DE19535552A1 - Vorrichtung zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute eines selbstgeführten Wechselrichters - Google Patents

Vorrichtung zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute eines selbstgeführten Wechselrichters

Info

Publication number
DE19535552A1
DE19535552A1 DE19535552A DE19535552A DE19535552A1 DE 19535552 A1 DE19535552 A1 DE 19535552A1 DE 19535552 A DE19535552 A DE 19535552A DE 19535552 A DE19535552 A DE 19535552A DE 19535552 A1 DE19535552 A1 DE 19535552A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
point
inverter
phase
capacitive
switched
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19535552A
Other languages
English (en)
Inventor
Frank Dipl Ing Schettler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to DE19535552A priority Critical patent/DE19535552A1/de
Publication of DE19535552A1 publication Critical patent/DE19535552A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/49Combination of the output voltage waveforms of a plurality of converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/18Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1821Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators
    • H02J3/1835Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control
    • H02J3/1842Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control wherein at least one reactive element is actively controlled by a bridge converter, e.g. active filters
    • H02J3/1857Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control wherein at least one reactive element is actively controlled by a bridge converter, e.g. active filters wherein such bridge converter is a multilevel converter
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0095Hybrid converter topologies, e.g. NPC mixed with flying capacitor, thyristor converter mixed with MMC or charge pump mixed with buck
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4835Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4837Flying capacitor converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/487Neutral point clamped inverters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/20Active power filtering [APF]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute eines selbstgeführten Wechselrichters mit kapazitivem Speicher.
Für Blindleistungs-Kompensationseinrichtungen, die einen selbstgeführten Wechselrichter mit einem kapazitiven Speicher aufweisen, sind die Bezeichnungen "Static Var Generator (SVG)", "Advanced Static Var Compensator (ASVC)" oder "Static Condenser (STATCON)" gebräuchlich. Mittels des selbstgeführ­ ten Wechselrichters, der die Gleichspannung eines kapazitiven Energiespeichers (Kondensator) in eine Wechselspannung um­ formt und über einen Transformator (Reaktanz) an einen Netz­ knoten angeschlossen ist, kann Grundschwingungs-Blindleistung bereitgestellt oder abgeführt werden.
Aus dem Aufsatz "A Comparison of Different Circuit Configura­ tions for an Advanced Static Var Compensator (ASVC)", abge­ druckt in "PESC′ 92 Record; 23rd Annual IEEE Power Electro­ nics Specialists Conference Toledo, Spain", 1992, Seiten 521 bis 529, ist eine Blindleistungs-Kompensationseinrichtung be­ kannt. Dieser Aufsatz stellt mehrere ASVC-Schaltungen vor und vergleicht sie miteinander. Die Basisschaltung eines ASVCs besteht aus einem dreiphasigen Wechselrichter mit einem kapa­ zitiven Speicher, wobei dieser Wechselrichter mittels eines Transformators an einem Netzknoten angeschlossen ist.
Als Wechselrichter wird entweder ein Zweipunkt-Wechselrichter oder ein Dreipunkt-Wechselrichter verwendet. Diese Wechsel­ richter werden mittels einer Grundschwingungsfrequenz-Modula­ tion (Vollblocksteuerung) gesteuert, wobei die erreichbare Grundschwingungs-Blindleistung bei einem Dreipunkt-Wechsel­ richter größer ist als bei einem Zweipunkt-Wechselrichter.
Außerdem sind die 5. und 7. Harmonische minimal, wenn der Winkel β (Winkelbereich für das Nullpotential) gleich π/12 ist. Außerdem werden in diesem Aufsatz ASVC-Schaltungen untersucht, die aus zwei Zweipunkt- bzw. Dreipunkt-Wechsel­ richtern bestehen, wobei unterschiedliche Transformatoren verwendet werden. Mittels dieser Schaltungen sollen die Pulszahl und die Verzerrung des Phasenstromes verringert werden. Durch die Erhöhung der Pulszahl erhält man eine höhere Grundschwingungsleistung.
Der Tabelle 3 und den Fig. 10 bis 16 dieses Aufsatzes kann man entnehmen, welche der in Fig. 8 dieses Aufsatzes gezeig­ ten Schaltungsvarianten eines ASVCs optimal in bezug auf Oberschwingungen ist. Ein Vergleich zeigt, daß die Schal­ tungsvarianten n und o die höchste Grundschwingungsausbeute aufweist. Dies wird jedoch nur dann erreicht, wenn zwei Drei­ punkt-Wechselrichter jeweils mit einem kapazitiven Speicher und einem Transformator mit zwei in Reihe geschalteten Pri­ märwicklungen und zwei Sekundärwicklungen in unterschiedli­ chen Wicklungsschaltungen verwendet werden.
