DE1918250A1

DE1918250A1 - Verfahren zur Erzeugung von schnell veraenderlichen Blindstroemen

Info

Publication number: DE1918250A1
Application number: DE19691918250
Authority: DE
Inventors: Detlef Knuth
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-04-03
Filing date: 1969-04-03
Publication date: 1970-11-12
Also published as: AT302492B; CH513541A; FR2042856A5

Description

Licentia Patent-Verwaltungs GmbH 6 Frankfurt a.M., Theodor Stern Kai 1

Lehmann/1i Erf.-Nr. Lm 80/352

Verfahren zur Erzeugung von schnell veränderlichen Blindströmen.

Die zunehmende Technisierung des menschlichen Lebensraumes führt zu einer wachsenden Energiedichte darin» Dabei hat insbesondere die elektrische Energie einen besonderen Anteil. Mit dieser Erscheinung gehen einher Stabilitätsprobleme der zu bedienenden elektrischen Versorgungsnetze. Auch führt das Entstehen von Ballungszentren elektrischer Verbraucher dazu, dass in zunehmendem Umfang mit Kabeln ausgerüstete Versorgungsnetze entstehen.

Die Notwendigkeit der Lösung der sich durch die vorstehenden Erscheinungen ergebenden Probleme erfordert zukünftig in erhöhtem Masse, dass die elektrischen Versorgungsnetze zum einen hinsichtlich einer induktiven oder kapazitiven Grundlast kompensiert werden und zum anderen attch scimelle kapazitive öder induktive Veränderungen der !fet»beiastung schnell ausgeregelt

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Es ist bekannt, synchrone Phasenschiebermaschinen einzusetzen, um in Netzen die Grosse und die Art des Blindstromes durch die Einstellung der Erregung dieser Maschinen zu verändern. Der Nachteil derartiger Anordnungen liegt jedoch sowohl in ihrer Wartungsnotwendigkeit begründet als auch darin, dass sie nur mit einer gewissen Zeitverzögerung in einen neuen Zustand steuerbar sind. Es sind weiterhin bereits auch statische, also mit steuerbaren Halbleitern ausgeführte Umrichter, bekannt geworden, bei denen eine Verstellung des Blindstromes durch Veränderung des Zündwinkels - bezogen auf das speisende; Netz erfolgt;. Nachteiligerweise liefern diese Blindstromrichter neben der Grundwellenblindleistung auch einen grossen Anteil an Verzerrungsblindleistung, da der von ihnen an das Netz abgegebene Strom aus rechteckförmigen Stromblöcken besteht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun in der Erzeugung von schnell veränderlichen Blindströmen unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile. Sie wird dadurch gelöst, dass an das Zwei- oder Mehrphasensystem angeschlossene, als Belastung dienende Induktivitäten und/oder Kapazitäten von einem Spannungssteller mit einer Gegenspannung gespeist werden, la wird also von einem Spannungssteller eine Spannung mit ifetz£requen£ erzeugt» die in Gegenpiisse zum speisendem Böte liegt* wobei die Sifferenampaniiusg durch

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die Induktivitäten und/oder Kapazitäten einen induktiven oder kapazitiven Strom ins Netz speist.

Anhand einer Zeichnung sei die Erfindung unter Verwendung der schematischen Darstellung einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Anordnung näher erläutert.

Es liegt der Anordnung der Fig. 1 der allgemeine Fall einer induktiven oder kapazitiven bzw. schnell in ihrem Charakter wechselnden Kompensation zugrunde. Sie stellt also einen statischen Phasenschieber dar. Die Andordnung der Fig. 2 verdeutlicht aen spezielleren Fall, dass induktive Blindleistung an das Netz abgegeben werden muss.

Es ist in der Fig. 1 ein Dreiphasensystem der einzelnen Phasen, R₁S₁T dargestellt, das zu kompensieren ist. An die einzelnen Spannungsleitungen dieser Phasen ist in Reihe mit Drosseln 1,2 und 3 ein Spannungssteller ^.angeschlossen. Parallel zu den vorgenannten Drosseln 1,2 und 3 liegen Kapazitäten 5,6 und 7i wobei eine jede von ihnen mit je einer Verbindungsleitung einer Drossel mit der entsprechenden Netzphase elektrisch verbunden ist, also beispielsweise die Kapazität 5 mit der Verbindungsleitung der Drossel 1 an die Phase R im Punkt 8. Die entsprechenden elektrischen Verbindungspunkte der Kapazitäten 6 und 7 sind mit 9 und IO beziffert.

In der Fig. 2 ist der in Fig. 1 mit 4 bezeichnete Spannungssteller näher dargestellt. Er besteht aus einer mehrphasi-

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gen Brückenschaltung mit antiparallelen gesteuerten 11-16 und ungesteuerten 17-22 Ventilen in den einzelnen Brückenzweigen. Die einzelnen Netzphasen R,S,T sind über die Drosseln 1,2 und 3 mit den Verbindungsleitungen .zweier Brückenzweige verbunden, z.B. die Phase R über die Drossel 1 im Punkte 23 der Verbindungsleitung der aus den Ventilen 11 und 17 bzw. 12 und 18 gebildeten Brückenzweige. Es sind die entsprechenden Punkte der Phasen S und T mit 24- und 25 bezeichnet. Auf der Gleichstromseite dieser Brückenschaltung ist ein Speicherkondensator 26 dargestellt, wobei ebenfalls seine gleichbleibende Polarität erkennbar ist.

