DE19835857A1 - Stromwandlervorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromwandlervorrich­ tung, die dazu fähig ist, die Stabilität eines multiterminalen Gleichstromübertragungssystems, in den eine Vielzahl von Span­ nungs-gekoppelten Stromwandlern mit einer Gleichstromleitung verbunden sind, zu erhöhen, und die auch dazu fähig ist, den Betrieb verbleibender Stromwandlervorrichtungen kontinuierlich aufrechtzerhalten, selbst wenn ein durch einen Systemfehler oder einen Fehler der Stromwandlervorrichtung verursachter Ter­ minal-Fehler auftritt.

Die Fig. 9 ist eine schematische Darstellung, die die Anord­ nung einer konventionellen Stromwandlervorrichtung zeigt, die in der Japanischen offengelegten Anmeldung JP-A-1-238430 be­ schrieben wurde. Die Fig. 9 zeigt nur eine einer Vielzahl von Stromwandlervorrichtungen, die mit einer Gleichstromleitung verbunden sind. In Fig. 9 bezeichnet das Bezugszeichen 300 eine Stromwandlervorrichtung zur Umwandlung eines Gleichstroms (DC) in einen Wechselstrom (AC) oder des AC-Stroms in den DC-Strom, 20 bezeichnet ein AC-System und 30 bezeichnet ein DC-Sy­ stem. Das Bezugszeichen 301 bezeichnet eine Spannungs-gekop­ pelte Stromwandlervorrichtung, 302 bezeichnet eine AC-Drossel­ spule oder einen Transformator, und 303 bezeichnet einen Kon­ densator. Das Bezugszeichen 304 bezeichnet einen AC-Spannungs­ anzeiger zur Anzeige der Spannung des AC-Systems 20, und 305 bezeichnet einen AC-Stromanzeiger zur Anzeige eines Stromes des AC-Systems 20. Das Bezugszeichen 306 bezeichnet einen DC-Span­ nungsanzeiger zur Anzeige der Spannung des DC-Systems 30, und 307 bezeichnet einen Strommeßkreis zur Bestimmung eines auf der Spannung und des durch den AC-Spannungsanzeiger 304 und den AC-Stromanzeiger 305 bestimmten Stromes. Das Bezugszeichen 308 be­ zeichnet einen Steuerungskreis, und 310 bezeichnet einen DC-Spannungsregelkreis, und 320 bezeichnet einen Stromregelkreis. Die Bezugszeichen 311 und 321 bezeichnen Subtraktoren, 312 und 322 bezeichnen Kompensatoren, und 330 bezeichnet einen Selek­ tor.

Als nächstes wird der Betrieb der in Fig. 9 dargestellten kon­ ventionellen Stromwandlervorrichtung beschrieben.

Der Strommeßkreis 307 berechnet eine AC-Wirkleistung P = Vu. Iu + Vv.Iv + Vw.Iw, auf der Basis jeder der drei AC-Span­ nungsphasenwerte Vu, Vv und Vw, bestimmt durch den Spannungsan­ zeiger 304, und jeden der AC-Phasenwerte Iu, Iv und Iw, be­ stimmt durch den Stromanzeiger 305. Dann gibt der Strommeßkreis 307 den berechneten AC-Wirkstrom ab. Das Zeichen "." bedeutet eine Multiplikation.

Der AC-Wirkstrom P ist ungefähr gleich der Leistung, wie die durch die vom Spannungs-gekoppelten Stromwandler 301 durchge­ führte AC-DC-Umwandlung. Der festgestellte AC-Wirkstrom P wird an den Stromregelkreis 320 abgegeben. Der Subtraktor 321 be­ rechnet dann die Abweichung zwischen dem AC-Wirkstrom P und dem Strombezugswert Pref. Der Kompensator 322 justiert dann den Strom des Spannungs-gekoppelten Stromwandlers 301 gemäß der be­ rechneten Stromabweichung. D.h., der Kompensator 322 erhöht den Strom des Spannungs-gekoppelten Stromwandlers 301, wenn der durch den Stromanzeiger 307 bestimmte AC-Wirkstrom P geringer ist als der des Strombezugswertes Pref. Auf der anderen Seite erhöht der Kompensator 322 den Strom des Spannungs-gekoppelten Stromwandlers 301, wenn der durch den Stromanzeiger 307 be­ stimmte AC-Wirkstrom P kleiner ist als der Strombezugswert Pref. Der Kompensator 322 kontrolliert somit, daß der AC-Wirk­ strom P in seiner Stärke dem Strombezugswert Pref gleich wird.

Auf der anderen Seite berechnet der Subtraktor 311 die Abwei­ chung zwischen der durch den DC-Spannungsanzeiger 306 bestimm­ ten DC-Spannung Vd und dem DC-Spannungsbezugswert Vdref. Der Kompensator 312 justiert dann den Strom des Spannungs-gekoppel­ ten Stromwandlers 301 gemäß der berechneten Stromabweichung. Weil der Strom des Spannungs-gekoppelten Stromwandlers 301 in zwei Richtungen justiert wird, nämlich erhöht oder erniedrigt wird, justiert der Kompensator 312 so, daß der Strom von AC zu DC erhöht wird, wenn die DC-Spannung verringert wird, um den Kondensator 303 zu laden. Auf der anderen Seite justiert der Kompensator 312 so, um den Strom von DC zu AC zu verringern, wenn die DC-Spannung erhöht wird, um den Kondensator 303 zu entladen. Der Kompensator 312 justiert somit so, daß der Wert der DC-Spannung Vd gleich ist dem DC-Spannungsbezugswert Vdref. Beide Kompensatoren 312 und 322 justieren somit den Strom des Spannungs-gekoppelten Stromwandlers 301. In der in Fig. 9 dar­ gestellten konventionellen Stromwandlervorrichtung selektiert der Selektor 330 den Minimalwert der Outputs der Kompensatoren 312 und 322, und dann wirkt der DC-Spannungsregelkreis 310 oder der Stromregelkreis 320 gemäß dem selektierten Wert.

Der Steuerungskreis 308 kontrolliert die Auslösung der im Span­ nungs-gekoppelten Stromwandler 308 eingebauten Schaltelemente gemäß der Wirkstrom-Instruktion Pac und der Blindleistungin­ struktion Qac.