In dem Aufsatz "Development of a Large Static Var Generator Using Self-Commutated Inverters for Improving Power System Stability", abgedruckt in "IEEE Transactions on Power Systems", Vol. 8, No. 1, February 1993, Seiten 371 bis 377, wird ein "Static Var Generator (SVG)" für 80 MVA vorgestellt. Dieser 80 MVA SVG besteht aus acht Wechselrichtern, deren Brückenzweige jeweils aus sechs in Reihe geschalteten ab­ schaltbaren Thyristoren (GTO) bestehen, die jeweils die gleiche Ausgangsspannung erzeugen, jedoch untereinander jeweils um 7,5° elektrisch verschoben sind. Für diese Pha­ senverschiebung wird ein spezieller Transformator mit acht Primär- und acht Sekundärwicklungen benötigt. Dieser spe­ zielle Transformator wird mittels eines Haupttransformators an ein Hochspannungsnetz angeschlossen. Dieser Transformator­ aufbau benötigt einen Teil der bereitgestellten Blindlei­ stung. Somit erhält man eine Pulszahl von 48 und damit eine Verbesserung der Grundschwingungsleistung. Auch bei dieser Blindleistungs-Kompensationseinrichtung (SVG) wird eine Ver­ besserung der Grundschwingungsleistung nur mit Hilfe von meh­ reren Wechselrichtern und einem speziellen Transformator er­ reicht, jedoch die Grundschwingungsausbeute pro Schaltein­ richtung des Wechselrichters wird nicht erhöht.
Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Grundschwin­ gungsausbeute (Leistung pro Schaltelement) besteht darin, einen Mehrpunkt-Wechselrichter zu verwenden. Im Aufsatz "A High Voltage Large Capacity Dynamic Var Compensator Using Multilevel Voltage Source Inverter", abgedruckt in "PESC′92 Record, 23rd Annual IEEE Power Electronics Specialists Confe­ rence Toledo, Spain", 1992, Seiten 538 bis 545, wird ein Fünfpunkt-Wechselrichter eines SVCs im einzelnen vorgestellt. Durch die Verwendung eines Mehrpunkt-Wechselrichters verbes­ sert sich die Grundschwingungsausbeute bei der vom Wechsel­ richter erzeugten Wechselspannung.
Eine weitere Verbesserung kann erreicht werden, wenn zwei Fünfpunkt-Wechselrichter mittels eines Transformators gemäß des zuerst genannten Aufsatzes verwendet wird.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Grund­ schwingungs-Leistungsausbeute eines selbstgeführten Wechsel­ richters, insbesondere einer Blindleistungs-Kompensationsein­ richtung mit einfachen Mitteln zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ausgänge des selbstgeführten Wechselrichters mit der Vor­ richtung versehen sind, die pro Phase wenigstens eine ein­ phasige Kaskade aufweist, die aus einem kapazitiven Speicher und einer Schalteinrichtung besteht, mit der der kapazitive Speicher beliebig in die Phase geschaltet oder aus dieser geschaltet werden kann.
Durch diese vorgeschaltete Vorrichtung kann pro Phase wenig­ stens ein weiterer kapazitiver Speicher in den Strompfad einer Phase geschaltet werden und damit eine stufenweise Er­ höhung der Leiter-Mittelpunkt-Spannung des Wechselrichters erreicht werden. Durch geeignete Wahl des Zeitpunktes (Win­ kel) der Zuschaltung, kann die Erzeugung höherer Harmonischer minimiert werden. Dadurch wird die Ausnutzung des verwendeten Wechselrichters verbessert (Erhöhung des Leistungsausbeute), ohne dabei einen speziellen Transformator und weitere Wech­ selrichter zu verwenden.
Besteht die Vorrichtung pro Phase aus mehreren Kaskaden, so können mehrere kapazitive Speicher in den Strompfad einer Phase geschaltet werden, wodurch die Leiter-Mittelpunkt- Spannung mehrere Spannungsstufen aufweist. In Abhängigkeit der Stufenzahl, d. h. der Anzahl der Kaskaden der Vorrichtung, und der Zeitpunkte der Zuschaltung dieser Kaskaden wird einerseits die Grundschwingungsausbeute der Leiter-Mittel­ punkt-Spannung erhöht und andererseits die Verzerrung des Phasenstromes verringert.
Diese Vorrichtung kann bei einem Zweipunkt-, Dreipunkt- oder Mehrpunkt-Wechselrichter verwendet werden. Der Aufbau der einzelnen Kaskaden der Vorrichtung ist unabhängig von der Punktzahl des Wechselrichters. Das heißt, daß ein und die­ selbe Kaskade unabhängig vom verwendeten Wechselrichter ein­ gesetzt werden kann.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung be­ steht diese pro Phase aus zwei Kaskaden, die zu einer Bau­ einheit zusammengefaßt sind. Durch diese Ausführungsform kann pro Phase ein kapazitiver Speicher eingespart werden, da die Schalteinrichtung der beiden Kaskaden auf einen kapazitiven Speicher zurückgreifen.
Als kapazitiver Speicher wird wenigstens ein Kondensator ver­ wendet. Die Ausgestaltung des kapazitiven Speichers ist unab­ hängig vom Typ des Wechselrichters, d. h. bei einem Zweipunkt- Wechselrichter bzw. bei einem Dreipunkt-Wechselrichter bzw. bei einem Fünfpunkt-Wechselrichter kann ein und dieselbe Kas­ kade verwendet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im folgenden näher erläu­ tert:
Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild eines Dreipunkt-Wech­ selrichters mit vorgeschalteter erfindungsgemäßer Vorrichtung, die
Fig. 2 zeigt in einem Diagramm über dem Winkel eine Leiter-Mittelpunkt-Spannung eines Dreipunkt-Wech­ selrichters ohne erfindungsgemäße Vorrichtung, die
