DE10128265A1 - Circuit arrangement for suppressing disturbing network effects - Google Patents
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Abstract
Ein nichtlinearer Verbraucher (5) an einem Versorgungsspannungsnetz (2) erzeugt in dem Netz Rückwirkungen, deren zeitlicher Verlauf nicht sinusförmig ist. Um den Stromverlauf in dem Versorgungsspannungsnetz (2) in die Sinusform zurückzubringen, ist eine Kompensationseinrichtung (7) vorgesehen, die in der Lage ist, je nach dem zeitlich momentanen Verhalten der Last Energie aufzunehmen oder zusätzlich abzugeben, so dass durch die Parallelschaltung aus der Kompensationseinrichtung (7) und dem nichtlinearen Verbraucher (5) im Verhalten ein linearer Verbraucher zumindest angenähert wird.A nonlinear consumer (5) on a supply voltage network (2) generates repercussions in the network, the course of which is not sinusoidal. In order to bring the current profile in the supply voltage network (2) back into a sinusoidal shape, a compensation device (7) is provided which is capable of absorbing or additionally delivering energy depending on the instantaneous behavior of the load, so that the parallel connection from the compensation device (7) and the nonlinear consumer (5) in the behavior of a linear consumer is at least approximated.
Description
Oberwellen in einem Stromnetz entstehen, wenn an dem Stromnetz Geräte betrieben werden, die impulsweise Energie entnehmen. Wenn die Stromentnahme, gemessen an der Leistungsfähigkeit des Stromnetzes groß ist, entstehen an den Impedanzen des Stromnetzes nennenswerte Spannungsschwankungen, die andere an dem Netz angeschlossene Verbraucher stören können. Ein derartiges Verhalten wird auch als nichtsinusförmige Netzrückwirkung bezeichnet. Hierunter sollen alle Netzrückwirkungen verstanden sein, deren Frequenz nicht mit der Netzfrequenz übereinstimmt oder deren Frequenzspektrum mehr als die Netzfrequenz enthält. Harmonics in a power grid arise when the Electricity network devices are operated that use pulsed energy remove. If the current draw, measured on the Efficiency of the power grid is great Power grid impedances worth mentioning Voltage fluctuations that disturb other consumers connected to the network can. Such behavior is also called non-sinusoidal network feedback. Below should all network perturbations are understood, their frequency is not corresponds to the mains frequency or its Frequency spectrum contains more than the mains frequency.
Außerdem führen impulsweise Stromentnahmen zu Oberwellen, die abgestrahlt werden und auch hierdurch andere Geräte stören können. Oberwellen sind obendrein in der Lage, unter Umständen über kapazitive Wege Tiefpasssiebglieder zu passieren. In addition, pulsed current draws lead to harmonics be emitted and thereby also interfere with other devices can. Harmonics are also able to under Capacitive ways to pass low-pass filter elements.
Ganz besonders störend verhalten sich Direktumrichter, die am Netz betrieben werden. Die Direktumrichter können Störfrequenzen erzeugen, die unterhalb der Netzfrequenz liegen, und außerdem Modulationsfrequenzen. Das Rückwirkungsspektrum eines Direktumrichters im Netz ist verhältnismäßig groß und die auftretenden Frequenzen hängen sehr stark von der Belastung des Direktumrichters ab. Direct converters, which operate on the Network operated. The direct inverters can Generate interference frequencies that are below the mains frequency, and also modulation frequencies. The feedback spectrum a direct converter in the network is relatively large and occurring frequencies depend very much on the load of the direct converter.
Wegen des für Direktumrichter typischen Stromverlaufes, ist es nicht möglich, die Netzrückwirkungen mit einfachem passiven Siebgliedern zu unterdrücken. Insbesondere die subharmonischen Oberwellen, lassen sich durch passive Siebschaltungen praktisch nicht beeinflussen. Wenn die Siebglieder als einfacher Tiefpass ausgeführt wären, würden Sie auch die Netzfrequenz nicht mehr passieren lassen. Because of the current curve typical for direct converters, it is not possible to control the network with simple suppress passive sieve members. especially the subharmonic harmonics, can be by passive sieve circuits practically do not affect. If the sieve members as simple low pass would have been done Do not let the network frequency pass.
In der Vergangenheit wurde deswegen bereits versucht, mit sogenannten aktiven Filtern, die Netzrückwirkung von Direktumrichtern in den Griff zu bekommen. Die aktiven Filter müssen gesteuert werden, und zwar aus der durch den Betrieb der Last auftretenden nicht sinusförmigen Netzrückwirkung. For this reason, attempts have already been made in the past with so called active filters, the network feedback from Get a grip on direct converters. The active filters must can be controlled from the operation of the load occurring non-sinusoidal network feedback.
In der Vergangenheit hat man dieses Signal mit einer Fourieranalyse in die einzelnen Spektralanteile zerlegt um hieraus das notwendige Steuersignal zu erzeugen. Um auch die Subharmonischen erfassen zu können, muss die Fourieranalyse mehrere Netzperioden überdecken, wodurch sich automatisch eine Art Totzeit einstellt, weil erst nach Ablauf der vorgegebenen Anzahl von Netzperioden das Steuersignal für das aktive Filter bekannt ist. In the past you got this signal with a Fourier analysis broken down into the individual spectral components to generate the necessary control signal. To also the To be able to record subharmonics, the Fourier analysis must have several Cover grid periods, which automatically creates a kind Sets dead time, because only after the specified Number of network periods the control signal for the active filter is known.
Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise keine befriedigende Kompensation möglich ist. It has been shown that this is not a satisfactory one Compensation is possible.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die ein besseres Unterdrücken der nicht sinusförmigen Netzrückwirkung gestattet, und zwar insbesondere der ansonsten schwer auszusiebenden niedrigen Frequenzen in der Umgebung der Netzfrequenz. Based on this, it is an object of the invention to To create circuitry that better suppress the non-sinusoidal network feedback allowed, namely especially the otherwise difficult to screen low ones Frequencies in the vicinity of the network frequency.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. This object is achieved with the features of Claim 1 solved.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist ein Energiespeicher vorgesehen, der über eine gesteuerte Brücke zum Verbraucher parallel geschaltet ist. Die gesteuerte Brücke ist in der Lage in beide Richtungen elektrische Energie zu transportieren. Mit Hilfe einer Steuereinrichtung wird dafür gesorgt, dass der Energiespeicher immer dann Energie aufnimmt, wenn die Netzrückwirkung betragsmäßig positiv ist, d. h. der Verbraucher momentan weniger Strom dem Netz entnimmt als es dem Momentanwert einer sinusförmigen Stromentnahme mit Netzfrequenz entsprechen würde. Umgekehrt gibt der Energiespeicher dann Energie zusätzlich an den Verbraucher ab, wenn dessen momentaner Strombedarf über dem Momentanwert eines sinusförmigen Stromverlaufs mit Netzfrequenz liegt. In the circuit arrangement according to the invention is a Energy storage provided via a controlled bridge to the Consumer is connected in parallel. The controlled bridge is capable of electrical energy in both directions transport. With the help of a control device for this worried that the energy store always energy picks up if the network feedback is positive in terms of amount, d. H. the consumer is currently drawing less electricity from the grid than having the instantaneous value of a sinusoidal current draw Grid frequency would correspond. Conversely, the Energy storage then transfers energy to the consumer when whose current electricity demand is above the instantaneous value of one sinusoidal current curve with mains frequency.