Fig. 10 ist eine schematische Darstellung, die die Anordnung des mit den AC-Stromquellen Vi und Vs über eine AC-Drosselspule verbundenen Spannungs-gekoppelten Stromwandlers 30. Für den Fall, daß die Spannung der AC-Stromquelle Vs kein Modulati­ onsindex des Stromwandlers 301 ist, eine Reaktanz der AC-Dros­ selspule X ist, und die Phasendifferenz zwischen der AC-Span­ nung des Spannungs-gekoppelten Stromwandlers 301 und der Span­ nung der AC-Quelle Φ ist, ist es allgemein bekannt, daß der Wirkstrom und die Blindleistung durch die folgenden Gleichungen erhalten werden können:

P = k.sinΦ.Vs²/X (1)

Q = (k.cosΦ - 1).Vs²/X (2).

Der Steuerungskreis entscheidet den Zeitpunkt des An- oder Ab­ schaltens der Schaltelemente im Spannungs-gekoppelten Strom­ wandler 301 auf der Basis des Modulationsindex k und der Pha­ sendifferenz Φ gemäß den Gleichungen (1) und (2), und regelt dann die Schaltelemente im Spannungs-gekoppelten Stromwandler 301. Dadurch wird der Strom vom Spannungs-gekoppelten Strom­ wandler 301 gemäß den durch den Selektor 330 selektieren Out­ puts von den Kompensatoren 312 und 322 justiert.

Fig. 11 ist eine schematische Darstellung, die den Betrieb der in Fig. 9 dargestellten Stromwandlervorrichtung erklärt. In Fig. 11 bezeichnet die horizontale Achse den AC-Wirkstrom P, wobei die Richtung von links nach rechts einen Strom anzeigt, der von AC nach DC gewandelt wird. Die vertikale Achse zeigt die DC-Spannung Vd des Spannungs-gekoppelten Stromwandlers 301 an.

Die Charakteristik der geraden Linie, die einen konstanten Wert der Spannung in einem durch P ≦ Pref dargestellten Bereich, wie in Fig. 11 dargestellt, anzeigt, zeigt an, daß der Output des Kompensators 322 gemäß der Amplifikation des Kompensators 322 größer wird und dann den Grenzwert erreicht, wenn der durch den Strommeßkreis 307 bestimmte AC-Wirkstrom P kleiner ist als der Strombezugswert Pref.

Weil die DC-Spannung Vd in der Nähe des DC-Spannungsbezugswer­ tes Vdref festgesetzt ist, und der Kompensator 312 den Wert in­ nerhalb des Output-Grenzwertes ausgibt, wählt der Selektor 330 zur Auswahl des minimalen Signalwertes den Output aus dem Kom­ pensator 312, um die DC-Spannungskontrolle zu betreiben, und die DC-Spannung des Spannungs-gekoppelten Stromwandlers 301 wird so geregelt, daß sie den DC-Spannungsbezugswert Vdref er­ reicht.

Wenn der AC-Wirkstrom P größer als der Strombezugswert Pref wird, gibt der Kompensator 322 einen kleinen Wert aus, und der Kompensator 312 einen großen Wert, weil die DC-Spannung Vd kleiner ist als der DC-Spannungsbezugswert Vdref, damit der Se­ lektor 330 den Output des Kompensators 322 wählt, und dann den Stromregelkreis 320 betreibt. In Fig. 11 zeigt die gerade Li­ nie, die einen konstanten Wert Pref im Bereich Vd < Vdref zeigt, diese Charakteristik an. In der Beziehung zwischen dem Strom und der DC-Spannung in der konventionellen Stromwandler­ vorrichtung wirkt deshalb der DC-Spannungsregelkreis 310 in einem Bereich und der Stromregelkreis 320 in anderem Bereich.

Fig. 12 ist eine schematische Darstellung, die die Verbin­ dungsanordnung von drei konventionellen Stromwandlervorrichtun­ gen, die an das DC-System angeschlossen sind, zeigt. In Fig. 12 bezeichnen die Bezugszeichen 200, 300 und 400 Stromwandler­ vorrichtungen, von denen jede die gleiche Anordnung wie die in Fig. 9 dargestellte konventionelle Stromwandlervorrichtung be­ sitzt. D.h., jede der Stromwandlervorrichtungen 300, 400 und 500 besitzt die in Fig. 9 dargestellte Anordnung.

In Fig. 12 bezeichnen die Bezugszeichen 201, 211 und 221 AC-Stromquellen, von denen jede mit jedem der Stromwandlervorrich­ tungen 300, 400 und 500 über jedes der AC-Systeme 20, 21 und 22 verbunden ist.

Fig. 13 ist eine schematische Darstellung, die den Betrieb der Stromwandlervorrichtungen mit der in Fig. 12 dargestellten An­ ordnung erläutert. In Fig. 13 bezeichnet die durchgezogene Li­ nie "a" die Stromwandlervorrichtung 300, die strichlierte Linie die Stromwandlervorrichtung 400, und die strichpunktierte Linie die Stromwandlervorrichtung 500.

In dem in Fig. 13 dargestellten Fall sind die DC-Spannungsbe­ zugswerte Vdref1, Vdref2 und Vdref3 der Stromwandlervorrichtun­ gen 300, 400 und 500 so festgesetzt, daß die Beziehung gilt Vdref1 < Vdref2 < Vdref3, und die Strombezugswerte Pref1, Pref2 und Pref3 sind so festgesetzt, daß die Beziehung gilt Pref1 < Pref2 < Pref3.

Weil die drei Stromwandlervorrichtungen 300, 400 und 500, wie in Fig. 12 dargestellt, über das DC-System 30 miteinander ver­ bunden sind, ist es erforderlich, daß die so wirken, daß die Summe ihrer Ströme 0 wird. Wenn z. B. die DC-Spannung in der Nähe des DC-Spannungsbezugswertes Vdref liegt, wirken die bei­ den Stromwandlervorrichtungen 400 und 500 so, daß der Strom von AC nach DC klein wird, um die Spannung zu verringern. Dadurch wird die DC-Spannung verringert und der Spannungsregelkreis 320 in der Stromwandlervorrichtung 300 ist in Betrieb.

