CH617046A5

CH617046A5 - Device for compensating the idle power of a consumer

Info

Publication number: CH617046A5
Application number: CH926177A
Authority: CH
Inventors: Helmut Sauer; Eberhard Schmid
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1976-09-24
Filing date: 1977-07-27
Publication date: 1980-04-30
Also published as: DE2643169B1; DE2643169C2; SE7710464L; BE858939A; JPS5340850A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Kompensation der Blindleistung eines Verbrauchers, der aus einem Wechselspannungsnetz gespeist ist, mit einem wechselspannungsseitig an das Wechselspannungsnetz angeschlossenen selbstgeführten Stromrichter, dessen steuerbare Ventile in Brückenschaltung angeordnet und zwangsweise löschbar sind. Eine solche Einrichtung ist beispielsweise aus der Zeitschrift «elektrowärme international» 32 (1974), Seiten B 326 bis B 334, insbesondere Bild 11 samt zugehöriger Beschreibung, bekannt. The invention relates to a device for compensating the reactive power of a consumer, which is fed from an AC voltage network, with a self-commutated converter connected to the AC network on the AC voltage side, the controllable valves of which are arranged in a bridge circuit and can be forcibly erased. Such a device is known, for example, from the magazine "elektrowärme international" 32 (1974), pages B 326 to B 334, in particular Fig. 11 and the associated description.

Um Rückwirkungen auf das Wechselspannungsnetz durch einen symmetrischen oder unsymmetrischen Verbraucher, z. B. einen Lichtbogen-Schmelzofen, zu vermeiden oder gering zu halten, muss die Blindleistung des Verbrauchers kompensiert und die unsymmetrische Verteilung der Wirklast auf die einzelnen Netzphasen symmetriert werden. Auch im Interesse einer guten Wirkleistungsübertragung zwischen Wechselspannungsnetz und Verbraucher ist man bestrebt, den Leistungsfaktor des Wechselspannungsnetzes möglichst nahe Eins zu machen, also die Blindbelastung durch den Verbraucher weitgehend zu kompensieren. Da sich Blindleistung und Unsymmetrie des Verbrauchers fast sprungartig ändern können, müssen zur Kompensation und zur Symmetrierung Einrichtungen verwendet werden, die Stellzeiten im Bereich von Millisekunden besitzen, die also Blindleistungs-und Unsymmetrieänderungen sehr schnell ausregeln können. To repercussions on the AC network by a symmetrical or asymmetrical consumer, for. B. to avoid an arc melting furnace, or to keep it low, the reactive power of the consumer must be compensated and the asymmetrical distribution of the active load must be balanced on the individual network phases. Also in the interest of good active power transmission between the AC network and the consumer, efforts are made to make the power factor of the AC network as close as possible to one, i.e. to largely compensate for the reactive load on the consumer. Since reactive power and unbalance of the consumer can change almost abruptly, devices must be used for compensation and for balancing, which have positioning times in the range of milliseconds, which can therefore quickly compensate for changes in reactive power and unbalance.

Im folgenden ist nur von Blindleistungsänderungen die Rede. Induktive Blindlasten kann man durch mechanisches Zu-und Abschalten von Kondensatoren kompensieren («elektrowärme international» 32 [1974], Seiten B 326-B 334, insbesondere Bild 2 mit zugehöriger Beschreibung). Dies geschieht jedoch relativ langsam, und ein solches Zu- und Abschalten ist deshalb für eine schnelle Ausregelung nicht geeignet. Ausserdem ergeben sich durch das Zuschalten und Abschalten Spitzen in Netzspannung und Netzstrom. Ebenso bereitet die Resonanzeigenschaft der Kondensatoren zusammen mit der Netzinduktivität und der Induktivität einer eventuell vorgeschalteten Drosselspule Probleme. The following only talks about changes in reactive power. Inductive reactive loads can be compensated for by mechanically switching capacitors on and off («elektrowärme international» 32 [1974], pages B 326-B 334, in particular Figure 2 with the associated description). However, this happens relatively slowly, and such switching on and off is therefore not suitable for fast regulation. In addition, switching on and off peaks in mains voltage and mains current. Likewise, the resonance property of the capacitors together with the line inductance and the inductance of a possibly upstream choke coil presents problems.

Die eingangs genannte bekannte Einrichtung zur Blindleistungskompensation eines Verbrauchers («elektrowärme international» 32 [1974], S. B 326 bis B 334, insbesondere Bild 1 lb; Deutsche Offenlegungsschrift 2 247 819, insbesondere Fig. 1) enthält einen selbstgeführten Stromrichter oder sogenannten «Blindleistungsstromrichter», bei dem die Kommutierung gleichstromseitig stattfindet. Die steuerbaren Ventile sind in Drehstrom-Brückenschaltung angeordnet. Gleichstromseitig ist an den Stromrichter ein Glättungskondensator angeschlossen. Eine besondere Energiequelle ist auf der Gleichstromseite nicht notwendig. Zur Begrenzung von Oberschwingungen sind in den wechselspannungsseitigen Zuleitungen Drosselspulen angeordnet. Durch Verstellen des Steuerwinkels des Stromrichters wird die wirksame Gesamtkapazität der Einrichtung verändert. - Diese bekannte Einrichtung stellt für das Wechselspannungsnetz unnötigerweise einen Wirkleistungsverbraucher dar. Diese Wirkungsleistung muss entweder in Widerständen in Wärme umgesetzt oder mittels einer Rückspeiseeinrichtung in das Wechselspannungsnetz zurückgespeist werden. Die Stellgeschwindigkeit liegt beim Kompensieren in der Grössen-ordnung einer Periode der Netzwechselspannung, was für manche Anwendungsfälle zu lang ist. The known device for reactive power compensation of a consumer mentioned at the outset ("elektrowärme international" 32 [1974], pp. B 326 to B 334, in particular Fig. 1 lb; German Offenlegungsschrift 2 247 819, in particular Fig. 1) contains a self-commutated converter or so-called " Reactive power converter », in which the commutation takes place on the DC side. The controllable valves are arranged in a three-phase bridge circuit. A smoothing capacitor is connected to the converter on the DC side. A special energy source is not necessary on the DC side. Choke coils are arranged in the AC supply lines to limit harmonics. The effective total capacity of the device is changed by adjusting the control angle of the converter. - This known device unnecessarily represents an active power consumer for the AC voltage network. This active power must either be converted into heat in resistors or be fed back into the AC network by means of a regenerative device. The positioning speed when compensating is in the order of a period of the AC mains voltage, which is too long for some applications.

Aus der Deutschen Offenlegungsschrift 2 247 819 ist es auch bereits bekannt, einen selbstgeführten Stromrichter, der • an ein Drehstromnetz angeschlossen ist, über eine Glättungsdrossel von einem netzgeführten Stromrichter mit eingepräg- From German Offenlegungsschrift 2 247 819 it is also already known to use a smoothing choke to impress a self-commutated converter, which is connected to a three-phase network, from a

2 2nd

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10 10th

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tem Gleichstrom zu speisen. Der selbstgeführte Stromrichter benötigten Blindleistung geführt ist. Hierbei können pro ist hierbei mit vertauschter Phasenfolge an das Drehstromnetz Periode der Netzwechselspannung bevorzugt p Einschaltzei- to feed direct current. The self-commutated converter required reactive power is guided. Here, with a reversed phase sequence to the three-phase network, the period of the mains AC voltage can preferably be p

angeschlossen. Bei dieser Einrichtung handelt es sich jedoch ten vorgesehen sein, wobei p die Anzahl der Brückenzweige nicht um eine Einrichtung zur Blindleistungskompensation, des selbstgeführten Stromrichters ist. Prinzipiell könnte - um sondern um eine Symmetrierungseinrichtung für ein Dreh- 5 Oberschwingungen im Ausgangsstrom klein zu halten - die connected. This device, however, is intended to be provided, where p the number of bridge branches is not a device for reactive power compensation of the self-commutated converter. In principle - in order to keep a balancing device for a harmonic in the output current 5 small - the

Stromnetz. Anzahl der Einschaltzeiten ein Mehrfaches der Anzahl p sein, Power grid. Number of switch-on times be a multiple of the number p

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung doch steigen mit wachsender Anzahl die Schaltverluste des zur Blindleistungskompensation eines Verbrauchers der ein- Gleichstromstellers und in den Ventilen des Stromrichters, The invention has for its object a device but the switching losses increase with increasing number of the for reactive power compensation of a consumer of the one DC controller and in the valves of the converter,

gangs genannten Art so auszugestalten, dass einerseits bei Gemäss einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist als type mentioned so that on the one hand in accordance with a further embodiment of the invention is as

Blindleistungsänderungen ein besonders schnelles Ansprechen 10 Gleichstromquelle ein netzgeführter Stromrichter vorgesehen, Reactive power changes provide a particularly fast response 10 DC source A line-guided converter is provided

und Kompensieren möglich ist und dass andererseits gleichzei- der wechselspannungsseitig an das Wechselspannungsnetz und tig der Wirkleistungsverbrauch möglichst gering bleibt. gleichstromseitig über eine Glättungsdrossel an die gleich- and compensation is possible and that, on the other hand, at the same time the AC voltage side to the AC voltage network and the active power consumption remain as low as possible. on the DC side via a smoothing choke to the

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass stromseitigen Anschlussklemmen des selbstgeführten Strom- According to the invention, this object is achieved in that current-side connection terminals of the self-guided current

an die gleichstromseitigen Anschlussklemmen des selbstge- richters angeschlossen ist, dass der netzgeführte Stromrichter führten Stromrichters eine Gleichstromquelle zum Einspeisen 's auf konstanten Ausgangsstrom geregelt und dass der selbstge- is connected to the direct-current-side connection terminals of the self-rectifier, that the mains-operated converter, the converter, regulates a direct-current source for feeding in, to a constant output current, and that the self-rectified

eines konstanten, der maximal zu kompensierenden Blindlei- führte Stromrichter in fester Phasenlage zur Netzwechselspan- of a constant, maximum compensated reactive-lead converter in a fixed phase to the AC mains voltage

stung entsprechenden Gleichstroms angeschlossen ist, dass die nung gesteuert ist. DC power is connected, that the voltage is controlled.

genannten gleichstromseitigen Anschlussklemmen durch einen Der netzgeführte Stromrichter kann insbesondere steuerparallel zu den Ventilen des Stromrichters liegenden Gleich- bare Ventile in Brückenschaltung umfassen. the DC-side connection terminals mentioned by a. The line-guided power converter can in particular comprise parallel valves in parallel with the valves of the power converter in a bridge circuit.

stromsteiler miteinander verbunden sind, der mittels einer 20 Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, die mit einem Steuereinrichtung mit einer Taktfrequenz gesteuert ist, die ein besonders geringen Aufwand an Bauelementen und wegen des ganzzahliges Vielfaches der Netzfrequenz der Netzwechsel- Fehlens eines netzgeführten Stromrichters ohne Verbrauch an Spannung ist und dass der Gleichstromsteller und die steuerba- Steuerblindleistung auskommt, ist dadurch gekennzeichnet, ren Ventile des selbstgeführten Stromrichters von der Steuer- dass als Gleichstromquelle eine Drosselspule vorgesehen ist, einrichtung so gesteuert sind, dass am Ausgang des Stromrich- 25 die über den selbstgeführten Stromrichter aus dem Wechseiters ein Ausgangsstrom mit netzfrequenter Grundschwingung spannungsnetz gespeist ist, und dass die Phasenlage des Aus-und einer bezüglich der Netzwechselspannung zumindest gangsstroms des selbstgeführten Stromrichters bezüglich der annähernd konstanten Phasenlage erzeugt wird. Netzwechselspannung um ein geringes abweichend von dem current divider are connected to each other by means of a further embodiment of the invention, which is controlled by a control device with a clock frequency, which requires a particularly small amount of components and, because of the integer multiple of the mains frequency, the lack of a mains-operated converter without changing its voltage and that the direct current controller and the controllable control reactive power get by, is characterized in that the valves of the self-commutated converter are controlled by the control device, that a choke coil is provided as the direct current source, and are controlled in such a way that the self-commutated converter at the output of the converter an output current with a mains frequency fundamental oscillation is fed from the alternating voltage network, and that the phase position of the off-current and of at least a transition current with respect to the mains AC voltage of the self-commutated converter is generated with respect to the approximately constant phase position. Mains AC voltage a little different from that

Eine solche Einrichtung zur Blindleistungskompensation Wert, der durch das zur Kompensation der Blindleistung erfor- Such a device for reactive power compensation is the value required by the reactive power compensation.

lässt sich in einphasiger Ausführung in Verbindung mit einem 30 derliche System von Ausgangsströmen vorgegeben ist, so einphasigen Verbraucher oder in mehrphasiger Ausführung gesteuert ist, dass sich in der Drosselspule der konstante auch bei einem mehrphasigen Verbraucher einsetzen. Der Ver- Gleichstrom einstellt. can be specified in a single-phase version in connection with a system of output currents, so single-phase consumers or in a multi-phase version is controlled in such a way that the constant is used in the choke coil even with a multi-phase consumer. The comparative current sets.