Der vorstehend im einzelnen beschriebene Gleichspannungssteller 4- erzeugt mit Hilfe der steuerbaren Ventile 11-16 eine veränderliche Spannung, die der Netzspannung entgegengerichtet ist; als Spannungsquelle dient der Speicherkondensator 26. Ist die Spannung des Spannungssteller gleich der Netzspannung, dann fliesst kein Strom. Es wird also bei einer Anordnung nach der Fig. 2 kein induktiver Blindstrom aus dem Netz entnommen. Ist die Spannung des Spannungsstellers gleich Null, dann liegt die Netzspannung in voller Grosse an den Drosseln . Sie belasten das Netz, und es fliesst der maximal mögliche Blindstrom. Durch die Grosse der Gleichspannung U, im Speicherkondensator 26 wird die Spannung des Spannungsstellers bestimmt. Die Steuerung der Ventile erfolgt wie bei einem bekannten

rietzkommutierten Stromrichter mit 180° Zünddauer. Durch

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Verschieben der Zündzeitpunkte der Ventile - bezogen auf das speisende Netz - lässt sich die Spannung des Spannungsstellers stetig verstellen. Die Kurvenform der Ausgangsform des Spannungsstellers ist rechteckförmig.

Die Anordnung der Fig. 1 wirkt am speisenden Netz wie eine veränderliche induktive Belastung.Im Leerlauf wird kein Grundwellenstrom aufgenommen (die Spannung des Spannungsstellers stimmt mit der Netzspannung überein), während im Nennbetrieb (die Spannung des Spannungsstellers ist 0) ein sinusförmiger Blindstrom fliesst. Die abgegebene Blindleistung lässt sich also stetig und schnell verändern.

Wird die Anordnung der Fig. 1 nun, wie weiter oben beschrieben, durch Kapazitäten fester Grössenordnungen erweitert, lasst sich dadurch ein ruhender wertungsfreier Phasenschieber für beliebige Blindleistungen verwirklichen. Es stellen dann die Kondensatoren für das Mehrphasensystem (die Spannung des Spannungsstellers 4- ist gleich der Netzspannung) eine kapazitive Belastung dar, deren Grosse durch Veränderung der Spannung des Spannungsstellers und mit dem Wirksamwerden der Drosseln 1,2 und 5 verändert werden kann.

Hinsichtlich der Drosseln 1,2 und 3 in den fig. I und 2 können eine Mehrphasendroasel (z.B. Drehstromdrossel) oder mehrere Einphasendrosseln eingesetzt werden. Der Vorteil der Erfindung unter Einsatz der näher erläuterten Anord™

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nung zur Durchführung des Verfahrens besteht insbesondere darin, dass der Spannungssteller mit gleichspannungsseitiger natürlicher Kommutierung arbeitet, also der Aufwand für eine Zwangskommutierung der einzelnen steuerbaren Ventile entfällt. Des weiteren - und darin liegt ebenfalls eine entscheidende Verbesserung - ist der Gehalt der Oberwellen im Zusammenhang mit der Bereitstellung an Blindleistung erheblich verkleinert. So tritt z.B. im Nennbetrieb keine zusätzliche Verzerrungsleistung auf, im Leerlauf jedoch lediglich ein Anteil, der lediglich 1/5 - 1/10 anderer bekannter Stromrichterschaltungen beträgt.

Patentansprüche

Claims

Licentia Patent-Verwaltungs GmbH 6 Frankfurt a.M., Theodor Stern Kai 1

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Patentansprüche

l.)J Verfahren zur Erzeugung von schnellveränderlichen Blindströmen in zwei- oder mehrphasigen Systemen, dadurch gekennzeichnet, dass an das System angeschlossene, als Belastung dienende Induktivitäten und/oder Kapazitäten von einem Spannungssteller mit einer Gegenspannung gespeist werden.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivitäten und/oder Kapazitäten in eine Reihe mit dem Spannungssteller geschaltet werden, wobei sie untereinander parallel liegen.

3«) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungssteller in Reihe mit Induktivitäten geschaltet wird, wobei die parallel zu den Induktivitäten vorgesehenen, zwischen diesen und dem Netz angeschlossenen Kapazitäten einen festen Wert haben.

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4.) Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenspannung durch Steuerung von aus einem Speicherkondensator oder einer Speicherdrossel gespeisten Halbleiterventilen erzeugt wird.

5·) Verfahren nach Anspruch 3_S dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltzeit der steuerbaren Ventile des nach Art einer Brückenschaltung mit antiparallelen fe gesteuerten und ungesteuerten Ventilen aufgebauten Spannungsstellers in den einzelnen Brückenzweigen übereinstimmt mit der Dauer der gleichpoligen, entgegen der Durchlassrichtung der gesteuerten Ventile gerichteten Spannungshalbwelle der verbundenen Spannungsleitung des Ein- oder Mehrphasensystems.

6.) Verfahren nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbaren Ventile mit gleichspannungsseitiger natürlicher Kommutierung arbeiten.

w 7·) Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass jede Spannungsleitung des Mehrphasensystems über Induktivitäten mit einem Spannungssteller verbunden ist, wobei dieser nach Art einer Brückenschaltung mit antiparallelen gesteuerten und ungesteuerten Ventilen in den einzelnen Brückenzweigen aufgebaut ist und einen Speicherkondensator auf der Grleichstromseite aufweist.

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8.) Anordnung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den Induktivitäten Kapazitäten angeordnet sind und an die Verbindungen ersterer zu den Spannungsleitungen des Ein~ oder Mehrphasensystems angeschlossen sind.

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