Aus der Sicht des Verbrauchers liegt der Energiespeicher über die gesteuerte Brücke zu dem stromversorgenden Netz parallel. Somit bilden die Anschlussstellen, an denen die Ausgänge der gesteuerten Brücke mit dem Stromnetz und somit mit dem Stromversorgungseingang des Verbrauchers verbunden sind, Stromknoten, an denen die zusätzliche Energie aus dem Energiespeicher eingespeist oder an denen die Energie zur momentanen Speicherung im Energiespeicher entnommen wird. Aus der Sicht des Netzes wird auf diese Weise der Strom, der aus der Energiequelle des Netzes zu dem Stromknoten fließt, weitgehend sinusförmig mit der Frequenz der Netzfrequenz. From the consumer's point of view, the energy storage is superior the controlled bridge to the power supply network in parallel. The connection points at which the outputs of the controlled bridge with the power grid and thus with the Power supply input of the consumer are connected Electricity nodes at which the additional energy from the energy storage fed in or at which the energy at the momentary Storage in energy storage is removed. From the perspective of In this way, the electricity that comes from the network Power source of the network to which the power node flows largely sinusoidal with the frequency of the mains frequency.
Um die Brücke zu steuern, misst die Steueranordnung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung den Strom, wie er aus dem Stromnetz zu dem Anschlussknoten fließt und außerdem den Strom, wie er von dem Anschlussknoten zum Verbraucher fließt. Alternativ kann auch der Strom gemessen werden, der zwischen dem Ausgang der gesteuerten Brücke und dem Stromverzweigungsknoten fließt. Zusätzlich wird zu Synchronisation die Netzspannung vor dem Stromknoten gemessen, also an einer Stelle, an der der Spannungsverlauf möglichst sinusförmig ist und durch die Netzrückwirkung möglichst wenig beeinflusst wird. To control the bridge, the control arrangement measures the Circuit arrangement according to the invention the current as it from the Power network flows to the connection node and also the Current as it flows from the connection node to the consumer. Alternatively, the current between the exit of the controlled bridge and the Power junction node flows. In addition to synchronization Mains voltage measured in front of the power node, i.e. at one point where the voltage curve is as sinusoidal as possible and is influenced as little as possible by the network feedback.
Die so erhaltenen Daten werden im Zeitbereich zu Steuersignalen für die gesteuerte Brücke umgerechnet. The data obtained in this way become in the time domain Control signals converted for the controlled bridge.
Die erfindungsgemäße Schaltung verzichtet auf eine Fourieranalyse und vermeidet dadurch die bei der Fourieranalyse inhärent auftretende Totzeit. Bei der erfindungsgemäßen Lösung entsteht nur eine Verzögerung in der Regelschaltung, die dem Berechnen der einzelnen Signalkomponenten im Zeitbereich entspricht. Dieses Verfahren ist wesentlich schneller und damit in der Lage eine bessere Kompensation der Netzrückwirkung zu erzeugen. The circuit according to the invention dispenses with one Fourier analysis and thereby avoids the Fourier analysis inherent dead time. In the solution according to the invention there is only a delay in the control circuit that the Calculate the individual signal components in the time domain equivalent. This process is much faster and therefore able to better compensate for network interference produce.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die gesteuerte Brücke eine gesteuerte Drehstrombrücke, die beispielsweise ähnlich aufgebaut sein kann, wie bei unterbrechungsfreien Stromversorgungen für Drehstromverbraucher. Der elektrische Energiespeicher ist ein Kondensator mit ausreichender Kapazität, die sich an der Größe der Netzrückwirkung des Verbrauchers orientiert. In a preferred embodiment, the is controlled Bridge a controlled three-phase bridge, for example can be constructed similarly to uninterruptible ones Power supplies for three-phase consumers. The electric one Energy storage is a capacitor with sufficient capacity which depends on the size of the network feedback of the consumer oriented.
Der Verbraucher, dessen Netzrückwirkung zu kompensieren ist, kann ein mehrphasiger Verbraucher sein, insbesondere kann es sich um einen Direktumrichter handeln. Die Kombination aus einem Direktumrichter und der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Verminderung der Netzrückwirkung ist hinsichtlich des Aufwandes auf der Seite der Leistungshalbleiter günstiger als die Verwendung eines Stromumrichters, der auf Grund seiner Schaltung von Haus aus eine geringere Netzrückwirkung zeigt, beispielsweise weil er größere Induktivitäten enthält. Ein solcher Stromumrichter benötigt eine größere Anzahl von sehr leistungsfähigen Leistungshalbleitern. Ein Stromumrichter mit Stromzwischenkreis, enthält eine Drehstrombrücke im Eingang und eine Drehstrombrücke im Ausgang, die beide gleich dimensioniert werden müssen. Beim Direktumrichter fehlen die Drehstrombrücke im Eingangskreis, so dass er grundsätzlich mit der halben Anzahl von Leistungshalbleitern auskommt. Die Leistungshalbleiter, die für die Kompensation der Rückwirkung benötigt werden, können schwächer dimensioniert werden, weil über sie nicht die Gesamtleistung des Verbrauchers sondern nur die Leistung des Oberwellenspektrums fließt. The consumer, whose network feedback has to be compensated, can be a multi-phase consumer, in particular it can are a direct converter. The combination of a direct converter and the invention Circuit arrangement for reducing the network feedback is regarding the effort on the side of the power semiconductors cheaper than the use of a power converter due to inherently a lower network feedback shows, for example because it contains larger inductors. Such a power converter requires a larger number of very powerful power semiconductors. On Current converter with intermediate circuit, contains a three-phase bridge in the Input and a three-phase bridge in the output, both the same must be dimensioned. The are missing in the direct converter Three-phase bridge in the input circuit, so it basically manages with half the number of power semiconductors. The Power semiconductors used for compensation of retroactive effects can be dimensioned weaker because about them rather than the overall performance of the consumer only the power of the harmonic spectrum flows.
