DE1964822C3 - Anordnung zur unterbrechungslosen Stromversorgung eines elektrischen Verbrauchers - Google Patents

Description

gekennzeichnet, daß eine erste Regelanordnung (8. 25 nen Batterie gespeist wird. Der Flüssigkeitswechsel-

13) vorgesehen ist, mit deren Hilfe die zeitliche Lage der Zündimpulse für den Wechselrichter (4) zwecks Regelung der Frequenz der Wechselrichterausgangsspannung bzw. der Drehzahl der Synchronmaschine (5) verschiebbar ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Regelanordnung (9, 14) vorgesehen ist, mit deren Hilfe die Höhe der Verbraucherspannung über die Erregung der Synchronmaschine (5) regelbar ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronmaschine (5) mit einer Kupplung (12) versehen ist, mit deren Hilfe die mit Ncmndrehzahl laufende Synchronmarichter wird von einem an der Verbraucherspannung liegenden Synchronmotor angetrieben, der bei Netzausfall von einem ebenfalls aus der Batterie gespeisten Maschinenumformer versorgt wird.

In anderen Fällen wird die Gleichspannung über statische, selbstgeführte Wechselrichter oder über Gleichstrom-Synchron-Maschinensätze wieder in Wechselspannung umgewandelt. Um auch langer anhaltende Netzausfälle überbrücken zu können, müßten diese Akkumulatoren-Batterien sehr umfangreich sein. Um umfangreiche Akkumulatoren-Batterien zu vermeiden, ist es zweckmäßig, ein aus Dieselmotor und Synchrongenerator bestehendes Aggregat vorzusehen und die Batterie nur so groß zu bemessen, daß die Zeit iiber-

schine (5) bei Netzausfall an einen Verbrennungs- 40 brückt werden kann, bis das Dieselaggregat auf die motor (11), insbesondere einen Dieselmotor, ankup- Nenndrehzahl hochgelaufen ist. In einer vorbcuutzten pelbar ist. Anordnung wird die Netzwechselspannung über einen

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn- Gleichrichter gleichgerichtet und über einen sogenannzeichnet, daß die Drehzahl des Verbrennungsmo- ten Pulsstromrichter einem Gleichstrommotor zugetors (U) regelbar ist. 45 führt. Parallel zum Gleichrichter liegt eine Pufferbatte-

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronmaschine (5) zum asynchronen Hochlauf auf ihre Nenndrehzahl über einen Schalter (10) an das speisende

Wechselstromnetz anschließbar ist.

rie. Der Gleichstrommotor treibt einen Synchrongenerator an, dessen Wechselstromausgänge mit dem Verbraucher verbunden sind. Die Frequenz der Verbraucherspannung wird über die Aussteuerung des Pulsstromrichters geregelt. Bei kurzzeitigen Netzausfällen kann der Gleichstrommotor aus der Pufferbatte-

rie weiterhin versorgt werden. Für länger anhaltende

Netzausfälle ist ein zweiter Synchrongenerator vorgesehen, der von einem Dieselmotor angetrieben wird

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur 55 und bei Netzausfall mit den Wechselstromklemmen des unterbrechungslosen Stromversorgung eines über Gleichrichters verbunden wird,
einen Umrichter mit Gleichstromzwischenkreis an ein Die Erfindung geht somit aus von einer Anordnung

ein- oder mehrphasiges Wechselstromnetz angeschlos- zur unterbrechungslosen Stromversorgung eines über senen elektrischen Verbrauchers. Es gibt Verbraucher einen Umrichter mit Gleichstrom-Zwischenkreis an ein elektrischer Energie, bei denen bereits durch kurzzeiti- 60 ein- oder mehrphasigem Wechselstromnetz angeschlos-

ge Unterbrechung der Stromversorgung großer wirtschaftlicher Schaden entsteht. Um eine derartige Stromunterbrechung zu vermeiden, ist es bekannt, Synchron-Maschinenumformersätze mit großer Schwungseilen elektrischen Verbrauchers mit einer an den Gleichstrom-Zwischenkreis angeschlossenen Akkumulatoren-Batterie.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine An-

masse zu verwenden. Mit derartigen Umformersätzen 65 Ordnung dieser Art bei gleichzeitig verringertem Aufkönnen Spannungseinbrüche im Netz kurzzeitig über- wzind hinsichtlich der elektrischen Werte zu verbesbrückt werden. Diese Umformersätze sind jedoch nicht sein,
mehr geeignet, wenn länger andauernde Stromunter- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch

die Verwendung eines fremdgeführten Wechselrichters und einer Synchronmaschine, die den Wechselrichter führt und sowohl die für den Wechselrichter zum Kommutieren benötigte Blindleistung als auch die Blindleistung des elektrischen Verbrauchers liefert, der sowohl 5 mit den Wechselstromanschlüssen des Wechselrichters als auch mit denen der Synchronmaschine verbunden ist

