Schaltungsanordnung mit mindestens einem Paar zusammenarbeitender Teilstromrichter Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungs anordnung mit mindestens einem Paar zusammen arbeitender Teilstromrichter, die je an einen Strom richtertransformator angeschlossen sind, an welchen ausserdem an je einer weiteren, als Netzwicklung be zeichneten Wicklung zwei Wechselstromnetze ange schlossen sind.
Eines dieser Wechselstromnetze ist dabei das Netz, das die Stromrichter speist oder das von ihnen gespeist wird, und das andere ist gewöhnlich eine Synchronmaschine, die Blindleistung abgibt. In Ab hängigkeit von der Anzahl zusammenwirkender Teil stromrichter können eine oder mehrere Synchron maschinen in der Anlage eingeschaltet sein.
Es ist schon vorgeschlagen worden, die Primär wicklung des Stromrichtertransformators für die Span nung der Synchronmaschine auszuführen und einen zusätzlichen Transformator zwischen diesem Netz mit verhältnismässiger niedriger Spannung und dem spei senden oder gespeisten Netz anzuordnen. Bei einer solchen Anordnung muss die Wirkleistung zweimal umgewandelt werden, was bedeutende Nachteile mit sich führt, wie hohe Anlagekosten und grosse Verluste. In gewissen Fällen ist es wünschenswert, mehrere Teilstromrichter, die im Verhältnis zueinander phasen verschoben sind, an das Netz mit niedriger Spannung anzuschliessen.
Dabei wird die Kommutierung in einem Teilstromrichter die Kurvenform der Spannung der anderen Teilstromrichter beeinflussen. Dies kann besonders bei Wechselrichterbetrieb zu Schwierig keiten führen. Verschiedene Arten, diese Schwierig keiten zu meistern, sind in dem Patent Nr. 290727 angegeben worden. Sie gehen darauf aus, eine solche induktive Zusammenschaltung der Primärseiten der Stromrichtertransformatoren zustande zu bringen, dass eine Kompensation der gegenseitigen Beeinflussung der beiden Stromrichter erreicht wird.
Um die Ungelegenheiten zu vermeiden, die mit dem Anordnen eines zusätzlichen Transformators ver bunden sind, ist ferner vorgeschlagen worden, die Stromrichtertransformatoren mit einer Primärwicklung für jedes der beiden Wechselstromnetze auszuführen.. Es müssen dann Massnahmen ergriffen werden, um die gegenseitige Beeinflussung der Teilstromrichter zu kompensieren, wobei Rücksicht auf die Eigenschaften der beiden Wechselstromnetze genommen werden muss. Das Patent Nr. 290727 zeigt z.
B. in Fig. 5 eine Lösung dieses Problems in einem besonderen Fall. Dort sind die bei den verschiedenen Transformator wicklungen vorkommenden Streureaktanzen als in duktive Schaltelemente für die Kompensierung ver wendet worden. Die Transformatorkonstruktion wird jedoch dadurch so beengt, dass sie nicht immer ver wirklicht werden kann.
Die genannten bekannten Anordnungen sind zwar nur beschrieben worden in Zusammenhang mit pha senverschobenen Teilstromrichtern zur Kompensie- rung der gegenseitigen Beeinflussung der Teilstrom richter während des Kommutierungsvorgangs. Die selben Anordnungen sind jedoch auch bei Betrieb von gleichphasigen Teilstromrichtern berechtigt. Bei einem solchen Betrieb kommutieren die Teilstromrichter gleichzeitig, weshalb keine Störungen der obenge nannten Art auftreten können. In diesem Fall müssen stattdessen Störungen wie Rückzündungen und Durch zündungen berücksichtigt werden.
Der Einfluss der artiger Störungen kann durch Verwenden eines Kom pensationsreaktors zwischen den Stromrichtertransfor- matoren zweier Teilstromrichter beseitigt werden. Der Kompensationsreaktor erhält dann den Einfluss, dass die an ihn angeschlossenen Teilstromrichter so ar beiten, als ob sie an ganz verschiedene Netze ange schlossen wären. Dieses Verhalten wird am besten unter Hinweis auf die beigefügte Fig. 1 erklärt. Dort bezeichnet X die Reaktanz eines Netzes, das an eine Mittelan zapfung C eines Kompensationsreaktors B-D ange schlossen ist.