Das Kompensationsverhalten kann verbessert werden, wenn in dem Ausgang der gesteuerten Brücke zusätzlich ein aus passiven Elementen aufgebauter Tiefpassfilter enthalten ist. Der Tiefpass, kann die Form eines T-Glieds mit Induktivitäten im Längszweig und einer Kapazität im Querzweig haben. The compensation behavior can be improved if in in addition to the output of the controlled bridge passive elements constructed low pass filter is included. The Low pass, can take the form of a T-link with inductors in the Longitudinal branch and a capacity in the transverse branch.
Die Schaltglieder der gesteuerten Brücke sind gesteuerte Halbleiterschalter, beispielsweise Thyristoren, GTO>s oder IGBT>s. The switching elements of the controlled bridge are controlled Semiconductor switches, for example thyristors, GTO> s or IGBT> s.
Im Falle der Kompensation der Netzrückwirkung bei einem Drehstromverbraucher, erfolgt zweckmäßigerweise die Berechnung der Steuersignale auf der Basis der dq-Komponenten des Vektordiagramms, wobei die dq-Komponenten aus den α- und β-Komponenten hergeleitet werden, die in den Phasen als Stromwerte gemessen werden. In the case of compensation of the network feedback at one Three-phase consumers, the calculation is expediently carried out of the control signals based on the dq components of the Vector diagram, the dq components from the α and β components are derived in the phases as current values be measured.
Im übrigen sind Weiterbildungen der Erfindung Gegenstand von Unteransprüchen. In addition, developments of the invention are the subject of Dependent claims.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen In the drawing is an embodiment of the object presented the invention. Show it
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild zur Veranschaulichung des Grundprinzips der neuen Schaltungsanordnung zur Verminderung der nicht sinusförmigen Netzrückwirkung, Fig. 1 is a schematic diagram illustrating the basic principle of the novel circuit arrangement for reducing the non-sinusoidal mains reaction,
Fig. 2 das Prinzipschaltbild eines Direktumrichters, Fig. 2 shows the principle circuit diagram of a cycloconverter,
Fig. 3 das vereinfachte Prinzipschaltbild der Speicheranordnung, bestehen aus Energiespeicher und gesteuerter Brücke, Fig. 3 shows the simplified block diagram of the memory array, consisting of, energy storage and controlled bridge,
Fig. 4 ein Diagramm zu Erläuterung der α- und β- bzw. dq- Komponenten und Fig. 4 is a diagram for explaining the α and β or dq components and
Fig. 5 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des Programms zur Berechnung der Steuersignale für die gesteuerte Brücke. Fig. 5 is a block diagram illustrating the program for calculating the control signals for the controlled bridge.
Fig. 1 zeigt in einer sehr stark schematisierten Darstellung die Grundanordnung zur Kompensation von nicht sinusförmigen Netzrückwirkungen. Eine Netzstromquelle 1 liefert elektrische Energie in ein Wechselstromnetz 2 mit den Netzleitern 3 und 4. Die Energiequelle 1 ist beispielsweise ein Synchrongenerator wie er in Kraftwerken verwendet wird oder ein Synchrongenerator einen Blockheizkraftwerkes in einem Industrienetz oder auch ein von einem Dieselmotor angetriebener Generator auf einem Schiff. Fig. 1 shows a very highly schematic representation of the basic arrangement for the compensation of non-sinusoidal network perturbations. A mains current source 1 supplies electrical energy into an AC mains 2 with the mains conductors 3 and 4 . The energy source 1 is, for example, a synchronous generator as used in power plants or a synchronous generator of a combined heat and power plant in an industrial network or also a generator driven by a diesel engine on a ship.
Über das Netz 2 ist ein Stromverbraucher 5 angeschlossen, der von dem Synchrongenerator 1 seine elektrische Energie bezieht. Der Synchrongenerator 1 stellt somit die Energiequelle dar, während der Stromverbraucher 5 die Energiesenke darstellt. Bei dem Stromverbraucher 5 handelt es sich um einen nicht-ohmschen Verbraucher, der ein beliebig nicht-lineares Verhalten zeigt. Aufgrund des nichtlinearen Verhaltens entsteht eine Stromentnahme aus dem Netz 2 mit Verlauf, der im Zeitbereich nicht sinusförmig ist. Das Netz ist lediglich beispielhaft und schematisch als einphasiges Netz gezeigt. A power consumer 5 is connected via the network 2 and draws its electrical energy from the synchronous generator 1 . The synchronous generator 1 thus represents the energy source, while the current consumer 5 represents the energy sink. The current consumer 5 is a non-ohmic consumer that exhibits any non-linear behavior. Due to the non-linear behavior, a current draw from the network 2 with a course occurs which is not sinusoidal in the time domain. The network is only shown as an example and schematically as a single-phase network.
Während bei einem ohmschen Verbraucher die Stromentnahme im Zeitbereich sinusförmig ist, erzeugt die Last 5 mit nichtlinearem Verhalten, eine Stromentnahme die wesentlich von der glatten Sinusform abweicht. Das Frequenzspektrum des Stromverlaufs bei einer ohmschen Belastung enthält lediglich die Netzfrequenz, während die Last mit nichtlinearem Verhalten ein Frequenzspektrum mit Oberwellen und Subharmonischen hervorruft, d. h. das Frequenzspektrum enthält mehr als die Linie der Netzfrequenz. While with an ohmic consumer the current draw in the time domain is sinusoidal, the load 5 generates with nonlinear behavior, a current draw that deviates significantly from the smooth sinusoidal shape. The frequency spectrum of the current profile with an ohmic load only contains the mains frequency, while the load with non-linear behavior produces a frequency spectrum with harmonics and subharmonics, ie the frequency spectrum contains more than the line of the mains frequency.
In der nachfolgenden Beschreibung, wird die Gesamtheit der Frequenzanteile des Spektrums, die nicht mit der Netzfrequenz übereinstimmen als nicht sinusförmige Netzrückwirkung bezeichnet. Beispielsweise bei einer gepulsten Last entstehen im Zeitbereich sprunghafte Änderungen in der Stromentnahme, die sich im Frequenzbereich als die Überlagerung einer Vielzahl von Frequenzen manifestieren. Deswegen die Bezeichnung nicht sinusförmige Netzrückwirkung, weil im Zeitbereich ein von der Sinusform abweichender Stromverlauf aufgeprägt wird. In the following description, all of the Frequency components of the spectrum that are not at the network frequency match as a non-sinusoidal network reaction designated. For example, with a pulsed load abrupt changes in current consumption in the time domain, which turns out to be the superposition of a Manifest variety of frequencies. Hence the name non-sinusoidal network feedback, because in the time domain current curve deviating from the sinusoidal shape is impressed.