Wenn die DC-Spannung in der Nähe des DC-Spannungsbezugswertes Vdref2 liegt, wirkt auf ähnliche Weise die Stromwandlervorrich­ tung 500 so, daß der Strom von AC nach DC verringert wird, um die DC-Spannung zu verringern, und die Stromwandlervorrichtung 400 wirkt unter der Steuerung des Stromregelkreises 120.

Wenn deshalb die drei Stromwandlervorrichtungen mit der in Fig. 12 dargestellten Anordnung die in Fig. 13 dargestellte Charakteristik besitzen, wirkt die Stromwandlervorrichtung 500 so, daß die DC-Spannung den DC-Spannungsbezugswert Vdref3 be­ sitzt, und der Stromregelkreis 120 wirkt so, daß die anderen Stromwandlervorrichtungen 300 und 400 die Strombezugswerte Pref1 und Pref2 besitzen. Beide Stromwandlervorrichtungen 300 und 400 konvertieren deshalb den AC-Strom zum DC-Strom, und die Stromwandlervorrichtung 500 konvertiert den DC-Strom, der der Summe der Ströme (Pref1 + Pref2) der Stromwandlervorrichtungen 300 und 400 entspricht, in den AC-Strom. Die Bezugszeichen a', b' und c' bezeichnen die Betriebspunkte der Stromwandlervor­ richtungen 300, 400 bzw. 500.

Es wird nun der Fall in Betracht gezogen, bei dem die Strom­ wandlervorrichtungen mit der in Fig. 12 dargestellten Anord­ nung die in Fig. 13 gezeigte Charakteristik besitzen. Weil es z. B. schwierig ist, den DC-Strom zum AC-Strom zu konvertieren, wenn der Betrieb der Stromwandlervorrichtung 500 endet, wird die DC-Spannung erhöht und die Stromwandlervorrichtung 400 wirkt so, daß die DC-Spannung gleich wird dem DC-Spannungsbe­ zugswert Vref2. Zu diesem Zeitpunkt zeigen die Bezugszeichen "a" und "b" die Betriebspunkte der Stromwandlervorrichtungen 300 bzw. 400 an. Der Stromregelkreis 120 in der Stromwandler­ vorrichtung 300 wirkt und der DC-Spannungsregelkreis 110 in der Stromwandlervorrichtung 400 wirkt so, daß der DC-Strom, der dem Strombezugswert Pref1 der Stromwandlervorrichtung 300 gleich ist, in den AC-Strom konvertiert wird.

Wenn eine Vielzahl konventioneller Stromwandlervorrichtungen an das DC-System 30 angeschlossen ist, ist, wie vorstehend be­ schrieben, der DC-Spannungsregelkreis 110 in einer der Strom­ wandlervorrichtungen in Betrieb, und die Stromregelkreise 120 in den verbleibenden Stromwandlervorrichtungen ebenfalls.

Es wird nun der Fall in Betracht gezogen, bei dem der Stromre­ gelkreis 120 in der Stromwandlervorrichtung zur Konvertierung des DC-Stroms in den AC-Strom in Betrieb ist. Wenn die Spannung des DC-Systems 30 verringert wird, fließt ein Strom so, daß die DC-Spannung verringert wird, um den Strom bei einem konstanten Wert zu erhalten. Wenn im Gegensatz dazu die Spannung des DC-Systems 30 erhöht wird, wirkt der Stromregelkreis so, daß die DC-Spannung weiter erhöht wird.

Fig. 14 ist eine schematische Darstellung einer Schaltung, um den vorstehenden Betrieb der konventionellen Stromwandlervor­ richtung zu erläutern. In Fig. 14 ist die Anordnung jeder Stromwandlervorrichtung die gleiche wie die der Stromwandler­ vorrichtung der Fig. 9.

In Fig. 14 wirkt in der Stromwandlervorrichtung P der Strom­ wandlervorrichtung A, B und C der DC-Spannungsregelkreis 110 als Spannungsquelle, und die Stromregelkreise 120 in jeder der Stromwandlervorrichtungen A und C wirken nur als Stromquelle.

Wenn der AC-Wirkstrom P < 0 der Stromwandlervorrichtung A ein konstanter Wert ist, wird der DC-Strom P/Vd. Wenn die Spannung Ed des DC-Systems 30 z. B. aufgrund einer Betriebsstörung ver­ ringert wird, endet der Betrieb des Stromwandlers C, und die Stromwandlervorrichtung B justiert den Strom, um die Spannung bei einem konstanten Wert zu halten. Die Stromwandlervorrich­ tung A wirkt jedoch so, daß der Kondensator Ca entladen wird (von DC nach AC, weil P < 0), was einem Abfall der DC-Spannung entspricht. Dadurch muß die Stromwandlervorrichtung P einen La­ dungsstrom für den Kondensator Ca liefern. Wenn aber die Länge des DC-Systems groß ist, justiert die Stromwandlervorrichtung P den Strom, indem sie die Spannung verwendet, die von der Span­ nung des Kondensators in der Stromwandlervorrichtung A ver­ schieden ist. In einigen Fällen tritt deshalb eine Verschlech­ terung der Kontrollfunktion der DC-Spannung auf. Weil oft durch Resonanz einer Induktivitätskomponente im DC-System und dem Kondensator jeder Stromwandlervorrichtung eine Erhöhung der Phasenverschiebung verursacht wird, wird eine unterkritisch ge­ dämpfte Spannungscharakteristik verursacht. Wenn der Abstand des DC-Systems groß ist, wird die Stabilität des Systems, das die Stromwandlervorrichtungen umfaßt, schlecht, weil die Diffe­ renz zwischen der Spannung des eine Ladung erfordernden Konden­ sators und der durch den DC-Spannungsregelkreis 110 justierten Spannung groß wird. Wenn die Kapazität des Kondensators C klei­ ner ist, wird zusätzlich die Zeitspanne der Entladung kurz, und der DC-Spannungsregelkreis muß den Ladungsstrom an den Konden­ sator C liefern. Weil die Differenz zwischen der Spannung des eine Ladung erfordernden Kondensators und der durch den DC-Spannungsregelkreis 110 justierten Spannung ferner größer ist, wird die Regelcharakteristik des DC-Spannungsregelkreises 110 jedoch unerwünscht, und der Stabilitätsgrad des Systems wird verringert.

