DE2201665C3 - Stromrichteranordnung - Google Patents

Description

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anordnung der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, gleichstromseitig eine Drosselspule Rl angeschlossen die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß ist, sowie aus einer Kondensatorbatterie K. der Blindstromrichter netzkommiitiert und der Blind- Der Blindstromrichter A wird von dem Steuerwiderstand an seinen Gleichspa'-.nungsanschlüssen glied STi gesteuert. Die beiden an den Phasenleiter R eine Drosselspule ist, daß eine dreiphasige Konden- 5 angeschlossenen Thyristoren erhalten um 180° versatorbatterie an das Netz angeschlossen ist und daß schobene Zündimpulse von dem Steuerimpulsglied jede Gruppe von Ventilen des Blindstronirichters mit G_n". Entsprechendes gilt für die an S und T angeeiner individuellen Regelanordnung versehen ist, die schlossenen Thyristoren, sowie die Steuerimpulsden Zündwinkel der Ventile der Gruppe abhängig von glieder Gs" und Gt". Das Steuerglied enthält auch der Abweichung der Phasenspannungen an einem io Phasenverschiebungsglieder D_R, D_s und D₇. Diesen Punkt des Netzes von einer Bezugsspannung steuert, werden Impulse von dem Oszillator O zugeführt, und wobei die den genannten Regelanordnungen züge- sie geben im Verhältnis zu den Oszillatorimpulsen führten Bezugsspannungen gleich oder beinahe gleich phasenverschobene Impulse an die Steuerimpuls_sj_nd. · glieder Gr" usw. Die Größe der Phasenverschiebung

Die Erfindung knüpft also an eine natürlich korn- 15 für jedes Phasenverschiebungsglied wird von einem mutierte Stromrichterbrücke an, bei der durch An- dem Glied zugeführten Steuersignal /1 Ur, /1 Us bzw. Schluß einer Induktivität an die GleichUromseite des Λ Ut bestimmt. Das Steuersignal wird in einem Stromrichters in einfacher und billiger Weise kapa- Vergleichsgfied 57?, Ss bzw. S_T als Differenz zwischen zitive Blindleistung erzeugt wird. Die Erfindung einer Bezugsspannung U_ref, die für alle Vergleichsberuht auf der Erkenntnis, daß ein solcher einfacher 20 glieder dieselbe ist, und einer von der Spannung des und billiger netzkommutierter Stromrichter durch jeweiligen Phasenleiters abhängigen Spannung Ur , Zusammenarbeit mit einer Kondensatorbatterie auch Us' bzw. Ut gebildet.

zur Erzeugung kapazitiver Blindleistung verwendet Da die beiden Gleichstromanschlüsse des Stromwerden kann und daß er mit einem relativ einfachen richters A über die Drosselspule Rl verbunden sind, Regelkreis gleichzeitig als Spannungskonstanthalter 15 die in erster Näherung den Widerstand Null haben und als Lastsymmetrierungsanordnung verwendet kann, wird der Durchschnittswert ihrer Gleichwerden kann. spannung Null. Der Stromrichter verbraucht dabei im

An Hand der in den Figuren dargestellten Aus- Prinzip nur Blindleistung, aber keine Wirkleistung,

führungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert Die Steuerwinkel der beiden Stromrichter A und B

_werden. 30 werden sich im Verhältnis zueinander und zu der

F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Netzspannung automatisch so einstellen, daß die von

Stromrichtungsanordnung aus einer einzigen gesteuer- dem Stromrichter A aufgenommene Blindleistung

ten Dreiphasenbrücke mit einer gleichstromseitig (zusammen mit der Blindleistung, die von den übrigen

angeschlossenen Drosselspule besteht; an das Netz angeschlossenen Verbrauchern, z. B. der

F i g 2 zeigt eine Stromrichteranordnunc nach der 35 Last L, aufgenommen wird) genau so groß ist wie die

Erfindung mit einem Doppelstromrichter. von der Kondensatorbatterie K abgegebene Bhnd-

In F i g. 1 wird ein Wechselrichter B gezeigt, der leistung.