Fig. 3 zeigt in einem Diagramm über dem Winkel eine Leiter-Mittelpunkt-Spannung eines Dreipunkt-Wech­ selrichters mit erfindungsgemäßer Vorrichtung, die
Fig. 4 zeigt die Realisierung einer Schalteinrichtung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 als Dreipunkt-Modul, die
Fig. 5 zeigt einen vorteilhaften Aufbau einer Kaskade der Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei die
Fig. 6 die Realisierung einer Schalteinrichtung nach Fig. 5 als Zweipunkt-Modul veranschaulicht, die
Fig. 7 zeigt die Zusammenfassung zweier Kaskaden einer Phase der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei in der
Fig. 8 in einer Tabelle eine mögliche Abfolge von Schalt­ zuständen dargestellt ist, in
Fig. 9 sind in einem Diagramm über dem Winkel ϑ die drei Leiter-Mittelpunkt-Spannungen eines Dreipunkt- Wechselrichters mit einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung dargestellt, wobei die
Fig. 10 in einem Diagramm eine Leiter-Sternpunkt-Spannung eines Wechselrichters mit der Vorrichtung zeigt und die
Fig. 11 in einem Diagramm die drei drehstromseitigen Leiter-Sternpunkt-Spannungen eines Wechselrichters mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung veranschau­ licht sind, wobei die
Fig. 12 in einem Diagramm die drei drehstromseitigen Leiter-Sternpunkt-Spannungen eines bekannten Dreipunkt-Wechselrichters zeigt.
Die Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild eines selbstgeführten Wechselrichters 2 mit kapazitivem Speicher 4, beispielsweise einer Blindleistungs-Kompensationseinrichtung, mit einer vor­ geschalteten erfindungsgemäßen Vorrichtung 6. Die beispiel­ hafte Blindleistungs-Kompensationseinrichtung weist außerdem einen Transformator auf, mit dem der selbstgeführte Wechsel­ richter 2 an einem Netzknoten angeschlossen ist. Der Trans­ formator und das Energieversorgungsnetz sind aus Übersicht­ lichkeitsgründen nicht näher dargestellt. Wie eingangs schon erwähnt, wird mittels des selbstgeführten Wechselrichters 2, der die Gleichspannung des kapazitiven Speichers 4 in eine Wechselspannung umformt und der über den nicht näher darge­ stellten Transformator an einen Netzknoten angeschlossen ist, Grundschwingungs-Blindleistung bereitgestellt oder abgeführt. Eine derartige Blindleistungs-Kompensationseinrichtung wird gemäß der eingangs genannten Veröffentlichung als "Advanced Static Var Compensator (ASVC)" oder "Static Var Generator (SVG)" bezeichnet. Bei der hier dargestellten Ausführungsform des selbstgeführten Wechselrichters 2 handelt es sich um einen Dreipunkt-Wechselrichter. Gemäß dem eingangs erwähnten Aufsatz "A Comparison of Different Circuit Configurations for an Advanced Static Var Compensator (ASVC)" kann als selbstge­ führter Wechselrichter auch ein Zweipunkt-Wechselrichter vor­ gesehen sein. Ebenso kann als selbstgeführter Wechselrichter der in dem eingangs genannten Aufsatz "A High Voltage Large Capacity Dynamic Var Compensator Using Multilevel Voltage Source Inverter" vorgestellte Fünfpunkt-Wechselrichter oder allgemein ein Multilevel-Wechselrichter verwendet werden. Da in den eingangs genannten Veröffentlichungen der Aufbau und die Funktionsweise des selbstgeführten Wechselrichters eines ASVCs bzw. eines SVGs ausführlich beschrieben ist, wird an dieser Stelle darauf verzichtet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 6, die zwischen dem selbst­ geführten Wechselrichter 2 und einen Transformator einer Blindleistungs-Kompensationseinrichtung geschaltet werden kann, besteht pro Phase R bzw. S bzw. T aus wenigstens einer Kaskade 8. Jede Kaskade 8 besteht aus einem kapazitiven Spei­ cher 10 und einer Schalteinrichtung 12. Mittels dieser Schalteinrichtung 12 kann der kapazitive Speicher 10 einer Kaskade 8 in einer zugehörigen Phase R, S, T beliebig ge­ schaltet oder aus dieser ausgeschaltet werden. Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 6 weist pro Phase R, S, T n Kaskaden 8 auf. Der dargestellte selbstgeführte Wechselrichter 2 ist als ein Dreipunkt-Wechselrichter ausgeführt. Ebenfalls ist die Schalteinrichtung 12 dreipunktmäßig ausgeführt, und der Aufbau des kapazitiven Speichers 10 einer Kaskade 8 ent­ spricht dem Aufbau des kapazitiven Speichers 4 des selbstge­ führten Wechselrichters 2. Im dargestellten Beispiel besteht der kapazitive Speicher 4 bzw. 10 aus einer Reihenschaltung zweier Kondensatoren, die jeweils auf die halbe Zwischen­ kreisspannung Udc geladen sind.
Mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung kann man n weitere kapazitive Speicher 10 in den Strompfad einer jeden Phase R, S, T der Blindleistungs-Kompensationseinrichtung beliebig schalten, wodurch die Leiter-Mittelpunkt-Spannung USRR (Fig. 2) des selbstgeführten Wechselrichters 2 stufenweise erhöht wird. In Fig. 3 ist die Leiter-Mittelpunkt-Spannung USRR1 in einem Diagramm über eine Periode dargestellt. Diese Leiter- Mittelpunkt-Spannung USRR1 setzt sich zusammen aus der Leiter-Mittelpunkt-Spannung USRR0 des Wechselrichters 2 und einem Anteil, der durch entsprechendes Schalten der Schalt­ einrichtung 12 der ersten Kaskade 8 aus der Spannung Udc/2 des ersten Kondensators des kapazitiven Speichers 10 gewonnen wird. Die Höhe dieser Spannungsstufen hängt von der Lade­ spannung des kapazitiven Speichers 4 und 10 des Wechselrich­ ters 2 und der Kaskade 8 der Vorrichtung 6 ab.