Das Netz 2, das den Synchrongenerator 1 mit dem Verbraucher 5 verbindet, weist eine komplexe Impedanz auf. Die Netzimpedanz ist durch das Impedanzglied 6 in dem Prinzipschaltbild zusammengefasst wiedergegeben. The network 2 , which connects the synchronous generator 1 to the consumer 5 , has a complex impedance. The network impedance is shown in summary in the basic circuit diagram by the impedance element 6 .
Aufgrund des durch den Verbraucher 5 hervorgerufenen Stromes entsteht ein sinusförmig verlaufender Spannungsabfall an der Netzimpedanz 6, der von der nicht sinusförmigen Netzrückwirkung überlagert ist, die durch den Verbraucher 5 verursacht wird. Zufolge der nicht sinusförmigen Netzrückwirkung werden unerwünschte zusätzliche Spannungsschwankungen an der Netzimpedanz 4 erzeugt und damit an weiteren in dem Prinzipschaltbild nicht gezeigten Verbraucher. Außerdem können die höher frequenten Anteile als elektromagnetische Welle in den Raum abgestrahlt oder magnetisch in Induktivitäten eingekoppelt werden. Es ist deswegen wichtig, diejenigen Leitungsbereiche an denen, der im Zeitbereich nicht sinusförmige Strom auftritt so kurz wie möglich zu halten. Zu diesem Zweck ist zu dem Verbraucher 5 eine Kompensationseinrichtung 7 parallel geschaltet und zwar elektrisch über möglichst kurze Leitungen. Due to the current caused by the consumer 5 , a sinusoidal voltage drop occurs at the network impedance 6 , which is superimposed by the non-sinusoidal network reaction, which is caused by the consumer 5 . As a result of the non-sinusoidal network reaction, undesired additional voltage fluctuations are generated at the network impedance 4 and thus at other consumers not shown in the basic circuit diagram. In addition, the higher-frequency components can be radiated into the room as electromagnetic waves or magnetically coupled into inductors. It is therefore important to keep those line areas on those that do not appear sinusoidal current in the time area as short as possible. For this purpose, a compensation device 7 is connected in parallel to the consumer 5 and that electrically over the shortest possible lines.
Die Kompensationseinrichtung 7 weist zwei Ausgangsanschlüsse 8 und 9 auf, die an Knoten 11 und 12 mit den Netzleitungen 3 und 4 verbunden sind. Außerdem liegt in der Netzleitung 4 zwischen dem Knoten 12 und dem Verbraucher 5 ein Stromsensor 13, der an einen Steuereingang 14 ein Signal abgibt, dessen Verlauf der Summe der Ströme aus der Kompensationseinrichtung 4 und der Stromquelle 1 entspricht. The compensation device 7 has two output connections 8 and 9 , which are connected to the network lines 3 and 4 at nodes 11 and 12 . In addition, there is a current sensor 13 in the power line 4 between the node 12 and the consumer 5 , which outputs a signal to a control input 14 , the course of which corresponds to the sum of the currents from the compensation device 4 and the current source 1 .
Die Kompensationseinrichtung 7 stellt eine elektrische Puffer- oder Speichereinrichtung dar, die aus dem Strom gesteuert wird, der in den Verbraucher 5 fließt und die derart wirkt, dass der Stromverlauf in den Netzleitungen 3 und 4 möglichst sinusförmig verläuft, mit der Frequenz der Netzfrequenz. The compensation device 7 represents an electrical buffer or storage device which is controlled from the current which flows into the consumer 5 and which acts in such a way that the current profile in the mains lines 3 and 4 is as sinusoidal as possible, with the frequency of the mains frequency.
Die Kompensationseinrichtung 7 soll bewirken, dass sie zusätzlich Strom an den Verbraucher 5 abgibt, wenn dessen Stromverbrauch momentan größer ist als es dem Momentanwert des sinusförmigen Stromverlaufes mit Netzfrequenz zu diesem Zeitpunkt entspricht. Umgekehrt soll die Kompensationseinrichtung 7 Strom aufnehmen, wenn der Momentanwert der Stromaufnahme durch den Verbraucher 5 kleiner ist, als es dem Momentanwert des sinusförmigen Stromverlaufes zu diesem Zeitpunkt entspricht. Da davon auszugehen ist, dass sich die Maxima und Minima der nicht sinusförmigen Stromaufnahme durch den Verbraucher 5 etwa aufheben, d. h. ihr Gleichspannungsmittelwert 0 ist, genügt es, wenn in der Kompensationsschaltung 7 ein Speicherkondensator enthalten ist, dessen Kapazität so bemessen ist, dass eine entsprechende Glättung des sinusförmigen Stromverlaufes auf den Leitungen 3 und 4 erreicht werden kann. The compensation device 7 is intended to cause it to additionally supply current to the consumer 5 if its current consumption is currently greater than the instantaneous value of the sinusoidal current profile at the mains frequency at this time. Conversely, the compensation device 7 is to absorb current if the instantaneous value of the current consumption by the consumer 5 is smaller than it corresponds to the instantaneous value of the sinusoidal current curve at this time. Since it can be assumed that the maxima and minima of the non-sinusoidal current consumption by the consumer 5 cancel each other out, ie their DC voltage mean is 0, it is sufficient if the compensation circuit 7 contains a storage capacitor whose capacitance is dimensioned such that a corresponding one Smoothing of the sinusoidal current profile on lines 3 and 4 can be achieved.
Aus der Sicht der Energiequelle 1 sieht die Kompensationsschaltung 7 wie ein Filter aus, das die Oberwellen und die Subharmonischen aus der Stromaufnahme des Verbrauchers 5 ausfiltert. Da die Kompensationseinrichtung 7 über den Stromfühler 13 gesteuert wird, lässt sie sich auch als ein aktives oder gesteuertes Filter auffassen. From the point of view of the energy source 1 , the compensation circuit 7 looks like a filter which filters out the harmonics and the subharmonics from the current consumption of the consumer 5 . Since the compensation device 7 is controlled by the current sensor 13 , it can also be understood as an active or controlled filter.