Weil die konventionelle Stromwandlervorrichtung die vorstehend beschriebene Anordnung besitzt, kontrolliert deshalb eine einer Vielzahl von Stromwandlervorrichtungen die DC-Spannung und jede der anderen Stromwandlervorrichtungen kontrolliert jeden Strom. Dadurch kontrolliert die Stromwandlervorrichtung zur Konvertie­ rung des DC-Stromes des DC-Systems 30 zum AC-Strom des AC-Sy­ stems 20 so, daß der Strom außerdem so fließt, daß er die DC-Spannung verringert, wenn die DC-Spannung des DC-Systems 30 verringert wird, und auf der anderen Seite die DC-Spannung wei­ ter verringert wird, wenn die DC-Spannung des DC-Systems 30 er­ höht wird. Als Ergebnis wird die DC-Spannungskontrollcharakte­ ristik gemäß der Erhöhung des Abstandes des DC-Systems 30 und der Verringerung der Kapazität des Kondensators instabil. Die konventionelle Stromwandlervorrichtung besitzt deshalb insofern einen Nachteil, weil die Verschlechterung des DC-Spannungsre­ gelkreises die Fähigkeit des AC-Systems beeinträchtigt, weil es schwierig ist, eine Veränderung der durch die Resonanz im DC-System 30 verursachten Veränderung angemessen zu unterdrucken.

Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, un­ ter Berücksichtigung der Nachteile der konventionellen Strom­ wandlervorrichtung, eine Stromwandlervorrichtung bereit zustel­ len, die dazu fähig ist, die Charakteristik eines Stromsystems, in dem eine Vielzahl der Stromwandlervorrichtungen verbunden sind, so zu verbessern, daß es dazu fähig wird, eine Resonanz in einem DC-System zu unterdrücken, und dazu fähig ist, einen stabilen Strom zu liefern.

Eine weitere erfindungsgemäße Aufgabenstellung ist es, eine Stromwandlervorrichtung bereitzustellen, die dazu fähig ist, ihren Betrieb auch dann kontinuierlich durchzuführen, wenn der Betrieb einer oder mehrerer der anderen Stromwandlervorrichtun­ gen endet.

Eine weitere erfindungsgemäße Aufgabenstellung ist es, eine Stromwandlervorrichtung bereitzustellen, in der die Stromver­ sorgungsrate unter einer Vielzahl von Stromwandlervorrichtungen in jeder Stromwandlervorrichtung eingestellt werden kann, wenn der Betrieb einer oder mehrerer der Stromwandlervorrichtungen endet, und verbleibende Stromwandlervorrichtungen im Betrieb sind.

Eine weitere erfindungsgemäße Aufgabenstellung ist es, eine Stromwandlervorrichtung bereitzustellen, die dazu fähig ist, eine Veränderung des Stromes sofort nach Beendigung des Betrie­ bes einer oder mehrerer Stromwandlervorrichtungen zu verrin­ gern.

Eine weitere erfindungsgemäße Aufgabenstellung ist es, eine Stromwandlervorrichtung bereit zustellen, in der eine Über­ gangsstromversorgungsrate und eine Vielzahl von Stromwandler­ vorrichtungen in jeder Stromwandlervorrichtung sofort nach Be­ endigung des Betriebes einer oder mehrerer der Stromwandlervor­ richtungen eingestellt werden kann.

Eine weitere erfindungsgemäße Aufgabenstellung ist es, eine Stromwandlervorrichtung bereitzustellen, bei der die Stromver­ sorgungsrate und eine Vielzahl von Stromwandlervorrichtungen in jeder Stromwandlervorrichtung entsprechend der Fähigkeit jedes mit jeder Stromwandlervorrichtung verbundenen AC-Systems sofort nach Beendigung des Betriebes einer oder mehrerer der Vorrich­ tungen eingestellt werden kann.

Eine weitere erfindungsgemäße Aufgabenstellung ist es, eine Stromwandlervorrichtung bereitzustellen, bei der eine Über­ gangsstromversorgungsrate und eine Vielzahl von Stromwandler­ vorrichtungen in jeder Stromwandlervorrichtung entsprechend der Fähigkeit jedes mit jeder Stromwandlervorrichtung verbundenen AC-Systems sofort nach Beendigung des Betriebes einer oder mehrerer der Vorrichtungen eingestellt werden kann.

Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform um­ faßt eine Stromwandlervorrichtung eine Vielzahl von Stromwand­ lervorrichtungen, die ein Stromsystem bilden, wobei jede Vor­ richtung einen Spannungs-gekoppelten Stromwandler zu Konvertie­ rung eines DC-Stroms in einen AC-Strom oder des AC-Stroms in den DC-Strom und zur Lieferung eines konvertierten Stromes, verbunden mit DC-Leitungen, aufweist, einen Gleichstromspan­ nungsanzeiger zum Bestimmen der DC-Spannung jedes Spannungs-ge­ koppelten Stromwandlers, Stromanzeiger zur Bestimmung des vom AC-Strom zum DC-Strom oder vom DC-Strom zum AC-Strom durch den Spannungs-gekoppelten Stromwandler konvertierten Stromes, Stromregeleinrichtungen zum Output eines ersten Wirkstrom-Be­ zugssignals für den Spannungs-gekoppelten Stromwandler auf der Basis eines Strombezugswertes und eines durch den Stromanzeiger bestimmten Wertes, Gleichstromregler für den Output eines zwei­ ten Wirkstrombezugssignals für den Spannungs-gekoppelten Strom­ wandler, auf der Basis eines Gleichstromspannungsbezugswertes und eines durch den Gleichstromspannungsanzeiger bestimmten Wertes, und Steuereinrichtungen zur Auslösung von Schaltelemen­ ten, die in dem Spannungs-gekoppelten Stromwandler eingebaut sind, auf der Basis des ersten Wirkstrombezugssignals und des zweiten Wirkstrombezugssignals.

In der Stromwandlervorrichtung einer anderen bevorzugten erfin­ dungsgemäßen Ausführungsform wird in den Stromregeleinrichtun­ gen ein Grenzwert zur Begrenzung der Größe des ersten Wirk­ strombezugssignals eingestellt, und die Größe des ersten Be­ zugssignal-Outputs von der Stromregeleinrichtung wird auf der Basis des Grenzwertes limitiert.