Die Wirkungsweise wird am besten ver standen, wenn man annimmt, dass dieser in die idealen Transformatorwicklungen B-C und C-D und den mit ihnen parallel geschalteten Reaktor 4X aufgeteilt ist. An den Punkt B ist ein Teilstromrichter A 1 ange schlossen und an den Punkt D ein Teilstromrichter A2. Wenn man annimmt, dass in dem Teilstromrichter A2 eine Störung aufgetreten ist, was einen Störstrom J zur Folge hat, wird dieser Strom dem normalen Be triebsstrom überlagert, der in der Zeichnung nicht angedeutet ist.
Der Strom teilt sich in C so, dass J/2 nach<I>B</I> und durch den Reaktor<I>4X</I> nach<I>D</I> fliesst, und J/2 von C nach<I>D,</I> wo der totale Strom<I>J</I> fliesst. Der Strom J/2 durch den Reaktor 4X gibt Anlass zum Spannungsabfall 2JX, von<I>B</I> nach<I>D</I> gerichtet. Eine Spannung JX wird daher zwischen<I>B</I> und C liegen und eine Spannung JX zwischen C und<I>D.</I> Ein Span nungsabfall, der gleich dem ist, den der Störungsstrom im Netz verursacht, wird also in dem Stromkreis, der den ungestörten Teilstromrichter enthält, subtrahiert und in dem Stromkreis, der den gestörten Teilstrom richter enthält, addiert.
Ein ungestörter Teilstrom richter bekommt somit keine Spannung und kann also als vom Netz abgeschaltet betrachtet werden.
Auf Grund der beschriebenen Verhältnisse haben die bekannten Anordnungen eine günstige Wirkung, unabhängig davon, ob der Betrieb mit ungleichpha- sigen oder gleichphasigen Teilstromrichtern stattfindet.
Die Kommutierungsverhältnisse, wie überlappungs- winkel, Kommutierungszeit, Sicherheitswinkel eines Teilstromrichters, werden somit unabhängig von der Anzahl in Betrieb befindlicher gleichphasiger Teil stromrichter, da jeder Teilstromrichter auf ein unab hängiges Netz zu arbeiten scheint.
Die obengenannten Nachteile werden nach der vorliegenden Erfindung dadurch vermieden, dass eine der Netzwicklungen aller Stromrichtertransformatoren an eines der Wechselstromnetze angeschlossen ist, während die anderen Netzwicklungen der zu einem Paar zusammenarbeitender Teilstromrichter gehörigen Stromrichtertransformatoren über eine Kompensa tionsdrossel an das zweite Wechselstromnetz ange schlossen sind, und dadurch, dass der Kreis, der die Kompensationsdrossel in Reihe mit den Streureak- tanzen zwischen den Netzwicklungen enthält, so ist,
dass diese Reihenschaltung nicht kurzgeschlossen ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel gemäss der Erfin dung enthalten die Stromrichtertransformatoren drei Hauptwicklungen, eine, die als Netzwicklung bezeich net werden kann, eine, die an die Synchronmaschine angeschlossen ist (Maschinenwicklung) und eine, die an die Stromrichterventile angeschlossen ist (Ventil wicklung). Zwei Teilstromrichter, die im Verhältnis zueinander um einen gewissen Winkel phasenver schoben sind, können zweckmässig zusammenarbeiten.
Die Maschinenwicklungen der beiden Stromrichter- transformatoren sind dabei über einen Kompensa tionsreaktor an eine gemeinsame Synchronmaschine angeschlossen, die den Blindleistungsbedarf der Strom richter deckt und ganz oder teilweise den Blind leistungsbedarf des Netzes decken kann.
Wenn eine Kommutierung zwischen zwei Phasen in einem der Teilstromrichter eintritt, entsteht ein Kurzschluss zwi schen diesen Phasen, und es wird dabei teils eine Spannung in dem Teil des genannten Kompensations reaktors induziert, der die Kommutierungsleistung führt, und teils eine Spannung derselben Richtung in dem Teil des Kompensationsreaktors, der mit dem oder den nicht kommutierenden Te.ilstromrichtern verbunden ist.
Die genannten Spannungen könnten nun über die reihengeschalteten Streureaktanzen der Strom richtertransformatoren kurzgeschlossen werden, näm lich über die, die zwischen den Maschinen- und Netzwicklungen jedes Stromrichtertransformators vor handen sind. Ein solcher Kurzschluss muss jedoch vermieden werden, und es werden nachstehend ver schiedene Massnahmen zu diesem Zweck vorge schlagen.
Auf der beigefügten Zeichnung zeigen die Fig. 2 bis 6 schematisch verschiedene beispielsweise Aus führungsformen des Erfindungsgegenstandes.
In Fig. 2 bezeichnen 1 und 2 Teilstromrichter, die über je ihren Stromrichtertransformator 3 und 4 an ein Netz 5 angeschlossen sind. In dem dreiphasigen Schema besitzt jeder Teilstromrichter sechs Strom ventile, die für den Teilstromrichter 1 mit 6 bis 11 bezeichnet sind. Die Anoden der Stromventile 6 bis 8 sind an eine Gleichstromklemme 12 angeschlossen, und die Kathoden der Stromventile 9 bis 11 sind in dem gezeigten Fall miteinander verbunden und über die Verbindung 14 an die Anoden von drei der Strom ventile im Teilstromrichter 2 angeschlossen, so dass die Teilstromrichter reihengeschaltet werden.
Die Kathoden in der zweiten Dreiventilgruppe des Teilstromrichters 2 sind an die zweiten Gleichstromklemmen 13 der Anlage angeschlossen. Es ist natürlich auch möglich, stattdessen in geeigneter Weise die Teilstromrichter 1 und 2 parallelzuschalten. Die Gitter der Stromventile in jedem Tei'lstromrichter sind an das Gittersteuer gerät 15 bzw. 16 angeschlossen. Der Teilstromrichter 1 ist an eine Ventilwicklung 17 des Stromrichtertrans- formators 3 angeschlossen.
Eine Maschinenwicklung 18 auf diesem Transformator ist über einen Kompen sationsreaktor 19 mit einer Maschinenwicklung 20 auf dem Stromrichtertransformator 4 verbunden. An den Mittelanzapfungen der verschiedenen Phasenreaktoren des Kompensationsreaktors 19 liegen die drei Phasen einer Synchronmaschine 21. Der Teilstromrichter 2 ist an den Stromrichtertransformator 4 über eine Ventilwicklung 22 auf diesem Transformator ange schaltet. Eine Netzwicklung 23 des Stromrichtertrans- formators 3 und eine Netzwicklung 24 des Strom richtertransformators 4 sind über je ihren Schalter 25 bzw. 26 an das Netz 5 angeschlossen.
Die Netz wicklung 23 und 24 sind über einen Kompensations reaktor 27 zusammengeschaltet. Die Mittelpunkte der Phasenreaktoren dieser Kompensationsreaktoren sind verbunden und eventuell bei 28 an Erde ange schlossen.
Durch das Anordnen des Kompensationsreaktors 27 wird verhindert, dass die Spannung, die bei Kom- mutierung in irgendeinem der Teilstromrichter 1 oder 2 über dem Kompensationsreaktor 19 entsteht, an den in Reihe liegenden Streureaktanzen zwischen der Maschinenwicklung 18 und der Netzwicklung 23 und der Netzwicklung 24 und der Maschinenwicklung 20 kurzgeschlossen ist. Wäre der Kompensationsreaktor 27 nicht da, so könnten nämlich Spannungen, die auf Grund der genannten Streureaktanzen im Kreis 5, 25, 23, 24, 26 induziert werden, grosse Zirkulationsströme verursachen.
Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform kann da durch abgewandelt werden, dass die Kompensations reaktoren 27 und 19 auf gemeinsamen Kernen ange ordnet werden. Da sie dabei gemeinsame magnetische Kreise bekommen, können deren zusammengelegte Dimensionen verkleinert werden. Eine solche Anord nung bedeutet eine erhebliche Kostenersparnis, da besonders der Kompensationsreaktor 27 beträchtliche Dimensionen annehmen kann.
Durch das Anordnen der Kompensationsreaktoren 27 und 19 ist es auch möglich, jeden Teilstromrichter für sich zu betreiben. Gewöhnlich haben die Teil stromrichter je ein Nebenwegventil 29 bzw. 30, das in normalem Betrieb blockiert gehalten wird, von denen aber dasjenige deblockiert wird, das zu einem Teilstromrichter gehört, der ausser Betrieb genommen werden soll. Die Schalter 25 und 26 werden ange wendet, um den dazugehörigen Stromrichtertransfor- n:ator spannungslos zu machen.
Eine weitere Vereinfachung der Anordnung in Fig. 2 kann gemäss Fig. 3 erhalten werden, in welcher der Kompensationsreaktor 27 durch einen Stromteiler 31. 32, 33 in jeder Phasenwicklung ersetzt wird. Die Mittelpunkte der Stromteiler sind miteinander ver bunden und an Erde 28 angeschlossen. Eine Sekun därwicklung 34, 35, 36 auf jedem Stromteiler ist an Phasenreaktoren 19', 19", 19"' des Kompensations reaktors 19 geschaltet. Durch diese Einrichtung sind nur ein Reaktor mit einer Wicklung und ein Trans formator in jeder Phase erforderlich. Die Wirkungs weise ist im übrigen dieselbe wie gemäss Fig. 2.
In Fig.3 sind nur die Ventilwicklungen 17 und 22 gezeigt, und nicht die Teilstromrichter.
Wenn man von der Möglichkeit Abstand nimmt, einen der Stromrichtertransformatoren abtrennen zu können, kann die in Fig. 3 gezeigte Anordnung da durch abgewandelt werden, dass die Sekundärwick lungen 34 bis 36 weggelassen werden. Die Anordnung funktioniert trotzdem bei Blockierung eines der Teil stromrichter.
Die zuletzt angedeutete Schaltung ist gleichwertig mit einer Schaltung nach Fig. 4, in der die Netzwick lungen 23 und 24 der beiden Strom.richtertransfor- matoren reihengeschaltet und an Erde 28 gelegt sind. In beiden letztgenannten Fällen wird die Möglichkeit vermieden, einen geschlossenen Kreis über die Streu reaktanzen zwischen den Maschinen- und Netzwick lungen der Stromrichtertransformatoren herzustellen. Auch in Fig. 4 sind der Deutlichkeit wegen die Teil stromrichter weggelassen worden.
Es kann zweck mässig sein, zwei Stromrichtertransformatoren über einander auf einem gemeinsamen Kern anzuordnen. Die Reihenschaltung der Kompensationsdrossel 19 und der Streureaktanzen, die in Fig. 3 über den Kreis 5, 26, 24, 31-33, 25 geschlossen ist, ist nach Fig. 4 zwischen dem Netz 5 und Erde 28 eingeschaltet, so dass die Reihenschaltung in diesem Fall offen ist.
Die bisher beschriebenen Ausführungsformen ha ben Anordnungen gezeigt, mit denen verhindert wer den kann, dass eine Störung in einem Teilstromrichter einen anderen Teilstromrichter beeinflusst; diese Schaltungen betreffen die Anwendung von ungleich- phasigen Teilstromrichtern. In den Fig. 5 und 6 sind Beispiele dafür gezeigt, dass die Erfindung auch vor teilhaft angewendet werden kann, wenn gleichphasige Teilstromrichter zusammenwirken.
Zwischen Gleich strompolen 40 und 41 in Fig. 5 liegen acht Teilstrom richter 42 bis 49. Eventuell kann eine Erdverbindung 50 in dieser Reihenverbindung angeordnet werden. Der Deutlichkeit halber ist für Fig. 5 das Einlinien schema gewählt worden, in dem also zwei Phasen leitungen weggelassen sind, ebenso die Zusammen schaltung der Transformatorwicklungen. Jeder Teil stromrichter 42 bis 49 ist an eine Ventilwicklung auf je einem Stroturichtertransformator 52 bis 59 mit den Wicklungen 521, 522, 523 bis 591, 592, 593 ange schlossen.
Die Netzwicklungen 522 bis 592 dieser Transformatoren sind teils über Schalter 62 bis 69 an Phasenleitungen 60 angeschlossen und teils über die Kompensationsreaktoren 70 bis 73 paarweise zusam mengeschaltet. Die Mittelpunkte der Reaktoren 70 und 71 sind an einen Kompensationsreaktor 74, die Mittelpunkte der Reaktoren 72 und 73 an einen Kompensationsreaktor 75 angeschlossen. Die Mittel punkte der Reaktoren 72 und 73 sind ihrerseits über einen Kompensationsreaktor 76 miteinander ver bunden, dessen Mittelpunkt an Erde 77 liegt. Die Maschinenwicklungen der Stromrichtertransforma- toren sind paarweise über Kompensationsreaktoren 90 bis 93 verbunden, deren Mittelpunkte an Synchron maschinen 94 bis 97 angeschlossen sind.
Die zwei Teilstromrichter 42 und 43 sind un- gleichphasig ebenso wie auch folgende Paare von Teilstromrichtern. Dagegen können die Teilstrom richter mit geraden Nummern untereinander gleich- phasig sein, ebenso wie die Teilstromrichter mit unge raden Nummern.
Störungen, die durch die Kommu- tierung in einem der Teilstroinrichter 42 und 43 ver ursacht wurden, können einander auf Grund ihrer Zusammenschaltung durch Kompensationsreaktoren 70 und 90 nicht beeinflussen. Die Gruppe, die von den Teilstromrichtern 42 und 43 gebildet wird, wird ausserdem auf Grund des Kompensationsreaktors 74 unabhängig von den Betriebsverhältnissen derjenigen Gruppe, die von den Teilstromrichtern 44 und 45 gebildet wird. Störungen in irgendeiner dieser Grup pen beeinflussen also die andern Gruppen nicht.
In entsprechender Weise ist die Gruppe, die von den Teilstromrichtern 42 bis 45 gebildet wird, getrennt von derjenigen Gruppe, die von den Teilstromrichtern 46 bis 49 durch das Anordnen des Kompensations reaktors 76 gebildet wird.
Anstatt getrennte Quellen für die Blindleistungs- quellen 94 bis 97 anzuordnen, können natürlich eine oder mehrere solche Quellen für verschiedene Grup pen von Teilstromrichtern dadurch gemeinsam sein, dass die Mittelpunkte bestimmter Kompensationsreak toren 90 bis 93 über weitere Kompensationsreaktoren paarweise verbunden werden, an deren Mittelpunkte die genannten Quellen angeschlossen werden können.
Fig.6 zeigt eine Anlage von entsprechender Grössenordnung wie in Fig. 5, in der die Netzwick lungen 522 bis 592 jedes Stromrichtertransformators 52 bis 59 statt über Kompensationsreaktoren über je einen Reaktor 82 bis 89 an Erde geschaltet sind. Jeder solche Reaktor hat eine Sekundärwicklung, und alle Sekundärwicklungen 82' bis 89' sind in solcher Weise reihengeschaltet, dass Eine Störung, die in einem Teil stromrichter auftritt, daran gehindert wird, die übrigen Teilstromrichter zu beeinflussen.
Die Stromrichter transformatoren 52 bis 59 haben in ähnlicher Weise wie in Fig. 5 ihre Maschinenwicklungen über Kom pensationsreaktoren 90 bis 93 paarweise zusammen geschaltet, deren Mittelpunkte mit Synchronmaschinen 94 bis 97 verbunden sind. In der Fig. 6 ist bei den Reaktoren 88, 89, die am weitesten rechts liegen, die Modifikation ersichtlich, dass sie durch einen Trans formator ersetzt worden sind. In diesem Fall ist es erforderlich, dass die Sekundärwicklung des Trans formators mit einem Reaktor parallel geschaltet ist, wie dort gezeigt wird.
Die Kompensierungsdrosseln 70 bis 73 in Fig. 5 und 82 bis 89 in Fig. 6 haben dieselbe Funktion wie die Kompensierungsdrosseln 27 in Fig. 2 und 31 bis 33 in Fig. 3, nämlich Zirkulationsströme in den die Netzwicklungen 522 bis 592 enthaltenden Kreisen zu begrenzen.