aus einer üblichen dreiphasigen Brückenschaltung mit Wenn die Last L asymmetrisch ist, werden die sechs Tyhristoren besteht. Die Brücke ist auf der Ströme in den Phasenleitern verschieden. Auf Grund Gleichstromseite über eine Drosselspule Rl an eine 40 der inneren Spannungsfälle in der Spannungsquelle Gleichspannungsquelle BA angeschlossen. Die Wech- (Stromrichter B) und im Transformator werden sich selstromseite der Brücke speist ein aus den drei Phasen- die drei Phasenspannungen am Lastobjekt L vonleitern R S, T bestehendes Wechselsnannungsnetz. einander unterscheiden. Dadurch unterscheiden sich Die Thyristoren des Stromrichters werden von die drei Spannungen U_R', U_s' und U_T' mit verschieeinem Steuerglied STl gesteuert, das aus dem Oszil- 45 denen Werten von der Bezugsspannung U_Ttl. Die lator O und den drei Steuerimpulsgliedern Gr, Gs' Phasenverschiebung der PhasenverschiebungsgUeder und Gt besteht. Der Oszillator liefert eine symmetri- D_R, D₅, D₇- ist, wie erwähnt, abhängig von den Steuersche dreiphasige Impulsfolge mit einer der gewünschten Signalen Δ U_R, Δ U_s und Δ U_T. Der Steuerwinkel tür Wechselspannung entsprechenden Frequenz. Das jedes an einen Phasenleiter angeschlossene Thyristor-Steuerimpulsglied Gr gibt um 180° gegeneinander 50 paar wird sich damit bei asymmetrischer Last im allverschobene Zündimpulse an die beiden an den Phasen- gemeinen von den Steuerwinkeln fur die beiden anleiter R angeschlossenen Thyristoren. Das Entspre- deren Thyristorpaare unterscheiden. Der Mrornncnchende gilt für die Steuerimpulsgliedcr G₈' und G_T'. tor bildet in diesem Fall eine asymmetrische Last, Der Wechselrichter B gibt Wirkleistung von der und sein Belastungsstrom enthält somit eine Gegen-Gleichspannungsquelle BA an das dreiphasige Netz 55 komponente, deren Phasenlage und Amplitude von jj/ den Steuersignalen Δ U_R, Δ U_s sowie A U_T und damit

Άή das Netz ist über einen dreiphasigen Trans- letzthin von dem Grad der Asymmetrie der Netzformatorr eine dreiphasige Last L angeschlossen. spannung an der Last L abhängig ist. Wenn ein asymmetrischer Belastungsstrom entnommen Das Vorzeichen der Rückführung in dem gescnloswerden würde, würde der innere Gegenspannungsfall 60 senen Regelkreis, der aus dem Glied SU, den drei des Wechselrichters in den einzelnen Phasen unter- Vergleichsgliedern S_R, S_s und S₇-, den^drei rnasenverschiedlich hoch werden, was, wie bereits erwähnt, eine Schiebungsgliedern D_R D₅ und D₇, ^d« dna Steuerkräftige Aysmmetrie der Netzspannung zur Folge impulsgliedern G_R , G_s und G₇- , dem «ecnseihaben würde r'^{chter ß}> ^den Phasenleitern und dem Transformator

Dies wird'dadurch verhindert, daß eine Strom- 65 besteht, ist so gewählt, daß die Rückführung negativ

richteranordnung gemäß der Erfindung an das Netz ist, d.h. der Regelkreis ist bestrebt die von den

angeschlossen ist. Sie besteht aus einem Blindstrom- Abweichungen abhängigen Steuersignale AUr Δ Us

richtet in Dreiphasenbrückenschaltung, an die und Δ U_T zu reduzieren. Der Regelkreis wird also die

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drei Steuerwinkel des Stromrichters A auf solche Weise justieren, daß die drei Spannungen Un , Us' und Ut gleich werden, wodurch erreicht wird, daß die Netzspannung an der Last L symmetrisch wird. In diesem Zustand wird dabei im Prinzip der von dem Stromrichter A aufgenommene Gegenstrom dieselbe Amplitude, aber entgegengesetzte Phasenlage haben als der von der Last L aufgenommene Gegenstrom. Dies kann so gesehen werden, daß der Stromrichter den von der Last verbrauchten Gegenstrom erzeugt. Der Wechselrichter ß wird dabei nur mit einem Mitstrom belastet, sein innerer Spannungsfall wird niedrig und ist ein reiner Mitspannungsfall, so daß die Spannungen der drei Phasenleiter ein symmetrisches System bilden.