Da erfindungsgemäß die Steuerung der Energieaufnahme und - abgabe durch die Kompensationseinrichtung 7 mit Hilfe des über den Stromsensor 13 gewonnenen Stromsignals im Zeitbereich erfolgt, tritt eine sehr gute Kompensation oder Filterung zumindest jener Frequenzanteile der nicht sinusförmigen Netzrückwirkung auf, die sich in der Nähe der Netzfrequenz befinden, also sowohl der Subharmonischen als auch der Oberwellen mit niedriger Ordnungszahl. Since, according to the invention, the control of the energy consumption and output by the compensation device 7 takes place in the time domain with the aid of the current signal obtained via the current sensor 13 , very good compensation or filtering occurs at least of those frequency components of the non-sinusoidal network reaction which are in the vicinity of the network frequency , i.e. both the subharmonic and harmonics with a low atomic number.
Die Reglung im Zeitbereich vermeidet längere Totzeiten, wie sie entstehen würden, wenn die Regelung über die Fourieranalyse erfolgt. Bei nicht ganzzahligen Subharmonischen muss die Fourieranalyse mehrere Netzschwingungen erfassen, damit auch diese nicht ganzzahligen Vielfachen oder Brüche mit berücksichtigt werden. Somit würden bei der Fourieranalyse Totzeiten entstehen, weil das Steuersignal erst zur Verfügung steht, nachdem es im Grunde genommen schon seit mehreren Netzperioden unaktuelle geworden ist. Die Steuerung im Zeitbereich vermeidet diesen Fehler und reduziert die Totzeit auf die Reaktionszeit des Systems, die sich aus der Rechenzeit für die Berechnung der Steuerparameter ergibt, wie dies weiter unten im einzelnen beschrieben ist. The regulation in the time domain avoids longer dead times, such as they would arise if the regulation on the Fourier analysis takes place. In the case of non-integer subharmonics, the Fourier analysis capture multiple network vibrations, so too these non-integer multiples or fractions be taken into account. This would result in dead times in the Fourier analysis arise because the control signal is only available stands after it has basically been around for several Network periods has become out of date. The control in Time range avoids this error and reduces the dead time the response time of the system, which results from the computing time for calculating the control parameters reveals how this is described in detail below.
Fig. 2 zeigt das Prinzipschaltbild für einen Direktumrichter 14, der zusammen mit einem angeschlossenen Synchron- oder Asynchronmotor 15 den Verbraucher 5 bildet. Fig. 2 shows the basic circuit diagram for a direct converter 14 , which forms the consumer 5 together with a connected synchronous or asynchronous motor 15 .
Der Direktumrichter 14 enthält in seinem Eingangskreis 16 insgesamt 3 Drehstromtransformatoren 17, 18 und 19, deren Primärwicklungen 21, 22 und 23 im Stern mit dem Stromnetz 2 verbunden sind. Die Mehrphasen- oder Drehstromtransformatoren 17, 18 und 19 tragen ebenfalls im Dreieck geschaltete Sekundärwicklungen 24, 25 und 26, die eine gesteuerte Brücke in Gestalt einer Drehstrombrücke 27 speisen. Die Drehstrombrücke 27 setzt sich aus insgesamt 3 Teilbrücken 28, 29 und 31 zusammen, von denen jede der Erzeugung einer Phase des sekundären Drehstromnetzes dient. Jede Teilbrücke 28. . .31 enthält jeweils drei Brückenzweige 32 mit insgesamt vier antiparallel zusammen geschalteten steuerbaren Schaltgliedern 33. Jede Teilbrücke 32 enthält insgesamt zwölf gesteuerte Schaltglieder 33, die zwei Ausgangsleitungen 34 und 35 speisen, wobei die Mittelpunkte der Brückenzweige 32 an die Primärwicklungen 24 wie gezeigt angeschlossen sind. The direct converter 14 contains in its input circuit 16 a total of 3 three-phase transformers 17 , 18 and 19 , the primary windings 21 , 22 and 23 of which are connected to the power grid 2 in a star. The multi-phase or three-phase transformers 17 , 18 and 19 also carry delta-connected secondary windings 24 , 25 and 26 which feed a controlled bridge in the form of a three-phase bridge 27 . The three-phase bridge 27 is composed of a total of three partial bridges 28 , 29 and 31 , each of which is used to generate a phase of the secondary three-phase network. Each partial bridge 28 . , , 31 each contains three bridge branches 32 with a total of four controllable switching elements 33 connected in anti-parallel. Each partial bridge 32 contains a total of twelve controlled switching elements 33 which feed two output lines 34 and 35 , the center points of the bridge branches 32 being connected to the primary windings 24 as shown.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Synchronmotor 15 im Stern angeschaltet, weshalb die Teilbrücken 28, 29 und 31 jeweils mit einer Ausgangsleitung, wie sie der Ausgangsleitung 35 entspricht, an einen Sternpunkt angeschlossen sind. Die anderen Ausgangsleitungen, die der Ausgangsleitung 34 entsprechen, sind mit den entsprechenden Wicklungen des Motors 15 über einen Trennschalter 36 verbunden. In the exemplary embodiment shown, the synchronous motor 15 is connected in a star, which is why the partial bridges 28 , 29 and 31 are each connected to a star point with an output line corresponding to the output line 35 . The other output lines, which correspond to the output line 34 , are connected to the corresponding windings of the motor 15 via a disconnector 36 .
Die Steuerung der Schaltglieder 33, die beispielsweise Thyristoren, GTO>s oder IGBT>s sein können, geschieht über eine Steuereinrichtung 37, die über entsprechende Leitungen, symbolisiert durch eine mehrpolige Leitung 38, mit den betreffenden Steuereingängen verbunden sind. The control of the switching elements 33 , which can be, for example, thyristors, GTO> s or IGBT> s, takes place via a control device 37 , which are connected to the relevant control inputs via corresponding lines, symbolized by a multipole line 38 .
Mit Hilfe des gezeigten Direktumrichters 17, dessen Arbeitsweise aus der Literatur hinlänglich bekannt ist und deswegen hier nicht zu erläutert werden braucht, kann ein sekundäres Drehstromnetz erzeugt werden, dessen Frequenz zwischen 0 und der ca. 0,5-fachen Netzfrequenz variiert werden kann. With the aid of the direct converter 17 shown, the mode of operation of which is sufficiently known from the literature and therefore need not be explained here, a secondary three-phase network can be generated, the frequency of which can be varied between 0 and approximately 0.5 times the network frequency.
Fig. 3 veranschaulicht das vereinfachte Prinzipschaltbild der Kompensationseinrichtung 7 und zwar für eine dreiphasige Ausführung. Fig. 3 shows the simplified schematic diagram illustrating the compensation device 7 and that for a three phase type.
