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Anordnung zur Steuerung von Kraftübertragungen mit Wechselrichter
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung von Kraftübertragungen mit einem die Leistung empfangenden Wechselrichter, die wesentliche Vorteile sowohl im normalen Betriebe wie bei Störungen und beim Inbetriebsetzen nach einer kürzeren oder längeren Unterbrechung des Betriebes bietet. Die Er- findung zeichnet sich in erster Linie dadurch aus, dass der Wechselrichter einen selbsttätigen Aussteue- rungsregler hat, der bestrebt ist, den Strom daran zu hindern, einen eingestellten Wert zu unterschreiten.
Im allgemeinen soll der Wert, oberhalb dessen dieser Regler den Strom halten soll. niedriger als der von den normalen Betriebsverhältnissen bedingte Strom sein. Letztere Verhältnisse können mannigfacher Art sein, z. B. eine kombinierte Regelung des Wechselrichters und der Gleichstromquelle, die z. B. ein
Gleichrichter sein kann, oder einfach eine Regelung des Wechselrichters. falls die Charakteristik der Gleichstromquelle von vornherein angegeben ist. In vielen Fällen, besonders wenn die Gleichstromquelle aus einem Gleichrichter besteht, ist es zweckmässig, den normalen Betriebsstrom durch eine selbsttätige
Steuerung des Gleichrichters auf einem konstanten Wert zu halten, der dann höher als der angestrebte
Strom des Wechselrichters ist. Verschiedene Fälle können dabei vorkommen.
Ein Fall ist der, dass der Wechselrichter, der den Strom auf einem niedrigeren Wert zu halten versucht, zu diesem Zweck seinen Steuerfaktor bis auf eine Grenze erhöht, die durch die Rücksicht auf eine sichere Kommutierung bestimmt wird, die aber auch aus andern Gründen niedriger gesetzt werden kann. Sie kann z. B. mit Rücksicht auf die Betriebsspannung der Gleichstromseite so gesetzt werden, dass der Gleichrichter den Strom und der Wechselrichter die Spannung und beide zusammen also die übertragene Leistung bestimmen. Der Steuerfaktor des Wechselrichters kann auch z. B. mit Rücksicht auf den Blindleistungsverbrauch der Wechselstromseite bestimmt werden, welcher auf die Spannungsregelung der Wechselstromseite einen Einfluss hat.
Ein anderer Fall ist der, dass der Gleichrichter bei seinem Versuch, seinen Stromwert aufrechtzuerhalten, die obere Grenze seiner Regelfähigkeit (volle Aussteuerung) erreicht, weshalb der Strom von dem Wechselrichter bestimmt wird. Als eine Sonderart dieses zweiten Falles kann es vorkommen, dass der Gleichrichter eine Doppelsteuerung (sogenannte Kniekurvensteuerung) hat, so dass er eine Regelgrenze, z. B. eine Spannungsgrenze, erreicht, ohne voll ausgesteuert zu sein. Falls der Gleichrichter sowohl wie der Wechselrichter solche Begrenzungen in ihren Regelungen haben, kann man auch normal mit einem Strom arbeiten. der zwischen den eingestellten Stromwerten der beiden liegt.
Diese Stromwerte dienen dann in erster Linie als Sicherheitsgrenzen bei einer Störung, so dass der Wechselrichter das Absinken des Stromes unter eine gewisse Grenze verhindert, falls der Gleichrichter bei einer Rückzün- dung teilweise gesperrt wird, während der Gleichrichter das Ansteigen des Stromes über eine gewisse Grenze hinaus verhindert, falls der Wechselrichter durchzündet (eine Zündung ausbleibt).
Die Vorteile des genannten Regelprinzips für den Wechselrichter, abgesehen davon, ob es mit einer andern Regelung verbunden wird oder nicht, gehen aus der folgenden Beschreibung seiner Wirkung in einigen einzelnen Betriebsfällen hervor, die besonders bei einer Fernkraftübertragungsanlage mit hochgespanntem Gleichstrom, der von einem Gleichrichter erzeugt und von einem Wechselrichter empfangen wird, eintreten können. Beide Netze haben hiebei in der Regel eigene Wechselstromquellen. Falls die
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Wechselrichtereine unnötige Blindbelastung des Wechselstromnetzes bedeutet. Sobald der Wechselrichter seine volle
Spannung erreicht hat, kann man seine Stromeinstellung auf einen geeigneten Wert mit Rücksicht auf die Bereitschaft bei einer Störung in der Gleichrichterstation erhöhen.
Anstatt den Gleichrichter auf konstanten Strom zu steuern, kann man ihn beispielsweise durch Fern- übertragung von der Wechselrichterstation steuern, so dass er normal mit gewisser Spannung arbeitet und seinen Steuerfaktor nur dann erniedrigt, wenn ein Signal von der Wechselrichterstation kommt, dass der
Wechselrichter nahe der Grenze seiner Arbeitsfähigkeit liegt. Dies braucht nicht auf einer Störung im empfangenden Wechselstromnetz zu beruhen, sondern kann einfach auf einer kräftigen Spannungsabsen- kung am Wechselrichter beruhen, falls ein grösserer Teil der Netzbelastung in seiner Nähe und die Ein- führungsstellen der Wechselstromleistung weiter entfernt liegen.
Da die Stromsteuerung des Wechselrichters niedriger, u. zw. normal nur unbedeutend niedriger, als entweder die Stromsteuerung des Gleichrichters oder der in anderer Weise bestimmte normale Betriebs- strom liegen soll, wird das Ergebnis, dass bei einer Verstellung des genannten Stromwertes, die von ge- änderten Betriebsverhältnissen, z. B. verändertem Kraftbedarf im empfangenden oder geänderter Kraft- zufnhr im gebenden Netz, bedingt werden kann, auch die Stromeinstellung des Wechselrichters umge- stellt werden soll oder in gewissen Fällen werden muss. Eine derartige Umstellung kann von Hand bei- spielsweise nach einem Fernsprechbefehl von der Gleichrichter- zur Wechselrichterstation folgen, aber sie kann auch in vielen Fällen dadurch selbsttätig bewirkt werden, dass die Wechselrichterstation den ge- änderten Strom feststellt.
Falls die Änderung in erniedrigender Richtung geht und durch eine Umstellung auf der Gleichrichterstation bewirkt wird und falls eine selbsttätige Umstellung auf der Wechselrichterstation als Folge hievon eintritt, darf die Umstellung auf der Gleichrichterstation nicht schneller gehen, als die Wechselrichterstation derselben folgen kann, falls man plötzliche Änderungen der Kraftübertra- gung vermeiden will. Bei einer Umstellung in erhöhender Richtung spielt es dagegen eine kleinere Rolle, ob die Wechselrichterstation etwas nacheilt. In jedem Fall soll die Umstellungsgeschwindigkeit bedeutend niedriger als die normale Regelungsgeschwindigkeit sein, so dass die Regelung nicht gestört wird.
Man kann auch bei den Gelegenheiten, wo stärkere Regelungseingriffe stattfinden, die Umstellung, die zweckmässig durch mechanisch bewegliche Teile erfolgt, sperren, z. B. dadurch, dass die dann auftretenden Regelungsströme auf ein Sperrelais wirken.
Der Vollständigkeit halber soll bemerkt sein, dass man immer die Möglichkeit hat, den einen oder beide Stromrichter an die betreffenden Wechselstromnetze über Transformatoren regelbarer Übersetzung anzuschliessen, wobei die Umstellung der Übersetzungen eine weitere Möglichkeit ergibt, die Spannungen dem Bedarf anzupassen. Dieses Umstellen bedarf jedoch immer einer gewissen Zeit im Vergleich mit der selbsttätigen Stromrichtersteuerung, die praktisch augenblicklich wirkt, und kann deshalb vorzugsweise dazu verwendet werden, den Leistungsfaktor nachher auf geeignete Werte zu korrigieren.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Steuerung von Kraftübertragungen mit einem die Leistung empfangenden Wechselrichter, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter einen selbsttätigen Steuerfaktorregler hat, der bestrebt ist, den Strom daran zu hindern, einen eingestellten Wert zu unterschreiten.