Der Winkelbereich ε (Winkelbereich für das Nullpotential) entspricht dem Winkelbereich β der eingangs zuerst genannten Veröffentlichung. In dieser Veröffentlichung wurde auf der Seite 523 der Winkelbereich β mit π/12 angegeben, wodurch die 5. und 7. Harmonische minimal wird. Durch geeignete Wahl der Winkel ε₀, ε₁, . . . εn kann die Erzeugung höherer Harmonischer minimiert werden. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Verlauf der Leiter-Mittelpunkt-Spannung USRR sind die Winkel ε₀=π/24 und ε₁=3 · π1/24.
Δθρχη δε Θορσχηαλτθνγ δερ ερϕνδθνγσγεμεν Θορρχητθνγ 6 mit wenigstens einer Kaskade 8 pro Phase R, S, T nähert sich die Grundschwingung jeder drehstromseitigen Leiter-Stern­ punkt-Spannung des selbstgeführten Wechselrichters 2 mit der Vorrichtung 6 einer Sinusform an, wobei diese Näherung mit der Erhöhung der Anzahl der Kaskaden 8 der Vorrichtung ver­ bessert wird. Somit erhält man ohne Verwendung weiterer Wech­ selrichter 2 eine höhere Grundschwingungsausbeute des verwen­ deten Wechselrichters 2. Durch die Erhöhung der Grundschwin­ gungsausbeute erhält man eine höhere Gesamtleistung des Wech­ selrichters 2, eine höhere Leistung pro Schaltelement des Wechselrichters 2 und eine Verringerung der höheren Harmoni­ schen.
Wie bereits erwähnt, ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 die Schalteinrichtung 12 jeder Kaskade 8 dreipunktför­ mig ausgeführt. Ebenfalls ist als selbstgeführter Wechsel­ richter 2 ein Dreipunkt-Wechselrichter vorgesehen. Als drei­ punktförmige Schalteinrichtung 12 kann ein Dreipunkt-Modul vorgesehen sein, dessen Realisierung die Fig. 4 zeigt. Die­ ses Dreipunkt-Modul besteht aus einem Brückenzweig mit vier abschaltbaren Leistungshalbleiter-Schaltern 14, beispielswei­ se abschaltbaren Thyristoren (GTO) mit zugehörigen Freilauf­ dioden 16, die mit Hilfe zweier Mittelpunktdioden 18, 20 ein Dreipunkt-Ventilzweig bilden. An den Anschlüssen , MP und MP, ○ sind jeweils ein Kondensator angeschlossen. Die Phase R bzw. S bzw. T wird an den Anschlüssen Ph und MP angeschlos­ sen. Der Aufbau eines derartigen Dreipunkt-Ventilzweigs ist identisch mit einem Brückenzweig eines Dreipunkt-Wechselrich­ ters. Durch die Ansteuerung der abschaltbaren Leistungshalb­ leiter-Schalter 14 kann jeweils einer der beiden Kondensato­ ren derartig in den Strompfad einer Phase zugeschaltet wer­ den, daß sich eine Leiter-Mittelpunkt-Spannung USRR gemäß Fig. 3 einstellt.
In Fig. 5 ist eine vorteilhafte Ausführungsform einer Kas­ kade 8 der Vorrichtung 6 gemäß Fig. 1 dargestellt. Diese vorteilhafte Kaskade 8 besteht aus einem kapazitiven Speicher 10 und einer Schalteinrichtung 12, die zwei Zweipunkt-Moduln 22 aufweist. Die Realisierung des Zweipunkt-Moduls 22 ist in Fig. 6 näher dargestellt. Dieser Zweipunkt-Ventilzweig be­ steht aus zwei abschaltbaren Leistungshalbleitern 14 mit zu­ gehöriger Freilaufdiode 16. Der Aufbau eines derartigen Zwei­ punkt-Ventilzweigs ist identisch mit einem Brückenzweig eines Zweipunkt-Wechselrichters. Mittels der beiden Zweipunkt- Moduln 22 kann der kapazitive Speicher 10 beliebig in einer Phase geschaltet oder aus dieser geschaltet werden. Außerdem wird als kapazitiver Speicher 10 nur ein Kondensator benö­ tigt.
In Fig. 7 ist eine Baueinheit zweier Kaskaden 8 einer Phase dargestellt. Durch die Vereinigung zweier Kaskaden 8 zu einer Baueinheit wird ein kapazitiver Speicher 10 einer Kaskade 8 eingespart. Fig. 8 zeigt in einer Tabelle ein Beispiel für eine mögliche Abfolge der Schaltzustände.
Bei der Verwendung einer Vorrichtung 6 mit zwei Kaskaden 8 gemäß Fig. 7 pro Phase in Verbindung mit einem Dreipunkt- Wechselrichter erhält man die drei Leiter-Mittelpunkt-Span­ nungen USRR, USRS und USRT, deren zeitliche Verläufe über eine halbe Periode in einem Diagramm über dem Winkel ϑ in der Fig. 9 dargestellt sind. Die Fig. 10 zeigt den zeit­ lichen Verlauf einer Leiter-Sternpunkt-Spannung UR0 (Spannung über einer Reaktanz des Transformators gegen den Sternpunkt des Transformators), wobei die Fig. 11 die zeitlichen Verläufe der drei Leiter-Sternpunkt-Spannungen UR0, US0 und UT0 in einem Diagramm zeigt. Die Spannung UR0 setzt sich zusammen aus den drei Leiter-Mittelpunkt-Spannungen USRR, USRS und USRT. Die Verläufe dieser Spannungen sind annähernd sinusförmig. Das heißt, mittels einer Vorrichtung 6, die pro Phase jeweils zwei Kaskaden 8 aufweist, erhöht sich die Grundschwingungsausbeute erheblich. Zum Vergleich sind in der Fig. 12 die Verläufe der Leiter-Sternpunkt-Spannungen UR0, US0 und UT0 eines herkömmlichen Dreipunkt-Wechselrichters dargestellt.