Die Kompensationseinrichtung 7 wird bei einer Dreiphasenanwendung im Grunde genommen von einer Art halbierten Stromumrichter mit Gleichspannungszwischenkreis gebildet, von dem nur der Ausgangsleistungsteil verblieben ist. Die Kompensationseinrichtung 7 enthält als Leistungsteil eine 6-pulsige Drehstrombrücke mit insgesamt drei parallel geschalteten Brückenzweigen 41, 42 und 43. Jeder Brückenzweig 41, 42 und 43 wird von der Serienschaltung aus zwei aktiven Schaltgliedern in Gestalt von IGBT>s 44 und 45 gebildet, wobei einfachheitshalber für die aktiven Schaltglieder der einzelnen Brückenzweige 41. . .43 für einander funktional entsprechende Leitungshalbleiter dieselben Bezugszeichen verwendet werden. Steuerseitig sind sämtliche Transistoren 44, 45 mit einer zentralen Ansteuerschaltung 46 über eine entsprechende mehrpolige Verbindung 47 verbunden. Die beiden Transistoren 44 und 45 jedes Brückenzweigs 41. . .43 sind hintereinander geschaltet, und alle Brückenzweige 41. . .43 liegen parallel an einem Speicher- oder Pufferkondensator 48. In a three-phase application, the compensation device 7 is basically formed by a type of halved current converter with a DC voltage intermediate circuit, of which only the output power part has remained. The compensation device 7 contains as a power section a 6-pulse three-phase bridge with a total of three bridge branches 41 , 42 and 43 connected in parallel. Each bridge arm 41 , 42 and 43 is formed by the series connection of two active switching elements in the form of IGBT> s 44 and 45 , with the active switching elements of the individual bridge arms 41 being simplified for the sake of simplicity. , , 43, the same reference numerals are used for functionally corresponding line semiconductors. On the control side, all transistors 44 , 45 are connected to a central control circuit 46 via a corresponding multipole connection 47 . The two transistors 44 and 45 of each bridge branch 41 . , , 43 are connected in series, and all bridge branches 41 . , , 43 are connected in parallel to a storage or buffer capacitor 48 .
Die Verbindung zwischen je zwei Transistoren 44, 45 liegt an einem als T-Glied geschalteten Tiefpass, bestehend aus einer Längsinduktivität 49, einem im Querzweig liegenden Kondensator 50 sowie einer weiteren Induktivität 51. Da die Schaltung für sämtliche Brückenzweige 41. . .43 gilt, sind auch hier wieder dieselben Bezugszeichen für die passiven Bauelemente des Siebgliedes verwendet. Die Siebkondensatoren 50 liegen an einem gemeinsamen nicht geerdeten Sternpunkt. The connection between two transistors 44 , 45 is based on a low-pass connected as a T-element, consisting of a series inductor 49 , a capacitor 50 located in the shunt arm and a further inductor 51 . Since the circuit for all bridge branches 41 . , , 43 applies, the same reference numerals are again used for the passive components of the screen member. The filter capacitors 50 lie at a common ungrounded neutral point.
Ausgangsseitig ist jede der Induktivitäten mit einem entsprechenden Phasenleiter 52, 53 und 54 verbunden, womit insoweit dieselbe Schaltung zustande kommt, wie für das einphasige Prinzipschaltbild nach Fig. 1. On the output side, each of the inductors is connected to a corresponding phase conductor 52 , 53 and 54 , which means that the same circuit is achieved as for the single-phase block diagram according to FIG. 1.
Die Anschlussstellen an den Phasenleitern 52, 53 und 54 sind die Anschlussknoten 55, 56 und 57, die funktionsmäßig den Knoten 11 und 12 aus Fig. 1 entsprechen. The connection points on the phase conductors 52 , 53 and 54 are the connection nodes 55 , 56 and 57 , which functionally correspond to the nodes 11 and 12 from FIG. 1.
Bezogen auf die Energieflussrichtung von der Energiequelle 1 zu dem Verbraucher 5 liegen vor und hinter jedem Anschlussknoten 55, 56 und 57 in jeder Phasenleitung 52, 53 und 54, jeweils Stromwandler 58. . .64. Diese Stromwandler 58. . .64 sind über Verbindungsleitungen 65 und 66 mit der Steuerschaltung 46 verbunden. Zusätzlich wird an wenigstens zwei Phasenleitern, beispielsweise den Phasenleitern 52 und 53, über eine Verbindungsleitung 67 der Momentanwert der verketteten Spannung abgegriffen, um eine Synchronisation mit der Netzfrequenz zu ermöglichen. In relation to the direction of energy flow from energy source 1 to consumer 5 , current transformers 58 are located in front of and behind each connection node 55 , 56 and 57 in each phase line 52 , 53 and 54 . , , 64 . These current transformers 58 . , , 64 are connected to the control circuit 46 via connecting lines 65 and 66 . In addition, the instantaneous value of the chained voltage is tapped on at least two phase conductors, for example phase conductors 52 and 53 , via a connecting line 67 in order to enable synchronization with the mains frequency.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass sich der Spannungsverlauf besser zur Synchronisierung eignet als das Stromsignal, wie es über die Stromwandler 58. . .64 gewonnen wird. Experience has shown that the voltage curve is more suitable for synchronization than the current signal as it is via the current transformers 58 . , , 64 is won.
Die zentrale Steuereinrichtung 46 misst in jeder Phase den Strom vor und nach dem jeweiligen Stromknoten 55, 56 und 57, an dem der Strom aus der Kompensationseinrichtung 7 eingespeist, bzw. an dem der Strom in die Kompensationsseinrichtung 7 abgezweigt wird, um einen weitgehend sinusförmigen Stromverlauf in dem betreffenden Phasenleiter zwischen dem Stromknoten 55, 56 und 57 einerseits und der Energiequelle 1 andererseits zu erzeugen. In each phase, the central control device 46 measures the current before and after the respective current node 55 , 56 and 57 , at which the current is fed in from the compensation device 7 or at which the current is branched off into the compensation device 7 , by a largely sinusoidal current profile to be generated in the relevant phase conductor between the current node 55 , 56 and 57 on the one hand and the energy source 1 on the other.
Die Steuereinrichtung 46 arbeitet, wie bereits mehrfach erwähnt im Zeitbereich, wobei das Steuerprogramm auf der Basis einer Vektordarstellung arbeitet. As already mentioned several times, the control device 46 works in the time domain, the control program working on the basis of a vector representation.