In der Stromwandlervorrichtung einer weiteren bevorzugten er­ findungsgemäßen Ausführungsform wird in jeder Stromregelein­ richtung für jeden Spannungs-gekoppelten Stromwandler in jeder Stromwandlervorrichtung ein verschiedener Output-Grenzwert ein­ gestellt.

In der Stromwandlervorrichtung einer weiteren bevorzugten er­ findungsgemäßen Ausführungsform umfaßt die Gleichstromspan­ nungsregeleinrichtung in jedem Spannungs-gekoppelten Stromwand­ ler außerdem eine Einrichtung zur Unterdrückung einer Verände­ rung, um eine Änderung eines von der Gleichstromspannungsanzei­ geeinrichtung übertragenen Output-Signals pro Zeiteinheit zu unterdrücken.

In der Stromwandlervorrichtung einer weiteren bevorzugten er­ findungsgemäßen Ausführungsform wird in der Einrichtung zur Un­ terdrückung einer Veränderung für jeden Spannungs-gekoppelten Stromwandler in jeder Stromwandlervorrichtung ein verschiedener Wert eingestellt.

In der Stromwandlervorrichtung einer weiteren bevorzugten er­ findungsgemäßen Ausführungsform wird der in der Stromregelungs­ einrichtung einzustellende verschiedene Output-Grenzwert gemäß der Fähigkeit der Stromversorgung eines Wechselstromsystems, das mit jedem Spannungs-gekoppelten Stromwandler in jeder Stromwandlervorrichtung verbunden ist, eingestellt.

In der Stromwandlervorrichtung einer anderen bevorzugten erfin­ dungsgemäßen Ausführungsform wird der in der Veränderungsrege­ lungseinrichtung einzustellende verschiedene Grenzwert gemäß der Fähigkeit der Stromversorgung eines Wechselstromsystems, das mit jedem Spannungs-gekoppelten Stromwandler in jeder Stromwandlervorrichtung verbunden ist, eingestellt.

In der Stromwandlervorrichtung einer weiteren bevorzugten er­ findungsgemäßen Ausführungsform wird in die Gleichstromspan­ nungsregeleinrichtung in jedem Spannungs-gekoppelten Stromwand­ ler in jeder Stromwandlervorrichtung eine Gleichstromverstär­ kung eingestellt.

In der Stromwandlervorrichtung als weitere bevorzugte erfin­ dungsgemäße Ausführungsform umfaßt der Stromregler einen Sub­ traktor und einen Kompensator, wobei der Subtraktor den Strom­ bezugswert und den durch den Strommeßkreis bestimmten Wert empfängt, und der Output-Grenzwert wird im Kompensator einge­ stellt, und der Kompensator empfängt einen Output vom Subtrak­ tor, und gibt das erste Wirkstrombezugssignal ab.

In der Stromwandlervorrichtung einer weiteren bevorzugten er­ findungsgemäßen Ausführungsform umfaßt der Gleichstromspan­ nungsregler einen Subtraktor und einen Kompensator, der Sub­ traktor empfängt den Gleichstromspannungsbezugswert und einen Gleichstromspannungswert, der durch den Gleichstromspannungsan­ zeiger bestimmt wurde, und der Kompensator empfängt einen Out­ put vom Subtraktor und gibt das zweite Wirkstrombezugssignal ab.

In der Stromwandlervorrichtung einer weiteren bevorzugten er­ findungsgemäßen Ausführungsform wird eine maximale Änderungs­ rate, die einer zulässigen Stromzuführung der mit jedem Span­ nungs-gekoppelten Stromwandler verbundenen AC-Quelle in der Veränderungsratenunterdrückungseinrichtung entspricht, einge­ stellt.

Diese und andere Aufgabenstellungen, Merkmale, Aspekte und Vor­ teile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen deutlicher, in denen bedeuten:

Fig. 1 eine schematische Darstellung, die die Anordnung einer Stromwandlervorrichtung einer ersten erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsform zeigt;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die eine analoge Schaltung des Betriebes des Spannungs-gekoppelten Stromwandlers in der Stromwandlervorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt;

Fig. 3A bis 3D sind schematische Darstellungen, die analoge Blockdiagramme des in Fig. 2 dargestellten Spannungs-abhängi­ gen Stromwandlers zeigen;

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung, die eine Anordnung einer Stromwandlervorrichtung zweiter und dritter erfindungsge­ mäßen Ausführungsformen zeigt;

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung, die eine Anordnung einer Stromwandlervorrichtung einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;

Fig. 6A und 6B sind schematische Darstellungen, die ein Bei­ spiel einer Charakteristik der Änderungsratenunterdrückungs­ schaltung der vierten Ausführungsform zeigt;

Fig. 7 ist eine schematische Darstellung, die die Anordnung einer Stromwandlervorrichtung einer sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;

Fig. 8 ist eine schematische Darstellung, die die Anordnung einer Stromwandlervorrichtung eines siebten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;

Fig. 9 ist eine schematische Darstellung, die die Anordnung einer konventionellen Stromwandlervorrichtung zeigt;

Fig. 10 ist eine schematische Darstellung, die die Anordnung des mit den AC-Stromquellen Vi und Vs über einen AC-Reaktor verbundenen Spannungs-gekoppelten Stromwandlers zeigt;

Fig. 11 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Charakteristik einer konventionellen Stromwandlervorrichtung;

Fig. 12 ist eine schematische Darstellung, die die Anordnung von drei mit DC-Systemen verbundenen konventionellen Stromwand­ lervorrichtungen zeigt;

Fig. 13 ist ein Diagramm, das die Charakteristik der konven­ tionellen Stromwandlervorrichtung zeigt; und

Fig. 14 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Betriebes der konventionellen Stromwandlervorrichtungen.

Andere erfindungsgemäße Merkmale werden durch die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen ersichtlich, die nur zur Veranschaulichung der Erfindung angegeben werden, ohne sie darauf zu beschränken.

Es werden nun bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemä­ ßen Stromwandlervorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnun­ gen beschrieben.