Claims (11)

1. Vorrichtung (6) zur Erhöhung der Grundschwingungs- Leistungsausbeute eines selbstgeführten Wechselrichters (2) mit kapazitiven Speichern (4), wobei die Ausgänge des selbst­ geführten Wechselrichters (2) mit der Vorrichtung (6) verse­ hen sind, die pro Phase (R, S, T) wenigstens eine einphasige Kaskade (8) aufweist, die aus einem kapazitiven Speicher (10) und einer Schalteinrichtung (12) besteht, mit der der kapazi­ tive Speicher (10) beliebig in die Phase (R bzw. S bzw. T) geschaltet oder aus dieser geschaltet werden kann.
2. Vorrichtung (6) nach Anspruch 1, wobei als Schaltein­ richtung (12) zwei Zweipunkt-Moduln (22) vorgesehen sind.
3. Vorrichtung (6) nach Anspruch 1, wobei als Schaltein­ richtung (12) ein Dreipunkt-Modul vorgesehen ist.
4. Vorrichtung (6) nach Anspruch 1, wobei als kapazitiver Speicher (10) ein Kondensator vorgesehen ist.
5. Vorrichtung (6) nach Anspruch 1, wobei als kapazitiver Speicher (10) zwei gleich große Kondensatoren vorgesehen sind.
6. Vorrichtung (6) nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, wobei die einphasige Kaskade (8) aus einem Kondensator und zwei Zweipunkt-Moduln (22) besteht, wobei die beiden Zweipunkt- Moduln (22) jeweils elektrisch parallel zum Kondensator ge­ schaltet sind.
7. Vorrichtung (6) nach den Ansprüchen 1, 3 und 5, wobei die einphasige Kaskade (8) aus einem Dreipunkt-Modul und zwei gleich großen Kondensatoren besteht, wobei diese beiden Kon­ densatoren elektrisch in Reihe geschaltet sind und die Reihenschaltung mit dem Dreipunkt-Modul verknüpft ist.
8. Vorrichtung (6) nach Anspruch 1, wobei zwei Kaskaden (8) einer Phase (R, S, T) zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.
9. Vorrichtung (6) nach den Ansprüchen 1, 3, 5 und 8, wobei die Baueinheit aus zwei Dreipunkt-Moduln und zwei gleich großen Kondensatoren besteht, die elektrisch in Reihe ge­ schaltet sind, wobei die beiden Dreipunkt-Moduln jeweils elektrisch parallel zur Reihenschaltung geschaltet sind.
10. Vorrichtung (6) nach Anspruch 2, wobei als Zweipunkt- Modul (22) ein Brücken-Ventilzweig, bestehend aus zwei ab­ schaltbaren Leistungshalbleiter-Schaltern (14) mit zugehö­ riger Freilaufdiode (16), vorgesehen ist.
11. Vorrichtung (6) nach Anspruch 3, wobei als Dreipunkt- Modul ein Brücken-Ventilzweig, bestehend aus vier abschalt­ baren Leistungshalbleiter-Schaltern (14) mit zugehöriger Freilaufdiode (16) und zwei Mittelpunktdioden (18, 20), vor­ gesehen ist.
DE19535552A 1994-10-06 1995-09-25 Vorrichtung zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute eines selbstgeführten Wechselrichters Withdrawn DE19535552A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19535552A DE19535552A1 (de) 1994-10-06 1995-09-25 Vorrichtung zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute eines selbstgeführten Wechselrichters