Das Obengesagte wird etwas geändert, indem die Spannung hinter dem Transformator auf Symmetrie geregelt wird. Auf Grund des Gegenspannungsfalles im Transformator werden die Phasenleiter R, S, T ein etwas asymmetrisches Spannungssystem bilden, während die Belastungsspannung vollkommen symmetrisch wird.

F i g. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Stromrichterschaltung gemäß der Erfindung. An das Netz R, S, Γ ist außer dem Stromrichter A ein weiterer Stromrichter C angeschlossen. Die Gleichstromseiten der Brücken sind über die Drosselspulen Rl und /?3 miteinander verbunden, und die Brücken sind gleichspannungsmäßig antiparallel geschaltet. Der Stromrichter A wird wie in F i g. 1 von dem Oszillator gesteuert, und zwar über die Phasenverschiebungsglieder Dr, Ds, Dt- Die Ausgänge der letztgenannten Glieder sind über die Phasenverschiebungsglieder Dr, Ds', Dt an die Steuerimpulsglieder G«³, Cs³, Gt³ angeschlossen, die Steuerimpulse an die Ventile des Stromrichters geben, auf dieselbe Weise wie es beim Stromrichter A geschieht. Die Phasenverschiebungsglieder Dn, Ds und Dt sind so angeordnet, daß jedes Ventil des Stromrichters mit einer konstanten Verzögerung im Verhältnis zu dem entsprechenden Ventil beim Stromrichter A gezündet wird. Diese Verzögerung ist zweckmäßigerweise so bemessen, daß sie etwa 30° el. entspricht. Die Grundwellen der Wechselströme der beiden Brücken werden dann um 30° phasenverschoben sein, d. h., sie werden praktisch algebraisch addiert. Die wichtigsten Oberwellen sind gewöhnlich die fünfte und siebente. Die fünfte Oberwelle in dem Strom der einen Brücke ist 5 · 30° = 150° verschoben im Verhältnis zu der fünften Oberwelle im Strom der zweiten Brücke, so daß sich die fünften Oberwellen in beiden Strömen größtenteils gegenseitig aufheben. Entsprechendes gilt für die siebente Oberwelle, bei der der Wert der Phasenverschiebung 7 · 30° = 210° beträgt. In dem gezeigten Beispiel sind die fünfte und siebente Oberwelle in dem gesamten Wechselstrom der Stromrichterschaltung größtenteils eliminiert, wodurch der Wechselstrom später nahezu sinusförmig wird, was den Bedarf eines Filters reduziert oder überflüssig macht.

An stelle des obengenannten Wertes von 30° für die Phasenverschiebung zwischen den Stromrichtern A und C kann natürlich auch ein anderer Wert gewählt werden, abhängig davon, welche Oberwelle oder welche Oberwellen reduziert werden sollen. Beispiels-

weise wird bei - -j— = 36° die fünfte Oberwelle und Ί 80°

bei —=— = 26° die siebente Oberwelle vollkommen '

eliminiert.

Der Stromrichter A stellt sich so ein, daß der Durchschnittswert seiner Gleichspannung nahezu der Gleichspannung des Stromrichters C entgegengesetzt gleich ist. Der Gleichstrom durch die Drosselspulen und damit der Strom auf der Wechselstromseite der Stromrichter wird proportional der Differenz der beiden Gleichspannungen. Das Regelsystem regelt den Steuerwinkel für jedes an einen Phasenleiter angeschlossene Zweigpaar der Brücke des Stromrichters A, so daß teils die genannte Differenzspannung einen so großen Strom ergibt, daß die Brücken die erforderliche kapazitive Leistung erzeugen, und teils die Brücken den Gegenstrom erzeugen, der erforderlich ist, um die Symmetrie der Netzspannung zu erhalten.