Die Schaltungen nach Fig. 5 und 6 haben dieselbe Wirkungsweise, aber die zuletzt gezeigte Ausführungs form ist einfacher auszuführen und bringt niedrigere Anlagekosten mit sich.
Circuit arrangement with at least one pair of cooperating partial converters The present invention relates to a circuit arrangement with at least one pair of cooperating partial converters, each of which is connected to a converter transformer, to which two alternating current networks are also connected to a further winding designated as a network winding.
One of these AC networks is the network that feeds or is fed by the converters, and the other is usually a synchronous machine that delivers reactive power. Depending on the number of interacting converters, one or more synchronous machines can be switched on in the system.
It has already been proposed to run the primary winding of the converter transformer for the voltage of the synchronous machine and to arrange an additional transformer between this network with a relatively low voltage and the spei send or powered network. With such an arrangement, the active power has to be converted twice, which has significant disadvantages, such as high system costs and large losses. In certain cases it is desirable to connect several partial converters, which are phase shifted in relation to one another, to the network with low voltage.
The commutation in one converter section will influence the curve shape of the voltage of the other converter sections. This can lead to difficulties, especially with inverter operation. Various ways of overcoming these difficulties have been disclosed in Patent No. 290727. They aim to bring about such an inductive interconnection of the primary sides of the converter transformers that a compensation of the mutual influence of the two converters is achieved.
In order to avoid the inconveniences associated with arranging an additional transformer, it has also been proposed to carry out the converter transformers with a primary winding for each of the two AC networks. Measures must then be taken to compensate for the mutual influence of the partial converters , taking into account the properties of the two alternating current networks. Patent No. 290727 shows e.g.
B. in Fig. 5 a solution to this problem in a special case. There, the stray reactances occurring in the various transformer windings have been used ver as inductive switching elements for compensation. The transformer construction is so cramped that it cannot always be realized.
The known arrangements mentioned have only been described in connection with phase-shifted partial converters to compensate for the mutual influence of the partial converters during the commutation process. However, the same arrangements are also justified when operating in-phase converters. In such an operation, the partial converters commutate at the same time, which is why no disturbances of the type mentioned above can occur. In this case, faults such as re-ignition and flash-through must be taken into account instead.
The influence of such disturbances can be eliminated by using a compensation reactor between the converter transformers of two partial converters. The compensation reactor then has the influence that the converters connected to it work as if they were connected to completely different networks. This behavior is best explained with reference to the accompanying FIG. There, X denotes the reactance of a network that is connected to a central tap C of a compensation reactor B-D.
The mode of operation is best understood if one assumes that it is divided into the ideal transformer windings B-C and C-D and the reactor 4X connected in parallel with them. At point B, a converter part A 1 is connected and at point D a converter part A2. If it is assumed that a fault has occurred in the converter part A2, which results in an interference current J, this current is superimposed on the normal operating current, which is not indicated in the drawing.
The current divides in C so that J / 2 flows to <I> B </I> and through the reactor <I> 4X </I> to <I> D </I>, and J / 2 flows from C to <I> D, </I> where the total current <I> J </I> flows. The current J / 2 through the reactor 4X gives rise to the voltage drop 2JX, directed from <I> B </I> to <I> D </I>. A voltage JX will therefore be between <I> B </I> and C and a voltage JX between C and <I> D. </I> A voltage drop that is equal to that caused by the disturbance current in the network will be So in the circuit containing the undisturbed partial converter, subtracted and added in the circuit containing the disturbed partial current converter.
An undisturbed partial power converter receives no voltage and can therefore be viewed as disconnected from the grid.
Because of the conditions described, the known arrangements have a beneficial effect, regardless of whether operation takes place with non-in-phase or in-phase converters.
The commutation ratios, such as the overlap angle, commutation time, safety angle of a converter component, are thus independent of the number of in-phase converters in operation, since each converter component appears to be working on an independent network.
The above-mentioned disadvantages are avoided according to the present invention in that one of the network windings of all converter transformers is connected to one of the AC networks, while the other network windings of the converter transformers belonging to a pair of cooperating partial converters are connected to the second AC network via a compensation choke, and thereby that the circuit that contains the compensation choke in series with the leakage reactance between the network windings is so,
that this series connection is not short-circuited.