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE9416048U DE9416048U1 (de) 1994-10-06 1994-10-06 Vorrichtung zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute eines selbstgeführten Wechselrichters
DE19535552A DE19535552A1 (de) 1994-10-06 1995-09-25 Vorrichtung zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute eines selbstgeführten Wechselrichters

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19535552A1 true DE19535552A1 (de) 1996-04-11

Family

ID=6914526

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE9416048U Expired - Lifetime DE9416048U1 (de) 1994-10-06 1994-10-06 Vorrichtung zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute eines selbstgeführten Wechselrichters
DE19535552A Withdrawn DE19535552A1 (de) 1994-10-06 1995-09-25 Vorrichtung zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute eines selbstgeführten Wechselrichters

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE9416048U Expired - Lifetime DE9416048U1 (de) 1994-10-06 1994-10-06 Vorrichtung zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute eines selbstgeführten Wechselrichters

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5673189A (de)
DE (2) DE9416048U1 (de)
GB (1) GB2293928B (de)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19615855A1 (de) * 1996-04-20 1997-10-23 Asea Brown Boveri Leistungselektronische Schaltungsanordnung
WO2011012171A1 (en) 2009-07-31 2011-02-03 Areva T&D Uk Limited Configurable hybrid converter circuit
US8599591B2 (en) 2009-06-22 2013-12-03 Alstom Technology Ltd Converter
US8861234B2 (en) 2009-06-15 2014-10-14 Alstom Technology Ltd Voltage source converter having chain link converter for use in high voltage DC transmission
US8861231B2 (en) 2010-02-09 2014-10-14 Alstom Technology Ltd Converter
US8867244B2 (en) 2010-07-30 2014-10-21 Alstom Technology Ltd. HVDC converter including fullbridge cells for handling a DC side short circuit
US8867242B2 (en) 2010-04-15 2014-10-21 Alstom Technology Ltd Hybrid 2-level and multilevel HVDC converter
WO2014194968A1 (en) * 2013-06-07 2014-12-11 Abb Technology Ltd A converter arrangement for power compensation and a method for controlling a power converter
US8934268B2 (en) 2010-04-08 2015-01-13 Alstom Technology Ltd Power electronic converter for use in high voltage direct current power transmission
US9065299B2 (en) 2010-06-18 2015-06-23 Alstom Technology Ltd Converter for HVDC transmission and reactive power compensation
US9130458B2 (en) 2010-03-15 2015-09-08 Alstom Technology Ltd. Static VAR compensator with multilevel converter
US9209693B2 (en) 2011-11-07 2015-12-08 Alstom Technology Ltd Control circuit for DC network to maintain zero net change in energy level
US9350250B2 (en) 2011-06-08 2016-05-24 Alstom Technology Ltd. High voltage DC/DC converter with cascaded resonant tanks
US9362848B2 (en) 2011-11-17 2016-06-07 Alstom Technology Ltd. Hybrid AC/DC converter for HVDC applications
US9479061B2 (en) 2011-08-01 2016-10-25 Alstom Technology Ltd. DC to DC converter assembly
US9954358B2 (en) 2012-03-01 2018-04-24 General Electric Technology Gmbh Control circuit
EP3332466B1 (de) * 2015-08-07 2020-11-11 SMA Solar Technology AG Polwender und blindleistungsfähiger wechselrichter sowie polwendeverfahren