Die Drosselspulen Al, Rl, Λ3 haben den Zweck, den Gleichstrom zu glätten. Der Bedarf an Induktivität nimmt mit zunehmendem Gleichstrom ab. Jede Drosselspule kann deshalb z. B. teils von einer Drosselspule mit hoher Induktivität ersetzt werden, die bei verhältnismäßig niedrigem Strom gesättigt ist, und teils von einer Drosselspule mit niedrigerer Induktivität, die bei einem Strom von der Größe des maximal vorkommenden Gleichstromes gesättigt

ist. Hierdurch kann die Baugröße der Drosselspulen kräftig gesenkt werden, was eine bedeutende Reduzierung an Preis, Gewicht und Platzbedarf zur Folge hat.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

22 Ol 665 1 2 tuen der Gruppe liefert und das impulserzeugende Patentansprüche: Glied von der Netzspannung derart gesteuert ist, daß diese auf einen konstanter. Wert geregelt wird. Eine

1. Stromrichteranordnung zum Anschließen an solche Stromrichteranordnung ist aus der DT-OS ein dreiphasiges Wechselspannungsnetz, bestehend 5 1 513 934 bekannt. Diese Stromrichteranordnung dient aus einem Dreiphasen-Blindstromrichter mit Steuer- der Erzeugung von Blindstrom in Netzen, in denen rin baren Ventilen, mit an das Netz angeschlossenen plötzlicher, sehr hoher Blindstrombedarf auftreten Wechselspannungsanschlüssen und mit an einen kann. Der Stromrichter kann sowohl kapazitiven wie Blindwiderstand angeschlossenen Gleichspannungs- induktiven Blindstrom sehr schnell zur Verfugung anschlüssen, wobei der Stromrichter ein impuls- io stellen. Die an die verschiedenen Phasen angeschlosseerzeugendes Glied enthält, das an jede Gruppe nen Ventile einer Gruppe dieses Blindstromrichters vor, an ein und denselben Wechselspannungs- werden alle mit dem gleichen Steuerwinkel gesteuert. Phasenleiter angeschlossenen Ventilen Sleuerim- Der Stromrichter arbeitet als zwangskommutierter pulse zum Zünden der Ventile der Gruppe mit einer Wechselrichter. Ein solcher Stromrichter ist sehr festen und im wesentlichen 180° betragenden 15 kompliziert und kostspielig. Es sind spezielle schnell-Phasenverschiebung zwischen den Ventilen der ansprechende Thyristoren erforderlich, die teuer sind Gruppe liefert und das impulserzeugende Glied und nicht für so große Nennleistungen erhältlich sind von der Netzspannung derart gesteuert ist, daß wie normale Stromrichterthyristoren. Der bekannte diese auf einen konstanten Wert geregelt wird, Stromrichter ist zur Symmetrierung des Netzes bei dadurch gekennzeichnet, daß der ₂₀ einer unsymmetrischen Last nicht geeignet.
Blindstromrichter (A) netzkommutiert und der aus der DT-PS 699 323 ist eine Anordnung zur Re-Blindwiderstand an seinen Gleichspannungsan- gelung der Blindleistung in einem Wechselstromnetz Schlüssen eine Drosselspule (R2) ist, daß eine bekannt, die aus einem an das Netz angeschlossenen dreiphasige Kondensatorbatterie (K) an das Netz netzkommutierten Stromrichter besteht, dessen Gleichangeschlossen ist und daß jede Gruppe von 25 stromkiemmen über eine Induktivität kurzgeschlossen Ventilen des Blindslromrichters (A) mit einer sind. Da der Stromrichter netzkommutiert ist, kann er individuellen Regelanordnung (Sn, S_s, S_T; D_R, kapazitive Blindleistung erzeugen, d. h., er arbeitet Da, Dr) versehen ist, die den Zündwinkel der in bezug auf das Netz wie eine veränderliche induktive Ventile der Gruppe abhängig von der Abweichung Belastung. Zur Erzeugung induktiver Leistung sind der Phasenspannungen an einem Punkt des Netzes 30 bei diesem bekannten Stromrichter zusätzliche Komvon einer Bezugsspannung (U_ref) steuert, wobei die tnulierungsmittel erforderlich, wodurch der Stromden genannten Regelanordnungen zugeführten richter in einen zwangskommutierten Stromrichter Bezugsspannungen gleich oder beinahe gleich sind. verwandelt wird.