Im Hinblick auf die bekannten Anordnungen mit statischen scJüstgeführten Wechselrichtern ergibt sich der Vorteil, daß die Kommutierungseinrichtungen für den selbstgeführten Wechselrichter entfallen und daß die Kurvenform dor Verbraucher-Wechselspannung verbessert wird. Im Hinblick auf die bekannten Anordnungen mit Maschinen-Umformersätzen ergibt sich der Vorteil, daß der Gleichstrommotor entfällt. Im Hinblick cuf die bekannte vorbenutzte Anordnung ergibt sich insbesondere der Vorteil, daß der Gleichstrommotor und der zweite Synchongenerator entfallen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nächstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert

An ein nicht näher bezeichnetes dreiphasiges Wechselstromnetz ist ein im vorliegenden Beispiel ungesteuerter Gleichrichter 1 angeschlossen, dessen Ausgangsklemme eine als Puffer wirkende Akkumulatoren-Batterie 2 parallelgeschaltet ist Über eine Glät tungsdrossel 3 sind die Gleichstromklemmen des Gleichrichters 1 mit den Gleichstromklemmen eines Wechselrichters 4 verbunden. Dieser besteht in., vorliegenden Falle aus sechs in Form einer Brücke angeordneten Thyristoren. Die Wechselstromanschlüsse des Wechselrichters 4 sind einerseits mit den Anschlüssen des elektrischen Verbrauchers 6 und andererseits mit den Wechselstromanschlüssen einer Synchronmaschine 5 verbunden. Um in der Verbraucherspannung Kornmutierungseinbrüche zu vermeiden, kann zwischen dem Wechselrichter 4 einerseits und der Synchronmaschine 5 sowie dem Verbraucher 6 andererseits ein Siebglied 7 eingeschaltet werden, das vorzugsweise aus Induktivitäten besteht. An die Synchronmaschine 5 ist eine Tachometermaschine 13 gekoppelt, deren Ausgangsspannung als Istwert zusammen mit einem vorgegebenen Sollwert einem Regler 8 zugeführt wird. Entsprechend der Reglerausgangsspannung wird mittels einer nicht näher dargestellten Zündimpulsschaltung durch Zündimpulsverstellung am Wechselrichter 4 die Frequenz der Wechselrichterausgangsspannung die Drehzahl der Synchronmaschine 5 auf den vorgegebenen Wert geregelt Die Spannung der Synchronmaschine 5 kann mit Hilfe des auf die Errege-wicklung wirkenden Spannungsreglers 9 geregelt werden. Die Erregerleistung der Maschine kann von der Maschine selbst über eine nicht weiter dargestellte Stromrichterschaltung geliefert werden. Zwischen Wechselstromnetz und Synchronmaschine 5 ist ferner ein Schalter 10 vorgesehen, so daß die Synchronmaschine 5 durch asynchronen Hochlauf am Netz auf ihre Nenndrehzahl gebracht werden kann. Dieser Schalter 10 wird nur für den asynchronen Hochlauf der Synchronmaschine 5 geschlossen. In der übrigen Zeit bleibt er geöffnet. Die Synchronmaschine 5 ist im übrigen noch mit einer Kupplung 12 versehen, mit deren Hilfe die mit Nenndrehzahl laufende Synchronmaschine 5 bei Netzausfall an einen Verbrennungsmotor 11, insbesondere einen Dieselmotor, ankuppelbar ist Bei geeigneter Ausbildung der Kupplung 12 ist es möglich, den Motor 11 von der laufenden Synchronmaschine 5 anwerfen zu lassen. Andererseits ist es auch möglich, die Synchronmaschine beim Anlauf vom Motor 11 auf ihre Nenndrehzahl hochfahren zu lassen. Voraussetzung dafür ist daß der Motor über eine eigene Startvorrichtung verfügt

Die Funktionsweise der vorliegenden Anordnung ist folgende. Der Gleichrichter 1 wandelt die Wechselspannung um und speist sowohl die Akkumulatorenbatterie 2 als auch den Gleichstromzwischenkreis des aus dem Gleichrichter 1 und dem Wechselrichter 4 bestehenden Umrichters. Der Wechselrichter 4 ist als fremdgeführter Wechselrichter ausgebildet und besitzt keine eigenen Kommutierungseinrichtungen. Seine Wechselstromanschlüsse sind mit der Synchronmaschine 5 verbunden, die ihn führt und die zum Kommutieren des Wechselrichters benötigte Blindleistung liefert. Die Synchronmaschine 5 liefert auch die Blindleistung für den Verbraucher 6. Die Wirkleistung des elektrischen Verbrauchers 6 bzw. die von der Synchronmaschine 5 benötigte Wirkleistung wird über den Wechselrichter 4 und über den Gleichrichter 1 vom Wechselstromnetz geliefert. Die Frequenz des Wechselrichters bzw. die Drehzahl der Synchronmaschine wird durch den Drehzahlregler 8 bestimmt Die Höhe der Verbraucherspannung bzw. der Wechselrichterspannung wird über die Erregung der Synchronmaschine 5 mit Hilfe der Regelanordnung 9 festgelegt. Bei Netzausfall wird die benötigte Wirkleistung des Verbrauchers 6 bzw. der Synchronmaschine 5 kurzzeitig aus der Akkumulatoren-Batterie 2 geliefert. Bei länger anhaltenden Netzstörungen wird der Verbrennungsmotor 11 angelassen bzw. in der oben erwähnten Weise an die umlaufende Synchronmaschine 5 angekuppelt und auf die Nenndrehzahl hochgefahren. Die Drehzahl dieses Motors wird über einen nicht dargestellten Drehzahlregelkreis auf die Nenndrehzahl, die der Nennfrequenz des Verbrauchers entspricht geregelt. Bei länger anhaltenden Netzstörungen ist somit nur noch die Synchronmaschine 5 in Betrieb, die vom Verbrennungsmotor 11 angetrieben und über diesen Motor auf die Nenndrehzahl geregelt und über den Spannungsregler 9 auf die Nennspannung geregelt wird. Der Wechselrichter 4 trägt dann nicht mehr zur Versorgung des elektrischen Verbrauchers 6 bei.

Mit der vorgeschlagenen Anordnung wurde eine zuverlässige unterbrechungslose Stromversorgungsanlage geschaffen. Sie ist besonders geeignet zur Versorgung von Nachrichten-Übermittlungseinrichtungen, wie insbesondere Rechner, bei denen ein zeitweiser Ausfall der Versorgungsspannung die gesamte zu übermittelnde Nachricht verstümmeln würde. Sie ist ebenfalls geeignet für den Einsatz in Flugsicherungsanlagen o. ä., bei denen jegliche Netzausfälle unbedingt vermieden werden müssen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur unterbrechungslosen Stromversorgung eines über einen Umrichter mit deichstrom-Zwischenkreis an ein ein- oder mehrphasiges Wechselstromnetz angeschlossenen elektrischen Verbrauchers mit einer an den Gleichstrom-Zwischenkreis angeschlossenen Akkumulatoren-Batterie, gekennzeichnet durch die Verwendung eines fremdgeführten Wechselrichters (4) und einer Synchronmaschine (5), die den Wechselrichter (4) führt uad sowohl die for den Wechselrichter (4) zum Kommutieren benötigte Blindleistung als auch die

brechungen auftreten.

Eine andere Möglichkeit der unterbrechungslosen Versorgung von Verbrauchern iat durch eine der VDl-Zeitschrift 10 (1964) Nr. 12. S. 472 bis 474 zu entnehmende Anordnung bekannt. Sie besteht aus einer mit dem Verbraucher über eine Sofortbereitschaftsschiene direkt verbundenen synchronen Umkehrmaschine mit Speicherschwungrad, die über eine Magnetkupplung mit einem Dieselmotor verbunden ist. Bei netzseitiger Versorgung arbeitet die Umkehrmaschine als Synchronmotor und hält die Schwungmasse in Umlauf. Bei Netzausfall treibt die Schwungmasse die nun als Synchrongenerator arbeitende Umkehrmaschine an und reißt gleichzeitig den Dieselmotor hoch, der dann den

Blindleistung des elektrischen Verbrauchers (6) lie- 15 Antrieb der Umkehrmaschine übernimmt.

fert, der sowohl mit den Wechsefstromanschlässen des Wechselrichters (4) als auch mit denen der Synchronmaschine (5) verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Wechselrichter (4) einerseits und der Synchronmaschine (5) sowie dem Verbraucher (6) andererseits ein Siebglied (7) eingeschaltet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

Werden höhere Anforderungen an die Frequenzstabilität der Versorgungsspannung gestellt, verwendet man als Energiespeicher häufig Akkumulatoren-Batterien, die im allgemeinen über Gleichrichter aus dem Wechselspannungsnetz aufgeladen werden.

Aus der DT-PS 11 01 578 ist eine derartige Anordnung zur unterbrechungslosen Stromversorgung von Wechselstromverbrauchern mit einem Wechselrichter bekannt, der aus einer über einen Gleichrichter gelade