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4441758A1 (de) * 1994-11-23 1996-05-30 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung von Oberschwingungs-Netzrückwirkungen eines selbstgeführten Multilevel-Wechselrichters
DE19536468A1 (de) * 1995-09-29 1997-04-03 Siemens Ag Netzfreundlicher stromrichtergesteuerter, spannungseinprägender Schrägtransformator großer Leistung
JP3784541B2 (ja) * 1997-07-31 2006-06-14 三菱電機株式会社 交流グリッドシステムへの無効電力の供給方法およびこの方法に用いるインバータ
RU2188492C2 (ru) * 2000-11-16 2002-08-27 Ивановский государственный энергетический университет Способ защиты электрических сетей и потребителей электрической энергии
US6384568B1 (en) 2000-11-22 2002-05-07 Electronic Design & Manufacturing, Inc. Induction motor driver
SE521243C2 (sv) * 2001-02-07 2003-10-14 Abb Ab Omriktaranordning samt förfarande för styrning av en sådan
US7952896B2 (en) * 2008-08-20 2011-05-31 Hamilton Sundstrand Corporation Power conversion architecture with zero common mode voltage
DE102011108225A1 (de) * 2011-07-21 2013-01-24 Technische Universität Ilmenau Schalternetzwerk zur Elektroenergieübertragung
GB201507669D0 (en) * 2015-05-05 2015-06-17 Univ Birmingham Elimination of commutation failure by hybrid HVDC system

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1513518B2 (de) * 1965-08-28 1971-12-30 Siemens AG, 1000 Berlin u. 8000 München Einrichtung zur zwangskommutierung fuer einen selbstgefuehrten stromrichter zur steuerung der drehzahl und drehrichtung eines drehstrommotors
FR1477476A (fr) * 1965-12-28 1967-04-21 Moscovsky Energet I Procédé de réglage de la puissance réactive dans un réseau électrique et dispositif pour sa mise en oeuvre
JPS56115182A (en) * 1980-02-15 1981-09-10 Toshiba Corp Inverter
DE3877332T2 (de) * 1987-11-12 1993-05-27 Toshiba Kawasaki Kk Blindleistungsregler.
DE3831126C2 (de) * 1988-09-13 1994-04-07 Asea Brown Boveri Wechselrichter mit eingeprägter Zwischenkreisspannung
GB9004920D0 (en) * 1990-03-05 1990-05-02 Gec Alsthom Ltd Ac power system
US5218283A (en) * 1991-02-15 1993-06-08 York International Corporation AC motor drive system with a two phase power supply
US5239454A (en) * 1991-11-27 1993-08-24 Sundstrand Corporation Stepped-waveform inverter utilizing main and auxiliary subinverters
JP3229897B2 (ja) * 1992-04-13 2001-11-19 三菱電機株式会社 3レベル3相インバータ装置