In an embodiment according to the inven tion, the converter transformers contain three main windings, one that can be referred to as a mains winding, one that is connected to the synchronous machine (machine winding) and one that is connected to the converter valves (valve winding). Two partial converters, which are phase-shifted by a certain angle in relation to one another, can work together appropriately.
The machine windings of the two converter transformers are connected via a compensation reactor to a common synchronous machine that covers the reactive power requirements of the converters and can cover all or part of the reactive power requirements of the network.
If commutation occurs between two phases in one of the partial converters, a short circuit arises between these phases, and a voltage is sometimes induced in that part of the compensation reactor that carries the commutation power, and partly a voltage in the same direction in the part of the compensation reactor, which is connected to the non-commutating partial converter or converters.
The voltages mentioned could now be short-circuited via the series-connected leakage reactances of the power converter transformers, namely via those that exist between the machine and mains windings of each power converter transformer. However, such a short circuit must be avoided and various measures are proposed below for this purpose.
In the accompanying drawings, FIGS. 2 to 6 show schematically different exemplary embodiments of the subject matter of the invention.
In FIG. 2, 1 and 2 designate partial converters which are each connected to a network 5 via their converter transformer 3 and 4. In the three-phase scheme, each converter component has six flow valves, which are designated 6 to 11 for converter converter 1. The anodes of the flow control valves 6 to 8 are connected to a direct current terminal 12, and the cathodes of the flow control valves 9 to 11 are connected to one another in the case shown and are connected to the anodes of three of the flow control valves in the partial converter 2 via the connection 14, so that the Partial converters are connected in series.
The cathodes in the second three-valve group of the converter part 2 are connected to the second direct current terminals 13 of the system. It is of course also possible, instead, to connect the converters 1 and 2 in parallel in a suitable manner. The grid of the flow control valves in each partial converter are connected to the grid control device 15 and 16, respectively. The converter part 1 is connected to a valve winding 17 of the converter transformer 3.
A machine winding 18 on this transformer is connected to a machine winding 20 on the converter transformer 4 via a compensation reactor 19. At the center taps of the various phase reactors of the compensation reactor 19 are the three phases of a synchronous machine 21. The converter part 2 is connected to the converter transformer 4 via a valve winding 22 on this transformer. A network winding 23 of the converter transformer 3 and a network winding 24 of the converter transformer 4 are connected to the network 5 via their respective switches 25 and 26, respectively.
The network winding 23 and 24 are interconnected via a compensation reactor 27. The centers of the phase reactors of these compensation reactors are connected and possibly connected to earth at 28.
The arrangement of the compensation reactor 27 prevents the voltage that occurs during commutation in any of the partial converters 1 or 2 across the compensation reactor 19 from the stray reactances lying in series between the machine winding 18 and the network winding 23 and the network winding 24 and the machine winding 20 is short-circuited. If the compensation reactor 27 were not there, then voltages that are induced in circuit 5, 25, 23, 24, 26 due to the aforementioned leakage reactances could cause large circulation currents.
The embodiment shown in Fig. 2 can be modified by the fact that the compensation reactors 27 and 19 are arranged on common cores. Since they get common magnetic circles, their combined dimensions can be reduced. Such an arrangement means a considerable saving in costs, since especially the compensation reactor 27 can assume considerable dimensions.
By arranging the compensation reactors 27 and 19, it is also possible to operate each partial converter individually. The converter sections usually each have a bypass valve 29 or 30, which is kept blocked in normal operation, but the one from which is unblocked belongs to a converter section that is to be taken out of operation. The switches 25 and 26 are used to de-energize the associated converter transformer.
A further simplification of the arrangement in FIG. 2 can be obtained according to FIG. 3, in which the compensation reactor 27 is replaced by a current divider 31, 32, 33 in each phase winding. The midpoints of the flow dividers are connected to each other and connected to earth 28. A secondary winding 34, 35, 36 on each current divider is connected to phase reactors 19 ', 19 ", 19"' of the compensation reactor 19. With this facility, only one reactor with one winding and one transformer are required in each phase. The way it works is otherwise the same as in FIG. 2.
In Figure 3, only the valve windings 17 and 22 are shown, and not the converter components.