Erste Ausführungsform

In den folgenden bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsfor­ men werden verschiedene Fälle beschrieben, in denen der Strom­ wandlervorrichtungs-Regelkreis unter Verwendung eines Regel­ kreises realisiert wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, sondern die Stromwandlervorrichtung kann z. B. auch unter Verwendung eines Mikroprozessors und Software verwirklicht werden.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die die Anordnung der Stromwandlervorrichtung der ersten erfindungsgemäßen Aus­ führungsform zeigt. Fig. 1 zeigt nur eine Stromwandlervorrich­ tung als erste Ausführungsform, d. h. eine einer Vielzahl von Stromwandlervorrichtungen, die mit Gleichstrom (DC)-Leitungen im DC-System verbunden sind.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine Stromwandler­ vorrichtung, um einen DC-Strom in einer AC-Strom zu konvertie­ ren. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet ein AC-System (einschließlich AC-Leitungen), und 30 bezeichnet ein DC-System (einschließlich DC-Leitungen) . Das Bezugszeichen 101 bezeichnet einen Spannungs-gekoppelten Stromwandler, 102 bezeichnet einen AC-Reaktor oder einen Transformator. Das Bezugszeichen 103 be­ zeichnen einen Kondensator. Das Bezugszeichen 104 bezeichnet einen AC-Spannungsdetektor zur Bestimmung der Spannung des AC-System 20, und 105 bezeichnet einen AC-Stromdetektor zur An­ zeige eines Stromes des AC-Systems 20. Das Bezugszeichen 106 bezeichnet einen DC-Spannungsdetektor zur Anzeige der Spannung des DC-Systems 30, und 107 bezeichnet einen Strommeßkreis zur Anzeige eines Stromes auf der Basis der durch den AC-Spannungs­ detektor 104 und den AC-Stromdetektor 105 angezeigten Spannung und des Stromes. Das Bezugszeichen 108 bezeichnet einen Steue­ rungskreis. Das Bezugszeichen 110 bezeichnet einen DC-Span­ nungsregelkreis für den Output eines zweiten Wirkstrombezugs­ signals für den Spannungs-gekoppelten Stromwandler 101 auf der Basis des DC-Spannungsbezugswertes Vdref und des durch den DC-Spannungsdetektor 106 angezeigten Wertes. Das Bezugszeichen 120 bezeichnet einen Stromregelkreis zum Output eines ersten Wirk­ strombezugssignales für den Spannungs-gekoppelten Stromwandler 101 auf der Basis des Strombezugswertes Pref und des durch den Spannungsdetektor 107 angezeigten Wertes. Die Bezugszeichen 111 und 121 bezeichnen Subtrakter, 112 und 122 bezeichnen Kompensa­ toren und 131 bezeichnet ein Addierwerk.

Als nächstes wird der Betrieb der Stromwandlervorrichtung der ersten in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform beschrieben.

Der Strommeßkreis 107 in der Stromwandlervorrichtung 10 berech­ net einen AC-Wirkstrom P = Vu.Iu + Vv.Iv + Vw.Iw, auf der Basis jeder der drei AC-Spannungsphasenwerte Vu, Vv und Vw, die durch den Spannungsdetektor 104 angezeigt werden, und jeder der drei AC-Phasen Iu, Iv und Iw, die durch den Stromdetektor 105 angezeigt werden. Dann gibt der Strommeßkreis 107 den berechne­ ten AC-Wirkstrom aus. Das Bezugszeichen "." bezeichnet eine Multiplikation. Der AC-Wirkstrom P ist ungefähr gleich dem Strom, durch die durch den Spannungs-gekoppelten Stromwandler 101 durchgeführten AC-DC-Umwandlung konvertiert wird. Der ange­ zeigte AC-Wirkstrom P wird dem Spannungsregelkreis 120 zuge­ führt. Der Subtraktor 121 berechnet dann die Differenz der Ab­ weichung zwischen dem AC-Wirkstrom P und dem Strombezugswert Pref. Der Stromregelkreis 120 verstärkt die Stromdifferenz und gibt dann den Instruktionswert für den Wirkstrom (ein erstes Wirkstrombezugssignal) Pac aus. Dadurch wird bewirkt, daß der AC-Wirkstrom P gleich wird dem Strombezugswert Pref.

Als nächstes wird der Betrieb der durch den Spannungs-gekoppel­ ten Stromwandler 101 durchgeführten Einstellung der DC-Spannung erläutert.

Weil der AC-Wirkstrom P des Spannungs-gekoppelten Stromwandlers 101 ungefähr gleich ist dem DC-Strom (im allgemeinen ist diese Annahme richtig, weil der Stromwandler einen geringen Verlust besitzt), wird der vom Spannungs-gekoppelten Stromwandler 101 zum Kondensator 103 fließende Strom Pac/Vd (worin Vd die DC-Spannung des DC-Systems bedeutet). Es fließt deshalb ein La­ dungsstrom zum Kondensator 103, und die Spannung wird erhöht, wenn die Größe des Wirkstrom-Instruktionswertes Pac in positi­ ver Richtung erhöht wird. Auf der anderen Seite fließt ein Ent­ ladungsstrom vom Kondensator 103 und die Spannung wird verrin­ gert, wenn die Größe des Wirkstrom-Instruktionswertes Pac in negativer Richtung erhöht wird. Der Kompensator 112 gibt ein zweites effektives Bezugssignal aus, wodurch die DC-Spannung Vd gleich wird dem DC-Spannungsbezugswert Vdref, d. h. der Kompen­ sator 112 arbeitet so, daß der Wirkstrom-Instruktionswert Pac für den Spannungs-gekoppelten Stromwandler 101 erhöht wird, wenn die durch den DC-Spannungsdetektor 106 angezeigte DC-Span­ nung Vd geringer ist als der DC-Spannungsinstruktionswert Vdref, und auf der anderen Seite wird der Wirkstrom-Instruk­ tionswert Pac für den Spannungs-gekoppelten Stromwandler 101 verringert, wenn die durch den DC-Spannungsdetektor 106 ange­ zeigte DC-Spannung Vd größer ist als der DC-Spannungs-Instruk­ tionswert Vdref.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die eine äquivalente Schaltung des Betriebes des Spannungs-gekoppelten Stromwandlers 101 in der Stromwandlervorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt.