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19615855A1 (de) * 1996-04-20 1997-10-23 Asea Brown Boveri Leistungselektronische Schaltungsanordnung
US5805437A (en) * 1996-04-20 1998-09-08 Asea Brown Boveri Ag Power electronic circuit arrangement having plural power converters
EP0802617A3 (de) * 1996-04-20 1999-02-10 Asea Brown Boveri AG Leistungselektronische Schaltungsanordnung
US8861234B2 (en) 2009-06-15 2014-10-14 Alstom Technology Ltd Voltage source converter having chain link converter for use in high voltage DC transmission
US8599591B2 (en) 2009-06-22 2013-12-03 Alstom Technology Ltd Converter
WO2011012171A1 (en) 2009-07-31 2011-02-03 Areva T&D Uk Limited Configurable hybrid converter circuit
US9350269B2 (en) 2009-07-31 2016-05-24 Alstom Technology Ltd. Configurable hybrid converter circuit
US8861231B2 (en) 2010-02-09 2014-10-14 Alstom Technology Ltd Converter
US9130458B2 (en) 2010-03-15 2015-09-08 Alstom Technology Ltd. Static VAR compensator with multilevel converter
US8934268B2 (en) 2010-04-08 2015-01-13 Alstom Technology Ltd Power electronic converter for use in high voltage direct current power transmission
US8867242B2 (en) 2010-04-15 2014-10-21 Alstom Technology Ltd Hybrid 2-level and multilevel HVDC converter
US9065299B2 (en) 2010-06-18 2015-06-23 Alstom Technology Ltd Converter for HVDC transmission and reactive power compensation
US9490693B2 (en) 2010-06-18 2016-11-08 Alstom Technology Ltd. Converter for HVDC transmission and reactive power compensation
US8867244B2 (en) 2010-07-30 2014-10-21 Alstom Technology Ltd. HVDC converter including fullbridge cells for handling a DC side short circuit
US9350250B2 (en) 2011-06-08 2016-05-24 Alstom Technology Ltd. High voltage DC/DC converter with cascaded resonant tanks
US9479061B2 (en) 2011-08-01 2016-10-25 Alstom Technology Ltd. DC to DC converter assembly
US9509218B2 (en) 2011-08-01 2016-11-29 Alstom Technology Ltd. DC to DC converter assembly
US9209693B2 (en) 2011-11-07 2015-12-08 Alstom Technology Ltd Control circuit for DC network to maintain zero net change in energy level
US9362848B2 (en) 2011-11-17 2016-06-07 Alstom Technology Ltd. Hybrid AC/DC converter for HVDC applications
US9954358B2 (en) 2012-03-01 2018-04-24 General Electric Technology Gmbh Control circuit
WO2014194968A1 (en) * 2013-06-07 2014-12-11 Abb Technology Ltd A converter arrangement for power compensation and a method for controlling a power converter
CN105393423A (zh) * 2013-06-07 2016-03-09 Abb技术有限公司 用于功率补偿的变换器装置以及用于控制功率变换器的方法
US9876358B2 (en) 2013-06-07 2018-01-23 Abb Schweiz Ag Converter arrangement for power compensation and a method for controlling a power converter
CN105393423B (zh) * 2013-06-07 2018-05-04 Abb技术有限公司 用于功率补偿的变换器装置以及用于控制功率变换器的方法
EP3332466B1 (de) * 2015-08-07 2020-11-11 SMA Solar Technology AG Polwender und blindleistungsfähiger wechselrichter sowie polwendeverfahren

Also Published As

Publication number Publication date
GB2293928A (en) 1996-04-10
GB9520175D0 (en) 1995-12-06
GB2293928B (en) 1998-12-30
DE9416048U1 (de) 1996-02-01
US5673189A (en) 1997-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19535552A1 (de) Vorrichtung zur Erhöhung der Grundschwingungs-Leistungsausbeute eines selbstgeführten Wechselrichters
DE69005647T2 (de) System zum ableiten elektrischer energie von einer hochspannungs-gleichstrom-übertragungsleitung.
EP1311058B1 (de) Frequenzumrichter
EP0660498B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Umformung von Drehstrom in Gleichstrom
DE69505938T2 (de) Solar-Wechselstrom-Adapter
EP2707944B1 (de) Hybridumrichter und verfahren zu seiner regelung
DE19616591A1 (de) Stromrichtergerät vom Spannungsquellentyp
EP2088668A2 (de) Statischer Umformer
EP0254911B1 (de) Stromrichterschaltung und Verfahren zu dessen Steuerung
DE10153738B4 (de) Gleichrichterschaltung und Verfahren zu deren Steuerung
DE102018200712A1 (de) Wandlervorrichtung elektrischer Leistung, Solarenergie-Aufbereitungssystem, Stromspeichersystem, unterbrechungsfreies Leistungsversorgungssystem, Windenergieerzeugungssystem und Motorantriebssystem
EP0852841B1 (de) Netzfreundlicher stromrichtergesteuerter, spannungseinprägender schrägtransformator grosser leistung
DE69610000T2 (de) Leistungswandler
DE1513913C3 (de) Anordnung zur Lieferung von Blindstrom in ein Wechselstromnetz
DE2417794A1 (de) Verfahren und schaltungsanordnung zum umformen elektrischer leistung
DE69022021T2 (de) Dreiphasiger Stromrichter mit fester Spannung.
DE3523622C2 (de)
EP1151525B1 (de) Wechselrichter für die einspeisung sinusförmiger ströme in ein wechselstromnetz
DE2247819C3 (de) Symmetrierungseinrichtung für ein Drehstromnetz
DE3213778C2 (de)
WO2020043304A1 (de) Verfahren zum betreiben eines stromrichters
DE2162988C3 (de) Stellglied für einen Wechselspannungsregler
DE3907940A1 (de) Verfahren zur symmetrierung der spannungsaufteilung an stromrichtern mit mehrpunktschaltung
DE4042001C2 (de) Verfahren zur Strom-Toleranzbandregelung eines Dreipunkt-Pulswechselrichters
DE2811751C2 (de) Elektronischer Schalter zum Ein- und Ausschalten eines Leistungskondensators

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee