (en) | 2011-11-17 | 2016-06-07 | Alstom Technology Ltd. | Hybrid AC/DC converter for HVDC applications |
KR102005104B1 (ko) | 2012-03-01 | 2019-07-30 | 제네럴 일렉트릭 테크놀러지 게엠베하 | 제어회로 |
WO2014194968A1 (en) * | 2013-06-07 | 2014-12-11 | Abb Technology Ltd | A converter arrangement for power compensation and a method for controlling a power converter |
GB201507669D0 (en) * | 2015-05-05 | 2015-06-17 | Univ Birmingham | Elimination of commutation failure by hybrid HVDC system |
WO2017025490A1 (de) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | Sma Solar Technology Ag | Polwender und blindleistungsfähiger wechselrichter sowie polwendeverfahren |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3105094C2 (de) * | 1980-02-15 | 1984-04-05 | Tokyo Shibaura Denki K.K., Kawasaki, Kanagawa | Pulsbreitenmodulations-Wechselrichtervorrichtung |
US5239454A (en) * | 1991-11-27 | 1993-08-24 | Sundstrand Corporation | Stepped-waveform inverter utilizing main and auxiliary subinverters |
DE4312019A1 (de) * | 1992-04-13 | 1993-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | Drei-pegel-drei-phasen-invertervorrichtung |
DE3831126C2 (de) * | 1988-09-13 | 1994-04-07 | Asea Brown Boveri | Wechselrichter mit eingeprägter Zwischenkreisspannung |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1513518B2 (de) * | 1965-08-28 | 1971-12-30 | Siemens AG, 1000 Berlin u. 8000 München | Einrichtung zur zwangskommutierung fuer einen selbstgefuehrten stromrichter zur steuerung der drehzahl und drehrichtung eines drehstrommotors |
FR1477476A (fr) * | 1965-12-28 | 1967-04-21 | Moscovsky Energet I | Procédé de réglage de la puissance réactive dans un réseau électrique et dispositif pour sa mise en oeuvre |
DE3877332T2 (de) * | 1987-11-12 | 1993-05-27 | Toshiba Kawasaki Kk | Blindleistungsregler. |
GB9004920D0 (en) * | 1990-03-05 | 1990-05-02 | Gec Alsthom Ltd | Ac power system |
US5218283A (en) * | 1991-02-15 | 1993-06-08 | York International Corporation | AC motor drive system with a two phase power supply |
-
1994
- 1994-10-06 DE DE9416048U patent/DE9416048U1/de not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-08-08 US US08/512,595 patent/US5673189A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-09-25 DE DE19535552A patent/DE19535552A1/de not_active Withdrawn
- 1995-10-03 GB GB9520175A patent/GB2293928B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3105094C2 (de) * | 1980-02-15 | 1984-04-05 | Tokyo Shibaura Denki K.K., Kawasaki, Kanagawa | Pulsbreitenmodulations-Wechselrichtervorrichtung |
DE3831126C2 (de) * | 1988-09-13 | 1994-04-07 | Asea Brown Boveri | Wechselrichter mit eingeprägter Zwischenkreisspannung |
US5239454A (en) * | 1991-11-27 | 1993-08-24 | Sundstrand Corporation | Stepped-waveform inverter utilizing main and auxiliary subinverters |
DE4312019A1 (de) * | 1992-04-13 | 1993-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | Drei-pegel-drei-phasen-invertervorrichtung |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
SHOSUKE,M. et.al.: Development of a Large Static VAR Generator Using Self-Commutaded Inverters For Improving Power System Stability. In: IEEE Trans- actions on Power Systems, Vol.8,No.1,Feb.1993, S.371-377 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5889662A (en) * | 1994-11-23 | 1999-03-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for reducing harmonics mains-power-supply perturbations of a self-commutated multilevel inventor |
WO1999007055A1 (de) * | 1997-07-31 | 1999-02-11 | Asea Brown Boveri Ag | Verfahren zum einspeisen von blindleistung in ein wechselspannungsnetz sowie wechselrichter für ein solches verfahren |
US6130524A (en) * | 1997-07-31 | 2000-10-10 | Asea Brown Boveri Ag | Method and apparatus for generating and injecting reactive power into an electrical AC power grid system using an inverter |
AU745284B2 (en) * | 1997-07-31 | 2002-03-21 | Abb Schweiz Holding Ag | Method for injecting reactive power in an alternating current system, and inverter therefor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2293928A (en) | 1996-04-10 |
GB9520175D0 (en) | 1995-12-06 |
DE19535552A1 (de) | 1996-04-11 |
US5673189A (en) | 1997-09-30 |
GB2293928B (en) | 1998-12-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE9416048U1 (de) | Vorrichtung zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute eines selbstgeführten Wechselrichters | |
DE10143279B4 (de) | Frequenzumrichter | |
DE69005647T2 (de) | System zum ableiten elektrischer energie von einer hochspannungs-gleichstrom-übertragungsleitung. | |
EP3172823B1 (de) | Gleichspannungswandler mit transformator | |
DE69505938T2 (de) | Solar-Wechselstrom-Adapter | |
EP2088668A2 (de) | Statischer Umformer | |
DE10128152B4 (de) | Schiffsantriebssystem mit vermindertem Bordnetzklirrfaktor | |
EP0254911B1 (de) | Stromrichterschaltung und Verfahren zu dessen Steuerung | |
DE102018210806A1 (de) | Elektrische Schaltung mit Hilfsspannungsquelle für Zero-Voltage-Switching in einem Gleichspannungswandler unter sämtlichen Lastbedingungen | |
DE10153738B4 (de) | Gleichrichterschaltung und Verfahren zu deren Steuerung | |
DE2652275A1 (de) | Einrichtung ohne prinzipbedingte verluste zur entnahme von praktisch rein sinusfoermigem, netzfrequentem strom aus wechsel- oder drehspannungsnetzen und zur ueberfuehrung der entnommenen elektrischen energie in galvanisch verbundene gleichspannungssysteme oder gleichspannungszwischensysteme | |
EP0852841B1 (de) | Netzfreundlicher stromrichtergesteuerter, spannungseinprägender schrägtransformator grosser leistung | |
DE69610000T2 (de) | Leistungswandler | |
DE102018210807A1 (de) | Elektrische Schaltung für Zero-Voltage-Soft-Switching in einem Gleichspannungswandler | |
DE3826524C2 (de) | Leistungseinspeiseschaltung mit Saugdrossel | |
EP0743744B1 (de) | Stromrichter | |
DE3523622C2 (de) | ||
DE69022021T2 (de) | Dreiphasiger Stromrichter mit fester Spannung. | |
EP1151525B1 (de) | Wechselrichter für die einspeisung sinusförmiger ströme in ein wechselstromnetz | |
EP3513475B1 (de) | Anlage zum übertragen elektrischer leistung mit filtereinheit | |
WO2019042551A1 (de) | Serienkompensationseinrichtung | |
DE4430078A1 (de) | Schaltungsanordnung zur Vermeidung von Schaltverlusten eines Zweigpaares eines selbstgeführten Stromrichters mit eingeprägter Zwischenkreisgleichspannung | |
DE3907940A1 (de) | Verfahren zur symmetrierung der spannungsaufteilung an stromrichtern mit mehrpunktschaltung | |
DE102021213305B4 (de) | Drei-level-wandler mit aktivem angeschlossenem neutralpunkt und arcp entlastungsnetzwerk | |
DE9111924U1 (de) | Saugkreis-Schaltungsanordnung |