2. Stromrichteranordnung nach Anspruch 1, Gewisse dreiphasige Wechselspannungsquellen, z.B. dadurch gekennzeichnet, daß das impulserzeugende 35 lastkommutierte Wechselrichter, sind empfindlich Glied (STl) ein Phasenverschiebungsglied (Dn₁ gegen asymmetrische Belastung, was darauf beruht, Ds, Dt) für jede Ventilgruppe enthält und daß daß sie eine verhältnismäßig hohe innere Impedanz jedes Phasenverschiebungsglied so angeordnet ist, im Vergleich mit dem Gegensystem des Laststromes daß es an die Ventile der Gruppe Steuerimpulse haben. Bei asymmetrischer Belastung entsteht nämlich mit einer von der genannten Abweichung abhängi- 40 ein solches Gegensystem, und dieses verursacht einen gen Phasenverschiebung im Verhältnis zur Span- relativ hohen inneren »Gegenspannungsfall« in der nung im Wechselspannungsnetz abgibt. Spannungsquelle, was dazu führt, daß die Ausgangs-

3. Stromrichteranordnung nach Anspruch 1, spannung der Quelle asymmetrisch wird.

bei der zwischen dem Punkt des Netzes, bei dem der Bei diesen Typen von Spannungsquellen verursacht

Stromrichter am Netz angeschlossen ist, und einer 45 also eine gewisse Asymmetrie der Last eine verhältnis-

Last ein Transformator angeschlossen ist, dadurch mäßig kräftige Asymmetrie der Spannung, oder, was

gekennzeichnet, daß die Spannung des Netzes an dasselbe ist, bei einer gewissen maximal zugelassenen

einem zwischen dem Transformator (T) und der Asymmetrie der Spannung kann nur eine geringe

Last (L) gelegenen Punkt gemessen wird. Asymmetrie der Last zugelassen werden. Dies bedeutet

50 eine ernsthafte Begrenzung der Anwendbarkeit dieser Spannungsquellen.

Ein Blindstromrichter, dessen Ventile bei Anschluß

einer asymmetrischen Belastung an das Netz in den

einzelnen Phasen derart asymmetrisch gesteuert werden

55 können, daß die resultierende Belastung des Drehstrom-

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine netzes symmetrisch ist, ist aus der CH-PS 472 132

Stromrichteranordnung zum Anschließen an ein bekannt. Es handelt sich um einen zwangskommutierten

dreiphasiges Wechselspannungsnetz, bestehend aus Blindstromrichter, an dessen Gleichstromklemmen

einem Dreiphasen-Blindstromrichter mit steuerbaren ein Kondensator angeschlossen ist. Der Nachteil

Ventilen, mit an das Netz angeschlossenen Wechsel- 60 dieses zwangskommutierten Blindstromrichters besteht

Spannungsanschlüssen und mit an einen Blindwider- jedoch in seinem komplizierten Aufbau, seinen hohen

stand angeschlossenen Gleichspannungsanschlüssen, Preis und seiner begrenzten Leistung,

wobei der Stromrichter ein impulserzeugendes Glied Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

enthält, das an jede Gruppe von an ein und denselben Stromrichteranordnung der eingangs erwähnten Art

Wechselspannungsphasenleiter angeschlossenen Ven- 65 zu entwickeln, die imstande ist, mit verhältnismäßig

tilen Steuerimpulse zum Zünden der Ventile der einfachen Mitteln unsymmetrische Belastungen des

Gruppe mit einer festen und im wesentlichen 180° Netzes zu kompensieren,

betragenden Phasenverschiebung zwischen den Ven- Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Stromrichter-