If one refrains from the possibility of being able to disconnect one of the converter transformers, the arrangement shown in FIG. 3 can be modified in that the secondary windings 34 to 36 are omitted. The arrangement still works if one of the converters is blocked.
The last indicated circuit is equivalent to a circuit according to FIG. 4, in which the mains windings 23 and 24 of the two converter transformers are connected in series and connected to earth 28. In the latter two cases, the possibility of creating a closed circuit via the stray reactances between the machine and mains windings of the converter transformers is avoided. For the sake of clarity, the converter sections have also been omitted in FIG. 4.
It can be useful to arrange two converter transformers one above the other on a common core. The series connection of the compensation choke 19 and the leakage reactances, which is closed in FIG. 3 via the circuit 5, 26, 24, 31-33, 25, is switched on according to FIG. 4 between the network 5 and earth 28, so that the series connection in this case is open.
The embodiments described so far have shown arrangements with which who can prevent a fault in one converter component from affecting another converter component; these circuits concern the use of non-in-phase converters. In FIGS. 5 and 6, examples are shown that the invention can also be used before geous when in-phase partial converters interact.
Eight partial current rectifiers 42 to 49 are located between DC poles 40 and 41 in FIG. 5. An earth connection 50 can possibly be arranged in this series connection. For the sake of clarity, the single-line scheme has been selected for FIG. 5, in which two phase lines are omitted, as is the interconnection of the transformer windings. Each partial converter 42 to 49 is connected to a valve winding on a respective Stroturichtertransformator 52 to 59 with the windings 521, 522, 523 to 591, 592, 593.
The line windings 522 to 592 of these transformers are partly connected to phase lines 60 via switches 62 to 69 and partly connected in pairs via the compensation reactors 70 to 73. The centers of the reactors 70 and 71 are connected to a compensation reactor 74, and the centers of the reactors 72 and 73 are connected to a compensation reactor 75. The center points of the reactors 72 and 73 are in turn connected to one another via a compensation reactor 76, the center of which is on earth 77. The machine windings of the converter transformers are connected in pairs via compensation reactors 90 to 93, the centers of which are connected to synchronous machines 94 to 97.
The two partial converters 42 and 43 are out of phase, as are the following pairs of partial converters. On the other hand, the partial converters with even numbers can be in phase with each other, as can the partial converters with odd numbers.
Faults which were caused by the commutation in one of the partial current converters 42 and 43 cannot influence one another due to their interconnection by means of compensation reactors 70 and 90. The group that is formed by the converters 42 and 43 is also independent of the operating conditions of the group that is formed by the converters 44 and 45 due to the compensation reactor 74. Disturbances in any of these groups do not affect the other groups.
In a corresponding manner, the group formed by the converters 42 to 45 is separate from the group that is formed by the converters 46 to 49 by arranging the compensation reactor 76.
Instead of arranging separate sources for the reactive power sources 94 to 97, one or more such sources can of course be common for different groups of partial converters in that the centers of certain compensation reactors 90 to 93 are connected in pairs via further compensation reactors, at the centers of which the sources mentioned can be connected.
6 shows a system of the same order of magnitude as in FIG. 5, in which the Netzwick lungs 522 to 592 of each converter transformer 52 to 59 are connected to earth via a reactor 82 to 89 instead of via compensation reactors. Each such reactor has a secondary winding, and all secondary windings 82 'to 89' are connected in series in such a way that a disturbance which occurs in one part of the converter is prevented from influencing the other part of the converter.
The power converter transformers 52 to 59 have their machine windings connected together in pairs via compensation reactors 90 to 93 in a manner similar to that in FIG. In Fig. 6, the modification can be seen in the reactors 88, 89, which are furthest to the right, that they have been replaced by a transformer. In this case it is necessary that the secondary winding of the transformer is connected in parallel with a reactor, as shown there.
The compensation chokes 70 to 73 in FIG. 5 and 82 to 89 in FIG. 6 have the same function as the compensation chokes 27 in FIGS. 2 and 31 to 33 in FIG. 3, namely to limit circulation currents in the circuits containing the network windings 522 to 592 .
The circuits of FIGS. 5 and 6 have the same mode of operation, but the last embodiment shown is easier to carry out and brings lower system costs with it.