Die Fig. 3A bis 3D sind schematische Darstellungen, die ana­ loge Blockdiagramme des in Fig. 2 dargestellten Spannungs-ge­ koppelten Stromwandlers 101 zeigen. Die Fig. 3A zeigt ein ana­ loges Blockdiagramm des Wirkstrom-Instruktionswertes Pac zum Strom Id in der DC-Leitung im Spannungs-gekoppelten Stromwand­ ler 101. Der Wirkstrom-Instruktionswert Pac ist der Eingabe­ strom des AC-Systems des Spannungs-gekoppelten Stromwandlers 101, und hat einen positiven Wert, wenn der AC-Strom zum DC-Strom (durch eine Gleichrichterwirkung) konvertiert wird, und hat einen negativen Wert, wenn der DC-Strom zum AC-Strom (mit einem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter) konvertiert wird.

Weil sowohl der AC- als auch der DC-Strom im Spannungs-gekop­ pelten Stromwandler 101 gleich sind, wenn ein Verlust des Span­ nungs-gekoppelten Stromwandlers 101 vernachlässigt wird, be­ sitzt der DC-Strom Ic im Spannungs-gekoppelten Stromwandler 101 die folgende Beziehung: Ic = Pac/Vd (siehe das Bezugszeichen "" in dem in Fig. 3A dargestellten Divisionsblock.

Der in Fig. 3A dargestellte 1/Cs-Block zeigt an, daß der Kon­ densator 103 durch die Differenz zwischen dem Strom Ic des Spannungsgekoppelten Stromwandlers 101 und dem Strom Id des Ic-Systems 30 geladen und entladen wird, und dann die Spannung Vd des Kondensators 103 geändert wird. Der folgende 1/Lds-Block und Rd-Block zeigen an, daß die Differenz zwischen der Spannung Vd des Kondensators 103 und der Spannung Id eines anderen Ter­ minals (einer anderen Stromwandlervorrichtung, die mit dem DC-System 30 verbunden ist) an einem induktiven Blindwiderstand und einem Widerstand des DC-Systems 30 angelegt wird, und dann der DC-Strom Id fließt. Um das in Fig. 3A dargestellte analoge Blockdiagramm auszuwerten, wird eine Taylorsche Reihenentwick­ lung der Division durchgeführt, und das Ergebnis einer Lineari­ sierung davon ist nahe an einem in Fig. 3B dargestellten Be­ triebspunkt. Wenn die Betriebspunkte (ΔVd0, Ic0, Id0, Ed0, Pac0) sind, sind die Infinitesimalveränderungen (ΔVd, ΔIc, ΔId, ΔEd, ΔPac), Vd = Vd0 + ΔVd, Ic = Ic0 + ΔIc, Id = Id0 + ΔId, Ed = Ed0 + ΔEd, und Pac = Pac0 + ΔPac.

Im analogen Blockdiagramm der Fig. 3B ist klar dargestellt, daß es eine Leitungsschleife mit dem Koeffizienten Ic0/Vd0 von der Spannung Dvd zum Strom (als Eingaben zum Block 1/Cs) im Kondensator 103 gibt.

Die Bedingung, bei der der Verlust des Spannungs-gekoppelten Stromwandlers 101 vernachlässigt wird, besitzt die Beziehung Ic0/Vd0 = Pac0/(Vd0.Vd0), weil Ic0 = Pac0/Vdc0. Das Zeichen des Koeffizienten Ic0/Vd0 wird deshalb gemäß der Richtung (AC zu DC oder DC zu AC) der durch den Spannungs-ge­ koppelten Stromwandler 101 durchgeführten Stromumwandlung geän­ dert. D.h., der Koeffizient wird beim Gleichrichten ein positi­ ver Wert und beim Gleichstrom-Wechselstrom-Konvertieren ein ne­ gativer Wert.

Wenn der Spannungs-gekoppelte Stromwandler 101 in der nach rückwärts gerichteten Umwandlungsrichtung wirkt und die DC-Spannung Vd0 < 0 ist, wird die Beziehung (Ic0/Vd0) < 0 er­ füllt. Weil der Veränderungswert ein negativer Wert wird, d. h. Vd0 < 0, wenn die DC-Spannung (die der Spannung des Kondensa­ tors gleich ist) des Spannungs-gekoppelten Stromwandlers 101 verringert wird, wird die Bedingung (Ic0/Vd0).ΔVd < 0 er­ füllt. Als Ergebnis wird der durch den Kondensator fließende Strom verringert und die Spannung des Kondensators ebenfalls verringert.

Wenn auf der anderen Seite die DC-Spannung des Spannungs-gekop­ pelten Stromwandlers 101 verringert wird, d. h. ΔVd < 0, und (IC0/Vd0).ΔVd < 0 ist, wird der durch den Kondensator flie­ ßende Strom erhöht, und die Spannung des Spannungs-gekoppelten Stromwandlers 101 wird weiter erhöht. D.h., es gibt ein positi­ ves Feedback im System, wenn der Spannungs-gekoppelte Strom­ wandler 101 als Gleichrichter wirkt. Die Stabilität des Systems wird deshalb durch Kontrolle des positiven Feedbacks bestimmt.

Während des Betriebes des Stromregelkreises 120 entspricht die in Fig. 9 dargestellte konventionelle Stromwandlervorrichtung dem analogen Blockdiagramm der Fig. 3C, in dem der Kompensator Gp(s) angefügt ist. Der Spannungsregelkreis 120 wirkt so, daß die Spannung Ed jedes mit dem DC-System 30 verbundenen anderen Terminals ein konstanter Wert wird. In der konventionellen Stromwandlervorrichtung bewirkt, weil der Stromregelkreis 120 unabhängig von der Stromschleife so konstruiert ist, daß er ein positives Feedback ergibt, der Stromregelkreis 120 die Stabili­ tät des Systems nicht. Der DC-Spannungsregelkreis 120 im ande­ ren Terminal zeigt deshalb die Spannung (mit dem in Fig. 3C dargestellten Bezugszeichen Ed bezeichnet) an, und justiert die angezeigte Spannung. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, so zu verfahren, daß der DC-Spannungsregelkreis 110 so wirkt, daß die Veränderung ΔVd den Strom AId in der DC-Leitung verändert, und die Veränderung ΔId kontrolliert wird, nachdem die Span­ nungen der anderen Terminals als die anderen mit dem DC-System 30 verbundenen Stromwandlervorrichtungen geändert wurden.