Die Spannungen und/oder Ströme in den einzelnen Phasen lassen
sich als komplexe Raumzeiger verstehen. Die Ströme in den
einzelnen Phasenleitern sind zeitabhängige Größen der Art
ia(t), ib(t), ic(t); es gilt die Definition gemäß Fig. 4. Sie
lassen sich durch einen komplexen Raumzeiger in einem
feststehenden α-β-Koordinatensystem darstellen oder durch einen
komplexen Raumzeiger mit rotierenden dq-Koordinaten. Im
letzteren System ist die Grundschwingung des Netzes die zeitliche
Bezugsbasis. Dies bedeutet, dass bei einem System in dem nur
noch die Netzfrequenz auftritt, das dq-System keinen Zeiger
enthält. Im dq-System erzeugen nur noch diejenigen
Komponenten einen umlaufenden Zeiger, die von der Netzfrequenz
unterschiedlich sind, also sämtliche Subharmonische und alle
Oberwellen. Für die Umrechnung der α- und β-Komponenten in die
abc-Komponenten und umgekehrt gelten die nachstehenden
Gleichungen.
iα = ia
iβ = [ib - ic]/√3
ia = iα
ib = -1/2 A iα + iβ.√3/2
ic = -1/2 A iα - iβ.√3/2
The voltages and / or currents in the individual phases can be understood as complex space pointers. The currents in the individual phase conductors are time-dependent quantities of the types i a (t), i b (t), i c (t); the definition according to FIG. 4 applies . They can be represented by a complex space pointer in a fixed α-β coordinate system or by a complex space pointer with rotating dq coordinates. In the latter system, the fundamental oscillation of the network is the basis of time. This means that in a system in which only the mains frequency occurs, the dq system contains no pointer. In the dq system, only those components that produce a rotating pointer that differ from the mains frequency, i.e. all subharmonics and all harmonics, are generated. The following equations apply to the conversion of the α and β components into the abc components and vice versa.
i α = i a
i β = [i b - i c ] / √3
i a = i α
i b = -1/2 A i α + i β .√3 / 2
i c = -1/2 A i α - i β .√3 / 2
Für die Umrechnung der α- und β-Komponenten in die dq-
Komponenten gelten die nachstehenden vier trigonometrischen
Gleichungen.
Id = ia ∼ cos γ + iβ ∼ sin γ
iq = ia ∼ sin γ + iβ ∼ cos γ
Ia = id ∼ cos γ - iq ∼ sin γ
iβ = id ∼ sin γ + iq ∼ cos γ
The following four trigonometric equations apply to the conversion of the α and β components into the dq components.
I d = i a ∼ cos γ + i β ∼ sin γ
i q = i a ∼ sin γ + i β ∼ cos γ
I a = i d ∼ cos γ - i q ∼ sin γ
i β = i d ∼ sin γ + i q ∼ cos γ
Die Erzeugung der Steuersignale zum Steuern der aktiven Bauelemente der Steuerbrücke der Kompensationseinrichtung 7 geschieht mit Hilfe eines Mikroprozessors oder Mikrocomputers, der in der zentralen Steuerung 46 enthalten ist. Hierbei kann es sich um einen VeCon-Prozessor handeln, der auf einem entsprechenden Chip integriert ist. Es handelt sich dabei um einen Chip, wie er von der Firma Masterguard in Erlangen in deren unterbrechungsfreier Stromversorgungsanlage verwendet wird. The control signals for controlling the active components of the control bridge of the compensation device 7 are generated with the aid of a microprocessor or microcomputer, which is contained in the central controller 46 . This can be a VeCon processor that is integrated on a corresponding chip. It is a chip as used by the Masterguard company in Erlangen in its uninterruptible power supply system.
Der entscheidende Programmteil zur Realisierung der Kompensation unter Verwendung einer Steuerung im Zeitbereich, ist in Fig. 5 als Blockschaltbild gezeigt. Das Programm ist entsprechend diesem Blockschaltbild gestaltet, wobei die gezeigten Blöcke Anweisungs- und Berechnungsblöcken in dem Programm entsprechen und die Leitungen den Verknüpfungen der Programmblöcke bzw. Sprüngen im Programm. The decisive program part for realizing the compensation using a controller in the time domain is shown in FIG. 5 as a block diagram. The program is designed in accordance with this block diagram, the blocks shown corresponding to instruction and calculation blocks in the program and the lines to the links of the program blocks or jumps in the program.
In einem Anweisungsblock 68 werden die über die Stromwandler 62, 63 und 64 gemessenen Strangströme, die dem Laststrom durch den Verbraucher 5 entsprechen, gemäß den oben genannten Beziehungen in α- und β-Komponenten umgerechnet. Die α- und β-Komponenten werden in einem nachfolgenden Anweisungsblock 69, und zwar unter Hinzunahme des Sinus und des Kosinus des Referenzwinkels, die weitere Eingangsgrößen 71 für den Block 69 darstellen in die dq-Komponenten umgerechnet. Danach werden linksdrehenden und rechtsdrehenden Komponenten enthalten, wobei die rechtsdrehenden Komponenten in einem Anweisungsblock 72 und die linksdrehenden Vektorkomponenten in einem Anweisungsblock 73 gefiltert werden, was durch das dort angegebene Schaltungssymbol für einen Tiefpass symbolisiert wird. Nach der so erhaltenen Glättung der rechts- und der linksdrehenden dq-Komponenten werden die Komponenten in einem Anweisungsblock 74 wieder in α- und β-Komponenten zurückberechnet. In an instruction block 68 , the phase currents measured via the current transformers 62 , 63 and 64 , which correspond to the load current through the consumer 5 , are converted into α and β components according to the relationships mentioned above. The α- and β-components are in a subsequent instruction block 69, under the addition of the sine and the cosine of the reference angle, the further inputs 71 for the block 69 represented in the dq-components converted. Thereafter, left-handed and right-handed components are contained, the right-handed components being filtered in an instruction block 72 and the left-handed vector components in an instruction block 73 , which is symbolized by the circuit symbol indicated there for a low-pass filter. After the smoothing of the right-hand and left-hand rotating dq components thus obtained, the components are recalculated back into α and β components in an instruction block 74 .