braucher kann dabei ohmisch-induktiv oder ohmisch-kapazitiv Eine besondere Gleichstromquelle ist hierbei also nicht sein. Beispielsweise wird die Einrichtung bei einem ohmisch- erforderlich. Diese Ausführungsform beruht auf der Erkennt-induktiven Verbraucher, z. .B. bei einem Lichtbogen-Schmelz- 35 nis, dass es letztlich gleichgültig ist, auf welche Weise am Ein-ofen, eingesetzt Auch ist beispielsweise ein Einsatz zur Kom- gang des selbstgeführten Stromrichters der konstante Gleichpensation von Hochspannungsleitungen möglich. ström erzeugt wird und woher die zur Aufrechterhaltung des Gegenüber der eingangs genannten bekannten Einrichtung Stromflusses in der Drosselspule benötigte Energie bezogen ergibt sich der Vorteil kleinerer Stellzeiten, eines sehr geringen wird. Bei dieser Ausgestaltung wird der selbstgeführte Strom-Wirkleistungsverbrauchs, der Einsparung der wechselspan- « richter also auch zur Erzeugung des Gleichstroms herangezo-nungsseitigen Drosselspule und des Glättungskondensators. gen. Hierbei ist ein geringer, dem ohmschen Widerstand der Als besonderer Vorteil wird es j edoch angesehen, dass die Ein- Drosselspule entsprechender Wirkleistungsverbrauch des richtung auf Blindleistungsänderungen sehr schnell ansprechen selbstgeführten Stromrichters zu verzeichnen. Um diese Wirkkann. Das liegt daran, dass bei einer solchen Blindleistungsän- leistung aufzubringen, wird gegenüber der Ausgestaltung mit derung der von der Gleichstromquelle gelieferte Gleichstrom 45 netzgeführtem Stromrichter die Phasenlage um einen geringen nicht geändert zu werden braucht. Betrag verändert. Dieser Betrag kann geringfügig verändert In this case, the user can be ohmic-inductive or ohmic-capacitive. There is therefore no special direct current source. For example, the device is required for an ohmic. This embodiment is based on the detect-inductive consumer, for. .B. in the event of an arc melting, it is ultimately irrelevant how the furnace is used. For example, it can be used to commute the self-commutated converter to constant equalization of high-voltage lines. current is generated and from where the energy required to maintain the flow of current in the choke coil, compared to the known device mentioned at the outset, results in the advantage of shorter operating times, which becomes very short. With this configuration, the self-commutated active power consumption, the saving of the alternating-current converters is also used to generate the direct current choke coil and the smoothing capacitor. The ohmic resistance is, however, considered a particular advantage, however, that the single-choke coil registers the active power consumption of the direction that responds very quickly to changes in reactive power in self-commutated converters. This effect can The reason for this is that in the case of such a reactive power output, the phase position does not need to be changed in comparison with the configuration with the change of the direct current supplied by the direct current source 45 from a line-guided converter. Amount changed. This amount can change slightly

Bei dieser Einrichtung ist der Gleichstromsteller in seinem werden, wenn aufgrund von Temperatureinflüssen oder ähnli- With this device, the DC chopper is in its function if due to temperature influences or similar

Takt mit der Taktung des selbstgeführten Stromrichters ver- cher Veränderungen der Wirkleistungsverbrauch schwankt, Clock with the clocking of the self-commutated converter changes changes in the active power consumption,

knüpft. Durch Veränderung der Einschaltdauer des Gleich- Zwischen dem selbstgeführten Stromrichter und dem stromstellers zusammen mit der des selbstgeführten Stromrich- so Wechselspannungsnetz kann zur Spannungsanpassung und bei ters lässt sich die Amplitude der Grundschwingung des Aus- Verwendung von höherpulsigen Schaltungen eventuell auch gangsstroms des selbstgeführten Stromrichters und damit die zur Unterdrückung bestimmter Oberschwingungen ein Trans- ties. By changing the duty cycle of the DC voltage between the self-commutated converter and the power controller together with that of the self-commutated power converter, the voltage can be adjusted and at ters, the amplitude of the fundamental oscillation can be reduced by using higher-pulse circuits and possibly also the current of the self-commutated converter which are used to suppress certain harmonics.

in das Wechselspannungsnetz eingespeiste, zur Kompensation formater angeordnet sein. Weiterhin kann bei rein induktivem verwendete Blindleistung beeinflussen. Ausserdem kann durch Verbraucher vorgesehen sein, dass dem Verbraucher eine Kon- fed into the AC voltage network, arranged for compensation formats. Furthermore, reactive power can be used with purely inductive influences. In addition, it can be provided by consumers that the consumer has a

das Zünden und Löschen der steuerbaren Ventile des selbstge- 55 densatorbatterie mit Vorschaltdrosseln parallel geschaltet ist. the ignition and extinction of the controllable valves of the self-capacitor battery with series chokes is connected in parallel.

führten Stromrichters die Phasenlage des Ausgangsstroms hin- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden sichtlich der Netzwechselspannung verändert werden. Die anhand von 14 Figuren näher erläutert. Es zeigen: led the converter the phase position of the output current. Embodiments of the invention will be changed in the following visibly the AC mains voltage. The explained in more detail with reference to 14 figures. Show it:

Phasenlage kann dabei praktisch jeden beliebigen Winkel Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Einrichtung zur annehmen. Bei der Kompensation von Blindleistung werden Kompensation von Blindleistung, 1 can adopt a first embodiment of a device practically any angle. When compensating for reactive power, compensation for reactive power,

jedoch nur Werte von +900 und -90 °, d. h. induktive bzw. kapa- 60 Fig. 2 eine zweite Ausführungsform zur Kompensation von zitive Ausgangsströme benötigt. Die Phasenlage kann also ent- Blindleistung, die mit einer Drosselspule als Gleichstromquelle sprechend auf einen festen Wert gesteuert werden. auskommt, however only values of +900 and -90 °, d. H. inductive or capacitive 60 Fig. 2 requires a second embodiment for the compensation of citive output currents. The phase position can thus be reactive power, which can be controlled to a fixed value using a choke coil as a direct current source. gets along

Die Steuerung kann insbesondere so vorgenommen wer- Fig. 3 den Gleichstrom der Gleichstromquelle in Abhängig- The control can in particular be carried out in this way.

den, dass der Gleichstromsteller beidseitig symmetrisch zu keit von der Zeit, that the DC chopper is symmetrical on both sides of the time,

äquidistanten Zeitpunkten eingeschaltet und der Stromrichter 65 Fig. 4 den unter Wirkung des Gleichstromstellers in den im Gegentakt hierzu stromleitend gesteuert ist, wobei die Ein- selbstgeführten Stromrichter eingespeisten Gleichstrom in schaltdauer des Gleichstromstellers und der einzelnen Ventile Abhängigkeit von der Zeit, equidistant times are switched on and the converter 65 FIG. 4 is controlled under the action of the DC chopper in the current-carrying manner in opposition to it, the DC self-fed converters fed in switching time of the DC chopper and the individual valves depending on the time,

des Stromrichters in Abhängigkeit von der zur Kompensation Fig. 5 den durch den Gleichstromsteller fliessenden Gleich- ■ of the converter as a function of the direct current flowing through the direct current regulator for compensation

617046 4 617046 4

ström in Abhängigkeit von der Zeit, sind als Messgrössen die Netzwechselspannung und der Netz- flow as a function of time, the measured variables are the AC mains voltage and the mains

Fig. 6 bis 11 Zeitdiagramme, die die Stromführungsdauer Wechselstrom zugeführt. Aus beiden Messgrössen werden von der einzelnen Ventile des selbstgeführten Stromrichters veran- der Steuereinrichtung 20 die vom Gleichstromsteller 18 und schaulichen, und dem Stromrichter 5 benötigten Steuergrössen (Einschaltdauer 6 to 11 are timing diagrams that supply the current carrying period of alternating current. From the two measured variables, the individual valves of the self-commutated converter converting the control device 20 into the control variables required by the direct current controller 18 and 5 and the converter 5 (duty cycle

Fig. 12 bis 14 den zeitlichen Verlauf der Ausgangsströme 5 und Phasenlage) ermittelt. Hierdurch wird die benötigte Ampli-des selbstgeführten Stromrichters. tude der Ausgangsströme ii, h, Ì3 eingestellt und ihre Phasen- 12 to 14 determines the time course of the output currents 5 and phase position). As a result, the required amplitude of the self-commutated converter. output currents ii, h, Ì3 and their phase

Nach Fig. 1 speist ein Drehstrom-Generator 2 über ein drei- läge auf einem vorgegebenen Wert, nämlich +90 ° oder -90 °, phasiges Wechselspannungsnetz 3 mit den Phasenleitern R, S, festgehalten. According to FIG. 1, a three-phase generator 2 feeds a three-phase AC voltage network 3 with the phase conductors R, S to a predetermined value, namely +90 ° or -90 °.

T einen Verbraucher 4 mit einer Netzwechselspannung der Die Einrichtung zur Blindleistungskompensation nach T a consumer 4 with an AC line voltage according to the device for reactive power compensation

Netzfrequenz fn = 1/Tn. Als Verbraucher 4 ist hier speziell eine 10 Fig. 2 zeigt weitgehend denselben Aufbau wie diejenige nach induktive dreiphasige Last vorgesehen, also eine Last, die Fig. 1. Es ist jedoch eine andere Gleichstromquelle 10 vorgese- Mains frequency fn = 1 / Tn. 2 is largely the same structure as that for inductive three-phase load, that is, a load that is shown in FIG.

induktive Blindleistung verbraucht. Das kann beispielsweise ein hen, die wesentlich einfacher aufgebaut ist. Als Gleichstrom-Lichtbogen-Schmelzofen sein. Prinzipiell kann es sich bei dem quelle 10 wird hier - in Verbindung mit dem selbstgeführten Verbraucher 4 auch um eine kapazitive Last handeln. Es wird Stromrichter 5 - eine Drosselspule 23 herangezogen, die paral-im folgenden vorausgesetzt, dass der Verbraucher 4 symme- 15 lei zum Gleichstromsteller 18 geschaltet ist. Diese Drosselspule trisch ist oder durch eine nicht gezeigte Symmetrierungsein- 23 verbindet die beiden Anschlussklemmen 7,8 des Stromrich-richtung bereits symmetriert ist. ters 5. inductive reactive power consumed. This can be a hen, for example, which is much simpler. Be as a direct current arc melting furnace. In principle, the source 10 can also be a capacitive load here - in conjunction with the self-guided consumer 4. Power converter 5 - a choke coil 23 is used, which in the following assumes that the consumer 4 is connected symmetrically to the direct current regulator 18. This choke coil is trical or is already symmetrized by a balancing device (not shown) that connects the two connection terminals 7, 8 of the current direction. ters 5.

Der Bedarf des Verbrauchers 4 an induktiver Blindleistung Damit sich in der Drosselspule 23 ein konstanter Gleich wird durch eine selbsttätig arbeitende elektronische Einrich- ström Id einstellt, wird bei der Einrichtung nach Fig. 2 die Pha-tung zur Blindleistungskompensation gedeckt. Diese ist zwi- 20 senlage der einzelnen Ausgangsströme ii, h, Ì3 des selbstgeführ-schen dem Drehstrom-Generator 2 und dem Verbraucher 4 ten Stromrichters 5 bezüglich der Netzwechselspannung auf angeordnet. Sie ist so aufgebaut, dass sie die Blindleistung im einen Wert ungleich ±900 el geregelt. Die Abweichung Wechselspannungsnetz 3 möglichst weitgehend kompensiert gegenüber dem Wert ±90° el ist nur gering. Sie entspricht dem und bei Blindleistungsänderungen sehr schnell anspricht. im ohmschen Widerstand der Drosselspule 23 verbrauchten The need of the consumer 4 for inductive reactive power So that a constant DC is established in the choke coil 23 by an automatically operating electronic set current Id, the pha-device for reactive power compensation is covered in the device according to FIG. 2. This is arranged between the individual output currents ii, h, Ì3 of the self-commutating three-phase generator 2 and the consumer 4 th converter 5 with respect to the AC line voltage. It is constructed in such a way that it regulates the reactive power in a value not equal to ± 900 el. The deviation AC network 3 compensated as far as possible compared to the value ± 90 ° el is only slight. It corresponds to this and responds very quickly to changes in reactive power. consumed in the ohmic resistance of the choke coil 23

Die Einrichtung zur Blindleistungskompensation, die für *s Wirkleistung und den Schaltverlusten. Im Unterschied dazu den Verbraucher 4 die erforderliche induktive Blindleistung lie- kann bei der Einrichtung nach Fig. 1 die Phasenlage der einzel-fert, umfasst einen selbstgeführten Stromrichter 5 mit p = 6 nen Ausgangsströme ii, Ì2, Ì3 bezüglich der Netzwechselspan-steuerbaren Ventilen A bis F in Drehstrom-Brückenschaltung. nung genau auf einem Wert +90 ° el oder -900 el konstant Die Ventile A bis F sind jeweils einzeln einschaltbar und gehalten werden. The device for reactive power compensation, for * s active power and switching losses. In contrast to this, the consumer 4 can supply the required inductive reactive power in the device according to FIG. 1, the phase position of the individually manufactured, comprises a self-commutated converter 5 with p = 6 nen output currents ii, Ì2, Ì3 with respect to the mains AC-controllable valves A. to F in three-phase bridge circuit. exactly at a value of +90 ° el or -900 el constant Valves A to F can be switched on and held individually.

zwangsweise löschbar. Die Ventile A, B und C, D und E, F sind 30 Der netzgeführte Stromrichter 11 wird vom Steuersatz 15 jeweils in gegenüberliegenden Brückenzweigen angeordnet. so gesteuert, dass die Stromquelle 10 einen eingeprägten, der Jedes der Ventile A bis F kann dabei aus einem Hauptthyristor maximal zu stellenden Blindleistung entsprechenden Gleichbestehen, dem die Reihenschaltung eines Löschkondensators ström Id erzeugt. Der zeitliche Verlauf des Gleichstroms Id über und eines Löschthyristors parallel geschaltet ist (DT-OS eine Periodendauer Tn der Netzwechselspannung ist in Fig. 3 forcibly erasable. The valves A, B and C, D and E, F are 30. The line-guided converter 11 is arranged by the control unit 15 in opposite bridge branches. controlled in such a way that the current source 10 has an embossed current which corresponds to each of the valves A to F, which corresponds to a maximum reactive power to be set from a main thyristor, to which the series connection of an extinguishing capacitor current Id produces. The time profile of the direct current Id across and a quenching thyristor is connected in parallel (DT-OS is a period Tn of the AC mains voltage in FIG. 3

2247 819, Fig. 2). Die wechselstromseitigen Ausgangsklemmen 35 dargestellt. 2247 819, Fig. 2). The AC-side output terminals 35 shown.

U, V, W des Stromrichters 5 sind über einen Transformator 6 in im folgenden wird anhand der Fig. 3 bis 14 die Steuerung Stern-Stern-Schaltung an das Wechselspannungsnetz 3 ange- der Einrichtung zur Blindleistungskompensation nach Fig. 1 schlössen. Zur Unterdrückung von bestimmten Oberschwin- näher beschrieben. U, V, W of the converter 5 are connected via a transformer 6 in the following, the control star-star connection to the AC network 3 and the device for reactive power compensation according to FIG. Described for the suppression of certain head vibrators.

gungen kann der Transformator 6 abweichend davon auch in a) Es sei zunächst angenommen, dass der Gleichstromstel- The transformer 6 can also deviate from this in a) It is initially assumed that the DC position

mehrpulsiger Schaltung ausgeführt sein. Eine Kondensatorbat-40 1er 18 dauernd gesperrt ist. Dann besitzt der Gleichstrom If hin-terie 9 mit Vorschaltdrosseln liegt parallel zum Verbraucher 4. ter dem Gleichstromsteller 18 (= Eingangsstrom des Strom-An die beiden gleichstromseitigen Anschlussklemmen 7 richters 5) denselben Zeitverlauf wie der Gleichstrom Id vor und 8 des selbstgeführten Stromrichters 5 ist eine Gleichstrom- dem Gleichstromsteller 18 (= Ausgangsstrom der Stromquelle quelle 10 angeschlossen. Diese liefert einen konstanten, der 10). Es gilt If = Id. In Fig. 4 gilt dann ein nicht eingezeichneter maximal zu kompensierenden Blindleistung entsprechenden « vönjg waagerechter Zeitverlauf. Bei Fig. 5 wäre der Strom Ie im Gleichstrom Id, der in einem Stromregelkreis konstant gehal- Gleichstromsteller 18 stets Null. multi-pulse circuit. A capacitor bat 40 1er 18 is permanently blocked. Then the direct current If series 9 with series chokes is connected in parallel to the consumer 4. ter the direct current controller 18 (= input current of the current-to the two direct-current connection terminals 7 rectifier 5) has the same time profile as the direct current Id before and 8 of the self-commutated converter 5 a direct current controller is connected to the direct current controller 18 (= output current of the current source 10, which supplies a constant one, the 10). If = Id applies. In FIG. 4 then a maximum horizontal reactive power, which is not shown, is to be compensated for, corresponding to a horizontal time course. In FIG. 5, the current Ie in the direct current Id, which is constant in a current control circuit — the direct current regulator 18 would always be zero.

ten wird. Als Gleichstromquelle 10 ist nach Fig. 1 ein netzge- Die einzelnen zünd- und löschbaren Ventile A bis F des führter Stromrichter 11 mit steuerbaren Ventilen in Dreh- selbstgeführten Stromrichters 5 werden von der Steuereinrich- will. 1, the individual ignitable and extinguishable valves A to F of the guided power converter 11 with controllable valves in a self-commutating power converter 5 are controlled by the control device.

strom-Brückenschaltung vorgesehen, der wechselspannungs- tung 20 nach einem bestimmten Pulsprogramm gesteuert. Current bridge circuit provided, the AC voltage 20 controlled according to a certain pulse program.

seitig über einen Eingangstransformator 12 in Stern-Stern- so Dadurch wird der Gleichstrom If zyklisch auf alle drei Phasen-Schaltung an das Wechselspannungsnetz 3 und gleichstromsei- ausgänge des selbstgeführten Stromrichters 5 verteilt. In jeder tig über eine Glättungsdrossel 13 an die Anschlussklemmen 7,8 Periode T„ der Netzfrequenz fn erhält jedes Ventil A bis F einen angeschlossen ist. Der Stromrichter 11 muss hierbei zwar für Zündimpuls. Der selbstgeführte Stromrichter 5 wird also mit den vollen Strom, braucht aber nur für eine kleine Leistung aus- Netzfrequenz fn gesteuert. Jedes Ventil A bis F ist dabei wäh-gelegt zu sein. Die Zündimpulse für die steuerbaren Ventile des ss rencj ejner Einschaltdauer, die durch Tn/3 gegeben ist, einge-netzgeführten Stromrichters 11 werden von einem Steuergerät schaltet. Nach Ablauf dieser Einschaltdauer wird es zwangs-15 geliefert, das aus dem Wechselspannungsnetz 3 gespeist und weise gelöscht. on the side via an input transformer 12 in a star-star manner. As a result, the direct current If is distributed cyclically over all three phase circuits to the alternating voltage network 3 and direct current output of the self-commutated converter 5. In each tig via a smoothing choke 13 to the terminals 7.8 period T "of the mains frequency fn each valve A to F receives one is connected. The converter 11 must be used for an ignition pulse. The self-commutated converter 5 is therefore controlled with the full current, but only needs to be controlled for a small power from the mains frequency fn. Each valve A to F must be selected. The ignition pulses for the controllable valves of the ss rencj ejner duty cycle, which is given by Tn / 3, of the line-guided converter 11 are switched by a control unit. After this operating time has elapsed, it is forcibly delivered, which is fed from the AC voltage network 3 and wisely deleted.

mit diesem synchronisiert ist. Zur Messung des Stroms ist eine Aus den Fig. 6 bis 11 (gestrichelter Verlauf) ist die zeitliche is synchronized with this. To measure the current is one of FIGS. 6 to 11 (dashed curve) is the time

Messeinrichtung 14 vorgesehen, die im Gleichstrom-Zwischen- Verteilung der stromleitenden Zustände der einzelnen Ventile kreis angeordnet und Bestandteil des (nicht näher gezeigten) eo a. bis F ersichtlich. Danach ist die Zündfolge durch die aufein-Stromregelkreises ist. anderfolgende Zündung der Ventile A-F-C-B-E-D gegeben. Measuring device 14 is provided, which is arranged in the DC intermediate distribution of the current-carrying states of the individual valves and is part of the (not shown in more detail) eo a. to F can be seen. After that the firing order is through the on-current control loop. subsequent ignition of the valves A-F-C-B-E-D given.

Die gleichstromseitigen Anschlussklemmen 7 und 8 des Der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden selbstgeführten Stromrichters 5 sind durch einen Gleichstrom- Zündungen beträgt jeweils Tn/6. Ventile benachbarter Brük-steller 18 miteinander verbunden. Der Gleichstromsteller 18, kenzweige, z. B. die Ventile A und B, werden im zeitlichen im Prinzip ein zünd- und löschbares Ventil, ist so gepolt, dass er 65 Abstand Tn/2 gezündet. The DC-side connection terminals 7 and 8 of the time interval between two successive self-commutated converters 5 are by a DC ignitions is Tn / 6 in each case. Valves of adjacent bridge actuator 18 are connected to one another. The DC chopper 18, kenzweige, z. B. the valves A and B, are in time an ignitable and erasable valve, is poled so that it ignites 65 distance Tn / 2.

parallel zu den Ventilen A bis F liegt. Der Gleichstromsteller 18 Die dargestellte Stromverteilung der Ventile A bis F hat zur und der selbstgeführte Stromrichter 5 werden von einer Folge, dass sich drei gegeneinander um 120 ° el phasenverscho- is parallel to valves A to F. The DC chopper 18 The current distribution of the valves A to F shown has and the self-commutated converter 5 are from a consequence that three phase-shifted by 120 ° el against each other

Steuereinrichtung 20 gesteuert. Dieser Steuereinrichtung 20 bene Ausgangsströme ii, 12, Ì3 einstellen. Ihr Zeitverlauf ist in Control device 20 controlled. Set this control device 20 flat output currents ii, 12, Ì3. Your timing is in

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den Fig. 12 bis 14 gezeigt. Für die hier zunächst durchgeführte frequenz fg, im vorliegenden Fall also fg = 6fn wählen, um die 12 to 14. For the frequency fg initially carried out here, in the present case therefore choose fg = 6fn to the

Betrachtung (If = Id) gilt wiederum j eweils der gestrichelte Zeit- Schaltverluste im Gleichstromsteller 18 und im Stromrichter 5 Consideration (If = Id) again applies in each case to the dashed time switching losses in the DC chopper 18 and in the converter 5

verlauf. Pro Periode T„ ergeben sich danach jeweils eine posi- gering zu halten. Pro Periode Tn = l/fn der Netzwechselspan- course. Thereafter, there is one position to be held positively per period T ". Per period Tn = l / fn

tive und eine negative Strom-Zeit-Fläche der Dauer Tn/3. Diese nung sind dann p = 6 Einschaltzeiten des Gleichstromstellers beiden Strom-Zeit-Flächen sind durch eine stromlose Pause der s 18 und zwei Einschaltzeiten je Ventil A bis F des Stromrichters tive and a negative current-time area of duration Tn / 3. These are then p = 6 switch-on times of the DC chopper, both current-time areas are due to a currentless pause of s 18 and two switch-on times per valve A to F of the converter

Dauer Tn/6 voneinander getrennt. Für das Drehstromsystem 5 zu verzeichnen. Duration Tn / 6 separated. For the three-phase system 5.

gilt immer die Beziehung ii + i3 + is = 0. Es wird über den Trans- Nach Fig. 6 bis 11 werden durch die Gleichstromsteller 18 The relationship ii + i3 + is = 0 always applies. It is shown in FIGS

formator 6 in das Wechselspannungsnetz 3 eingespeist. und durch Ein- und Abschalten der Ventile A bis F aus jedem Formator 6 fed into the AC network 3. and by turning valves A through F on and off from each

Durch geeignetes Zünden und Löschen der Ventile A bis F Block der Dauer Tn/3 Teilstücke «ausgeblendet». Jedes Ventil könnten bei der Einrichtung nach Fig. 1 die drei Ausgangs- 10 A bis F hat nunmehr pro Periodendauer Tn zwei stromleitende ströme ii, Ì2, Ì3 bezüglich der dreiphasigen Netzwechselspan- Zustände, die symmetrisch innerhalb des gestrichelt gezeichne- By appropriately firing and extinguishing valves A to F block of duration Tn / 3 sections «hidden». 1, the three output 10 A to F now has two current-carrying currents ii, Ì2, Ì3 per period Tn with respect to the three-phase mains alternating voltage states, which are shown symmetrically within the dashed line.

nung prinzipiell jeden beliebigen Phasenwinkel einnehmen. ten Blockes der Dauer Tn/3 liegen und eine steuerbare Breite in principle take any phase angle. ten blocks of duration Tn / 3 and a controllable width

Das heisst, dass sich der selbstgeführte Stromrichter 5 bei ge- haben. Sie können bei maximaler Ansteuerung maximal zusam- This means that the self-commutated converter 5 has been with. With maximum control, you can

eigneter Steuerung auch rein induktiv oder auch rein kapazitiv men die Dauer Tn/3 besitzen. Jede Einschaltflanke eines der gegenüber dem Wechselspannungsnetz 3 verhalten kann, ohne is Ventile A bis F fällt mit einer Abschaltflanke des Gleichstrom- own control also have purely inductive or purely capacitive men with the duration Tn / 3. Each switch-on edge of one that can behave in relation to the AC network 3, without valves A to F, falls with a switch-off edge of the DC

dass ein externer Kondensator benötigt wird. Bei einem induk- stellers 18 zeitlich zusammen. Entsprechend fällt jede Abschalt- that an external capacitor is needed. At an inductor 18 together in time. Accordingly, each shutdown

tiven Verbraucher 4 sorgt nun die Steuereinrichtung 20 speziell flanke eines der Ventile A bis F mit einer Einschaltflanke des für die richtige Phasenbeziehung der Zünd- und Löschimpulse Gleichstromstellers 18 zusammen. Insofern werden Gleich- tive consumer 4, the control device 20 now specifically flanks one of the valves A to F with a switch-on flank of the DC regulator 18 for the correct phase relationship of the ignition and extinguishing pulses. In this respect,

des selbstgeführten Stromrichters 5 und des Gleichstromstel- stromsteller 18 und Stromrichter 5 im Gegentakt zueinander lers 18 gegenüber der Netzwechselspannung und damit für das 20 gesteuert. Jeder stromleitende Zustand eines der Ventile A bis soeben erwähnte rein kapazitive oder induktive Verhalten des F liegt beidseitig symmetrisch zu den Zeitpunkten (ti + Tg/2). of the self-commutated converter 5 and the direct current control unit 18 and converter 5 in push-pull to one another are controlled in relation to the mains alternating voltage and thus for the 20. Each current-carrying state of one of the valves A up to the aforementioned purely capacitive or inductive behavior of the F is symmetrical on both sides at the times (ti + Tg / 2).

Stromrichters 5. Mit anderen Worten: Die Phasenlage der Aus- Die Zündfolge der Ventile A bis F ist nunmehr durch die Ven- Converter 5. In other words: the phase position of the off The firing order of the valves A to F is now determined by the

gangsströme ii, i2, i3 (d. h. die Zünd- und Löschzeitpunkte der tile (D und A), (A und F), (F und C), (C und B), (B und E), (E und gang currents ii, i2, i3 (i.e. the ignition and extinguishing times of the tiles (D and A), (A and F), (F and C), (C and B), (B and E), (E and

Ventile A bis F des selbstgeführten Stromrichters 5) ist durch D), (D und A) usw. gegeben, wobei die angegebenen Ventil- Valves A to F of the self-commutated converter 5) are given by D), (D and A) etc., the specified valve

die Steuerung auf +900 oder —900 festgehalten und somit fest 25 paare stets gleichzeitig gezündet und gelöscht werden. the control is held at +900 or -900 and thus 25 pairs are always fired and extinguished at the same time.

mit der Phasenlage der Netzwechselspannung verknüpft. Zur Veränderung der Phasenlage der Ausgangsströme ii, '12, linked to the phase position of the AC mains voltage. To change the phase position of the output currents ii, '12,

Der selbstgeführte Stromrichter 5 ist - wie in Fig. 1 darge- i3 werden die Zeitpunkte ti in Fig. 5 einerseits und in Fig. 6 bis 11 The self-commutated converter 5 is - as shown in FIG. 1, the times ti in FIG. 5 on the one hand and in FIGS. 6 to 11

stellt - in Drehstrom-Brückenschaltung ausgeführt. D. h., alle andererseits gemeinsam gegenüber den Nulldurchgängen der drei Phasenausgänge des Stromrichters 5 sind miteinander ver- Netzwechselspannung verschoben. Durch Variation der Dauer knüpft. Infolge der zyklischen Verteilung des Gleichstroms If 30 Te wird die Grundschwingungsamplitude der Ströme ii, i2, Ì3 ein- provides - in three-phase bridge circuit. In other words, all of them, on the other hand, in common with respect to the zero crossings of the three phase outputs of the converter 5, are shifted from one another with alternating mains voltage. By varying the duration. Due to the cyclical distribution of the direct current If 30 Te, the fundamental oscillation amplitude of the currents ii, i2, Ì3 is

auf alle drei Phasenausgänge kann der Ausgangsstrom ii, 12, Ì3 gestellt. the output current ii, 12, Ì3 can be set to all three phase outputs.

an einem einzelnen Phasenausgang nie unabhängig von den Aus den Fig. 12 bis 14 geht weiter hervor, dass durch die anderen Ausgangsströmen geändert werden, also z. B. auch Wirkung des Gleichstromstellers 18 und der getakteten Ventile nicht unabhängig zu Null gemacht werden. Es ist demnach nur A bis F jede der gestrichelt eingezeichneten positiven und ein symmetrisches Stellen möglich. Die Einrichtung kann daher 35 negativen Strom-Zeit-Flächen in zwei kleinere Teilflächen ver-nur zur Kompensation symmetrischer Blindstromsysteme ver- änderbarer Gesamtbreite unterteilt wird. Bei Wahl einer höhewendet werden. Ist der Verbraucher 4 unsymmetrisch, so muss ren Taktfrequenz fg erhält man mehr als zwei solcher Teilflä-er zuerst durch eine getrennte Einrichtung symmetriert wer- chen. Die beiden eingezeichneten Teilflächen liegen jeweils den. symmetrisch zur Mitte der gestrichelt dargestellten Strom- at a single phase output never independently from FIGS. 12 to 14 further shows that the other output currents are changed, that is, for. B. also effect of the DC chopper 18 and the clocked valves can not be made independently to zero. Accordingly, only A to F each of the positive and symmetrical positions shown in dashed lines is possible. The device can therefore be divided into 35 smaller current-time areas in two smaller sub-areas only to compensate for symmetrical reactive current systems with a variable overall width. When choosing one, be turned. If the consumer 4 is asymmetrical, then the clock frequency fg must be obtained. More than two such partial surfaces must first be symmetrized by a separate device. The two partial areas shown are each the. symmetrical to the center of the current

b) Nunmehr wird die Voraussetzung aufgegeben, dass stets 40 Zeit-Flächen und symmetrisch zu den Zeitpunkten (ti + Tg/2). Id = If gelten soll, d. h. der Gleichstromsteller 18 soll nunmehr Aus den Fig. 4 bis 14 ist weiter ersichtlich, dass sich durch ebenfalls betrieben werden. Variation der Einschaltdauer Te des Gleichstromstellers 18 und b) Now the requirement is given that there are always 40 time areas and symmetrical to the times (ti + Tg / 2). Id = If should apply, d. H. The DC chopper 18 is now to be seen from FIGS. 4 to 14 that can also be operated by. Varying the duty cycle Te of the DC chopper 18 and

Durch Variation der Einschaltdauer dieses Gleichstrom- der Ventile A bis F die Amplitude der Grundschwingung der stellers 18 und gleichzeitig der Ventile A bis F des Stromrich- einzelnen Ausgangsströme ii, i2, i3 und damit das eingespeiste ters 5 wird die Amplitude der Grundschwingung der drei Aus- 45 Blindstromsystem dem Betrage nach einstellen lässt. Wird im gangsströme ii, Ì2, i3 beeinflusst. übrigen diese Variation symmetrisch zu den erwähnten äquidi- By varying the duty cycle of this direct current - the valves A to F the amplitude of the fundamental oscillation of the actuator 18 and at the same time the valves A to F of the converter individual output currents ii, i2, i3 and thus the fed-in ter 5 becomes the amplitude of the fundamental oscillation of the three off - 45 reactive current system can be adjusted according to the amount. Is influenced in the aisle current ii, Ì2, i3. this variation is symmetrical to the equidi-

Nach Fig. 4 wird durch den Betrieb des Gleichstromstellers stanten Zeitpunkten tj (vgl. Pfeile in Fig. 4) vorgenommen, so According to FIG. 4, constant times tj (cf. arrows in FIG. 4) are carried out by the operation of the DC chopper, see above

18 der in den selbstgeführten Stromrichter 5 fliessende Gleich- bleiben bei der Variation auch die Ausgangsströme ii, Ì2, Ì3 sym- 18 of the constant currents flowing in the self-commutated converter 5, the output currents ii, Ì2, Ì3 remain symmetrical during the variation.

strom If in Strom-Zeit-Blöcke veränderbarer Breite unterteilt. metrisch. current If divided into current-time blocks of variable width. metric.

Die Breitenänderung ist durch horizontale Pfeile angedeutet. 50 Die Steuerung der Einschaltdauer Te des Gleichstromstel-Die stromlose Pause zwischen den einzelnen Strom-Zeit-Blök- iers 18 und der Stromführungsdauer der Ventile A bis F wird ken ist durch die jeweilige Einschaltdauer Te des Gleichstrom- folglich in Abhängigkeit von der zu kompensierenden Blindleistellers 18 gegeben. Das ist aus Fig. 5 ersichtlich. stung des Verbrauchers 4 vorgenommen, wobei nach Fig. 1 die The change in width is indicated by horizontal arrows. 50 The control of the on-time Te of the direct current position-The currentless pause between the individual current-time blocks 18 and the current-carrying time of the valves A to F is ken is determined by the respective on-time Te of the direct current - consequently depending on the reactive power supply to be compensated 18 given. This can be seen from Fig. 5. stung by the consumer 4, wherein according to Fig. 1

Der Gleichstromsteller 18 ist im stationären Betrieb jeweils Blindleistung nach Betrag und Art (induktiv oder kapazitiv) In stationary operation, the DC chopper 18 is reactive power according to the amount and type (inductive or capacitive)

beidseitig symmetrisch zu äquidistanten Zeitpunkten tj (i = 1,2, 55 durch Strom- und Spannungsmessung ermittelt wird. Die is determined symmetrically on both sides at equidistant times tj (i = 1,2, 55 by current and voltage measurement

3,...) eingeschaltet. Die Zeitpunkte ti sind durch die erforderliche Steuereinrichtung 20 wird daher im allgemeinen einen (nicht 3, ...) switched on. The times ti are required by the control device 20 is therefore generally (not

Phasenlage der Grundschwingung der Ausgangsströme ii, i2, i3 gezeigten) Regler enthalten, der in Abhängigkeit der Abwei- Phase position of the fundamental oscillation of the output currents ii, i2, i3) controller included, which depends on the deviation

gegenüber der Netzwechselspannung gegeben. In Fig. 1 sind chung der gemessenen Blindleistung von einem vorgegebenen sie fest, in Fig. 2 durch die Stromregelung gegeben. Der gegen- Sollwert die Einschaltdauer Te des Gleichstromstellers 18 und seitige Abstand Tg der äquidistanten Zeitpunkte tj ist nach der eo die Stromführungsdauer der Ventile A bis F verstellt. given the AC line voltage. In Fig. 1 chung the measured reactive power from a predetermined they are fixed, in Fig. 2 given by the current control. The counter-setpoint, the duty cycle Te of the DC chopper 18 and the lateral distance Tg of the equidistant times tj is adjusted according to the current flow duration of the valves A to F.

Beziehung fg = 1/Tg durch die Taktfrequenz fg des Gleichstrom- Als besonders vorteilhaft wird eine Eigenschaft der Einrich-stellers 18 gegeben. Die Taktfrequenz fg ist dabei ein ganzzahli- tung nach Fig. 1 und 2 angesehen, die darin besteht, dass die ges Vielfaches p der Netzfrequenz fn. Die Zahl p ist dabei ein Ausgangsströme ii, h, Ì3 in ihrer Grundschwingungsamplitude ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der Brückenzweige des sehr schnell über eine zueinander gegensinnige Änderung der selbstgeführten Stromrichters 5. Bei Verwendung einer Dreh- es Einschaltdauer Te des Gleichstromstellers 18 und der Stromstrom-Brückenschaltung (p = 6) kann die Taktfrequenz fg also führungsdauer der Ventile A bis F verändert werden können, gleich der 6-, 12-, oder der 18fachen Netzfrequenz f„ sein. Das liegt daran, dass nicht der eingeprägte Gleichstrom Id Im einfachsten Fall wird man die niedrigst mögliche Takt- selbst in Abhängigkeit vom Blindleistungsbedarf gesteuert wer- Relationship fg = 1 / Tg by the clock frequency fg of the direct current. A property of the setter 18 is given as particularly advantageous. The clock frequency fg is considered an integer according to FIGS. 1 and 2, which consists in the fact that the multiple p of the network frequency fn. The number p is an output currents ii, h, Ì3 in its fundamental oscillation amplitude, an integral multiple of the number of bridge branches of the self-commutated converter 5, which changes very quickly via a mutually opposing change. When using a turn-on time Te of the DC chopper 18 and the current-current bridge circuit (p = 6) the cycle frequency fg, ie the duration of operation of the valves A to F can be changed, can be equal to the 6, 12 or 18 times the mains frequency f ". This is because not the impressed direct current Id. In the simplest case, the lowest possible clock rate will be controlled even depending on the reactive power requirement.

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den muss. Mit Hilfe des Gleichstromstellers 18 wird vielmehr, angepasst an den Blindleistungsbedarf, pro Periode nur ein mehr oder weniger grosser Bruchteil dieses Gleichstroms Id gleichsam «herausgeblendet» und für die Blindleistungskompensation herangezogen. Da zwischen dem Eingang des selbstgeführten Stromrichters 5 und der Einspeisestelle am Wechselspannungsnetz 3 keine nennenswerten Energiespeicher vorhanden sind, kann sich eine Änderung des zufliessenden Gleichstroms If unverzögert als Änderung der eingespeisten Blindleistung auswirken. that must. Rather, with the help of the DC chopper 18, adapted to the reactive power requirement, only a more or less large fraction of this direct current Id is “faded out” per period and used for the reactive power compensation. Since there are no noteworthy energy stores between the input of the self-commutated converter 5 and the feed point on the AC network 3, a change in the incoming direct current If can have an immediate effect as a change in the reactive power fed in.

Es wird nun noch einmal die Einrichtung zur Blindleistungs6 The device for reactive power6 will now be used again

kompensation nach Fig. 2 betrachtet. Bei dieser Einrichtung muss durch die Steuereinrichtung 20 gewährleistet sein, dass über die Drosselspule 23 stets ein eingeprägter Gleichstrom Ij vorgegebener Höhe fliessen kann. Im Unterschied zur Einrich-5 tung nach Fig. 1 muss die Steuereinrichtung 20 so aufgebaut sein, dass die Phasenlage der Ausgangsströme ii, Ì2, Ì3 bezüglich der entsprechenden Wechselspannungen um einen geringen Betrag abweichend von 90° el einstellbar ist. Die Höhe dieser Abweichung bemisst sich nach der Grösse der ohmschen Ver-10 luste der Drosselspule 23. Die erforderliche Abweichung wird vom Stromregelkreis selbsttätig eingestellt. Compensation considered according to FIG. 2. In this device, the control device 20 must ensure that an impressed direct current Ij of a predetermined level can always flow through the choke coil 23. In contrast to the device according to FIG. 1, the control device 20 must be constructed in such a way that the phase position of the output currents ii, Ì2, Ì3 can be adjusted by a small amount deviating from 90 ° el with respect to the corresponding AC voltages. The amount of this deviation is measured according to the magnitude of the ohmic losses of the choke coil 23. The required deviation is set automatically by the current control loop.

G G

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

617046 PATENT CLAIMS

1.Device for compensating the reactive power of a consumer, which is fed from an AC voltage network, with a self-commutated converter connected to the AC voltage side of the AC network, the controllable valves of which are arranged in a bridge circuit and can be forcibly erased, characterized in that the DC terminals (7.8 ) of the self-commutated converter (5) is connected to a direct current source (10) for feeding in a constant direct current (Id) corresponding to the maximum reactive power to be compensated, that the mentioned direct current-side connection terminals (7, 8) are connected by a parallel to the valves (A to F ) of the converter (5) lying DC controller (18) are connected to each other, which is controlled by means of a control device (20) with a clock frequency (fg), which is an integer multiple (p) of the network frequency (fn) of the AC network voltage, and that DC regulator (18) and the ste Renewable valves (A to F) of the self-commutated converter (5) are controlled by the control device (20) in such a way that at the output of the converter (5) an output current (ii, Ì2, Ì3) with a line frequency fundamental oscillation and at least approximately with respect to the line AC voltage constant phase position is generated.

2. Device according to claim 1, characterized in that the DC chopper (18) is switched on both sides symmetrically at equidistant times (tj) and the converter (5) is controlled in a current-carrying manner in counter-clockwise fashion, the duty cycle (Te) of the DC chopper (18) and of the individual valves (A to F) of the converter (5) is guided as a function of the reactive power required for the compensation (FIG. 4).

3. Device according to claim 2, characterized in that p switch-on times (Te) are provided per period (T ") of the AC mains voltage, p being the number of bridge branches of the self-commutated converter (5) (Fig. 4).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a line-guided converter (11) is provided as the direct current source (10), which is connected to the alternating voltage side to the alternating voltage network (3) and to the direct current side via a smoothing choke (13) to the direct current connection terminals ( 7,8) of the self-commutated converter (5) is connected, that the mains-guided converter (11) is regulated to a constant output current (Id) and that the self-commutated converter (5) is controlled in a fixed phase position with respect to the mains AC voltage (Fig. 1).

5. Device according to claim 4, characterized in that the network-controlled converter (11) comprises controllable valves in a bridge circuit (Fig. 1).

6. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a choke coil (23) is provided as a direct current source (10), which is fed via the self-commutated converter (5) from the alternating voltage network (3), and that by means of the control device (20) the phase position of the output current (ii, Ì2, Ì3) of the self-commutated converter (5) is controlled to such a value with respect to the line AC voltage that the constant direct current (Id) is established in the choke coil (23) (FIG. 2) .

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a transformer (6) is arranged between the AC-side output of the self-commutated converter (5) and the AC voltage network (3).

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the consumer (4), a capacitor bank (9) with series chokes is connected in parallel (Fig. 1 and 2).