Zuvor wird jedoch auf die linksdrehende geglättete d-Komponente, wie sie aus dem Block 72 erhalten wird, an einem Anweisungsblock 75 eine Komponente aufaddiert, die der Ladespannung des Kondensators 48 entspricht. Hierdurch soll an dem Kondensator 48 eine mittlere Spannung aufrecht erhalten werden. Die Berechnung geschieht in dem in Fig. 5 gezeigten oberen Zweig. Dazu wird in einem Anweisungsblock 76 die aktuelle Spannung des Kondensators 48 mit einem Referenzwert verglichen, und die so erhaltene Differenz gelangt in einen Programmblock 77, in dem ein PI-Regler simuliert wird. Das daraus erhaltene Signal gelangt in einen Programmanweisungsblock 78, der eine Begrenzung des Signals nach oben und nach unten festlegt. Dieses so erhaltene Signal gelangt zu dem bereits erwähnten Anweisungsblock 75 und wird dort zu der linksdrehenden d-Komponenten hinzuaddiert. Die zurückgewonnenen α- und β-Komponenten werden in Anweisungsblöcken 79 und 81 von den α- und β-Komponenten subtrahiert, wie sie unmittelbar aus den Anweisungsblock 68 erhalten werden. Nachfolgende Anweisungsblöcke 82 und 83 stellen Proportionalglieder dar, mit deren Hilfe die Schleifenverstärkung in der Anordnung eingestellt wird. Die α-Komponente, wie sie aus dem Block 83 erhalten wird, und die β-Komponente, wie sie aus dem Block 83 erhalten wird, gelangen sodann zu Anweisungsblöcken 84 und 85. An dieser Stelle werden von den α- und β-Komponenten die α- und β-Komponenten des Filterstroms abgezogen, wie er am Ende eines Anweisungsblockes 86 erhalten wurde. Before that, however, a component corresponding to the charging voltage of the capacitor 48 is added to the anticlockwise smoothed d component, as is obtained from the block 72 , at an instruction block 75 . This is intended to maintain a medium voltage across the capacitor 48 . The calculation takes place in the upper branch shown in FIG. 5. For this purpose, the current voltage of the capacitor 48 is compared with a reference value in an instruction block 76 , and the difference obtained in this way reaches a program block 77 in which a PI controller is simulated. The signal obtained therefrom passes into a program instruction block 78 which defines an upper and lower limit of the signal. This signal obtained in this way arrives at the already mentioned instruction block 75 and is added there to the left-turning d component. The recovered α and β components are subtracted in instruction blocks 79 and 81 from the α and β components as obtained directly from instruction block 68 . The following instruction blocks 82 and 83 represent proportional elements with the aid of which the loop gain in the arrangement is set. The α component as obtained from block 83 and the β component as obtained from block 83 then go to instruction blocks 84 and 85 . At this point, the α and β components of the filter stream, as obtained at the end of an instruction block 86, are subtracted from the α and β components.
In den Anweisungsblock 86 gelangen Werte, die den Strömen proportional sind, die aus der Kompensationseinrichtung zu dem Stromknoten 55, 56 bzw. 57 fließen. Diese Werte können entweder unmittelbar gemessen werden, oder sie ergeben sich als Differenz zwischen den Werten aus dem Sensor 62 und dem Sensor 58, bzw. Differenz zwischen dem gemessenen Wert des Sensors 63 und des Sensors 59 sowie der Differenz der Stromwerte, wie sie Sensoren 61 und 64 erfassen. In the guide block 86 enter values that are proportional to the currents flowing from the compensation means to the current node 55, 56 and 57th These values can either be measured directly, or they result from the difference between the values from the sensor 62 and the sensor 58 , or the difference between the measured value from the sensor 63 and the sensor 59, and the difference between the current values, as is the case with sensors 61 and capture 64 .
Die nach den Anweisungsblöcken 84 und 85 erhaltenen Differenzwerte gelangen in einen weiteren Block mit Proportionalcharakteristik, nämlich in den Block 87 bzw. den Anweisungsblock 88. Deren Ausgangssignale werden in Anweisungsblöcken 89 bzw. 91 mit α- und β-Komponenten zusammenaddiert, die der Phasenspannung in den einzelnen Netzphasen entsprechen und die in einem Anweisungsblock 92 berechnet wurden. Am Ende der beiden Anweisungsblöcke 89 und 91 steht die α- und β-Komponente zur Verfügung, die gebraucht wird, um in bekannter Weise die Leistungshalbleiter 44 und 45 in den Brückenzweigen 41, 42 und 43 zu steuern, damit der gewünschte Kompensationsstrom zustande kommt. The difference values obtained after the instruction blocks 84 and 85 arrive in a further block with a proportional characteristic, namely in the block 87 and the instruction block 88, respectively. Their output signals are added together in instruction blocks 89 and 91 with α and β components which correspond to the phase voltage in the individual network phases and which were calculated in an instruction block 92 . At the end of the two instruction blocks 89 and 91 , the α and β components are available, which are needed to control the power semiconductors 44 and 45 in the bridge branches 41 , 42 and 43 in a known manner, so that the desired compensation current is achieved.
Die praktischen Erfahrungen haben gezeigt, dass mit der erfindungsgemäßen Schaltung eine gute Siebung von den Subharmonischen bis zu einer Frequenz von etwa dem Fünffachen der Netzfrequenz erreicht werden kann. Insbesondere die sonst schwer zu beherrschenden Subharmonischen und Kreuzmodulationsprodukte, die in der Nähe der Netzfrequenz liegen, lassen sich mit der erfindungsgemäßen Schaltung gut beherrschen. Practical experience has shown that with the circuit according to the invention a good screening of the Subharmonic up to a frequency of about five times the Grid frequency can be achieved. Especially the others difficult to master subharmonics and Leave cross modulation products that are close to the mains frequency master themselves well with the circuit according to the invention.
Zum Starten der Schaltung wird über die Brücke der Kondensator 48 aus dem Netz geladen. To start the circuit, the capacitor 48 is charged from the network via the bridge.
Ein nichtlinearer Verbraucher 5 an einem Versorgungsspannungsnetz 2 erzeugt in dem Netz Rückwirkungen, deren zeitlicher Verlauf nicht sinusförmig ist. Um den Stromverlauf in dem Versorgungsspannungsnetz 2 in die Sinusform zurückzubringen, ist eine Kompensationseinrichtung 7 vorgesehen, die in der Lage ist, je nach dem zeitlich momentanen Verhalten der Last Energie aufzunehmen oder zusätzlich abzugeben, so dass durch die Parallelschaltung aus der Kompensationseinrichtung 7 und dem nichtlinearen Verbraucher 5 im Verhalten ein linearer Verbraucher zumindest angenähert wird. A nonlinear consumer 5 on a supply voltage network 2 generates repercussions in the network, the temporal course of which is not sinusoidal. In order to bring the current profile in the supply voltage network 2 back into a sinusoidal shape, a compensation device 7 is provided which is capable of absorbing or additionally delivering energy depending on the instantaneous behavior of the load, so that the parallel connection of the compensation device 7 and the non-linear one Consumer 5 is at least approximated in the behavior of a linear consumer.
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2002
- 2002-06-07 WO PCT/DE2002/002099 patent/WO2002101911A1/en active Application Filing
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2002101911A1 (en) | 2002-12-19 |
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