Selbst wenn der Kondensator 103 unter der Kontrolle des DC-Spannungsregelkreises 110 in der anderen Stromwandlervorrich­ tung als anderer Terminal geladen oder entladen wird, wird eine Verzögerung verursacht, weil der Wert ΔVd verändert wird, nachdem der Strom in der DC-Leitung verändert wird. Wenn die Länge der Leitungen im DC-System groß ist und der induktive Blindwiderstand Ld des DC-System groß wird, wird die Verzöge­ rung erhöht, und der Effekt des induktiven Blindwiderstandes Ld ist merkbar. In der konventionellen Stromwandlervorrichtung ist es deshalb schwierig, die Stabilität aufrechtzuerhalten, weil die Kompensation der positiven Feedback-Stromschleife indirekt durchgeführt wird.

Im Gegensatz dazu zeigt Fig. 3D das Blockdiagramm der Strom­ wandlervorrichtung der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausfüh­ rungsform. In der Stromwandlervorrichtung gemäß der ersten Aus­ führungsform wird als Terminal zur Einstellung eines Stromes mit einem konstanten Wert der DC-Spannungsregelkreis 110 einge­ baut, und kann so wirken, daß die Spannung Vd gleich einem Be­ zugswert wird.

Weil der Spannungs-Instruktionswert Vd. im stationären Zustand ein konstanter Wert ist, wird der Wert ΔVd.0, nämlich ΔVd.= 0.

Zu diesem Zeitpunkt verstärkt, wenn die Spannung Vd verringert wird, weil ΔVd < 0, ΔVd.-ΔVd < 0, der Kompensator Gv(s) die Spannung Vd um einen Strom von ΔIc < 0 fließen zu lassen, da­ mit der Kondensator 103 geladen wird. Beim Gleichrichterbetrieb ist es dadurch möglich, den Strom in der positiven Feedback- Stromschleife direkt zu kompensieren, um den Kondensator 103 über den Block Ic0/Vd0 während der rückwärts gerichteten Kon­ vertierung, wie in Fig. 3C dargestellt, von der Spannung ΔVd zu entladen.

Wenn die Spannung Vd erhöht wird, fließt der Strom ΔIc, weil die Bedingung ΔVd.-ΔVd < 0 erfüllt wird, vom Kondensator 103 bei der Entladung. Dadurch kann der Strom in der positiven Feedback-Stromschleife direkt kompensiert werden. In der Strom­ wandlervorrichtung mit der in Fig. 1 dargestellten Anordnung wird deshalb die positive Feedback-Stromschleife direkt kompen­ siert, und es ist dadurch möglich, die Stabilität des Systems, das die Stromwandlervorrichtungen umfaßt, aufrechtzuerhalten. Wie vorstehend beschrieben kontrolliert gemäß der Stromwandler­ vorrichtung der ersten Ausführungsform der in jeder der mit dem DC-System 30 verbundenen Stromwandlervorrichtungen eingebaute DC-Spannungsregelkreis 110 die DC-Spannung, um sie bei einem konstanten Spannungswert zu halten. Es ist deshalb möglich, bei der Gleichstrom-Wechselstrom-Konvertierung einen instabilen Zu­ stand zu unterdrücken.

Zweite Ausführungsform

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung, die die Anordnung der Stromwandlervorrichtung der zweiten erfindungsgemäßen Aus­ führungsform zeigt. Wie in Fig. 4 dargestellt, werden im Kom­ pensator 122 im Spannungsregelkreis 120 Output-Grenzwerte, wie ein oberer Grenzwert und ein unterer Grenzwert, eingestellt. Der obere Grenzwert wird mit Pmax bezeichnet, und der untere Grenzwert mit Pmin.

Die anderen Komponenten der Stromwandlervorrichtung der zweiten Ausführungsform sind die gleichen wie die der Stromwandlervor­ richtung der ersten Ausführungsform, und zur Verkürzung wird deshalb ihre Erläuterung weggelassen.

Als nächstes wird nun der Betrieb der Stromwandlervorrichtung der zweiten Ausführungsform beschrieben.

In der Stromwandlervorrichtung der in Fig. 4 dargestellten zweiten Ausführungsform wird, weil der Kompensator 122 im Span­ nungsregelkreis 120 die Output-Grenzwerte Pmax und Pmin be­ sitzt, wenn eine Abweichung zwischen dem Strombezugswert Pref und dem AC-Wirkstrom P auftritt, die Abweichung des AC-Wirk­ stroms innerhalb dieser Grenzwerte justiert. Wenn der Kompensa­ tor 122 das Bezugssignal ausgibt, das die Ausgabe des Stromes, der niedriger oder höher als der Stromgrenzwert ist, anzeigt, wird das Kontrollsignal mit dem oberen Grenzwert Pmax oder dem unteren Grenzwert Pmin verglichen. Als Ergebnis wird der Output des Kompensators 122 limitiert. Dann kann vorzugsweise der DC-Spannungsregelkreis 110 wirken, wodurch eine Abweichung zwi­ schen dem Strombezugswert Pref und dem AC-Wirkstrom P auftritt. Insbesondere wenn Pmin = Pmax, gibt die Stromwandlervorrichtung 10 einen Strom mit einem konstanten Wert aus.

Als nächstes wird der Fall der Stromwandlervorrichtung der zweiten Ausführungsform in Betracht gezogen, wenn eine Vielzahl von Terminals als Stromwandlervorrichtungen mit dem DC-System verbunden sind, und ein Terminal durch eine Betriebsstörung oder einen Fehler abgetrennt ist.

In dem Fall, bei dem n-Terminals mit dem DC-System verbunden sind, und jeder Wirkstrom Pi ist, gibt es keine andere Strom­ versorgung als den Strom von den Terminals, und deshalb wird die folgende Beziehung erfüllt:

Σpi = 0

Wenn beim n-ten Terminal ein Fehler auftritt, d. h., daß er vom DC-System getrennt wird, tritt eine Abweichung der DC-Spannung und eine Abweichung des Stromes auf.

Die Abweichung der DC-Spannung ist, bevor bei einem Terminal ein Fehler auftritt, d. h., daß er vom DC-System abgetrennt wird, 0, und der Strom wird auf einen konstanten Wert einge­ stellt. Die Abweichung der DC-Spannung ist, nachdem bei einem Terminal ein Fehler auftritt, ΔVd, und die Abweichung zum Output Pi des Stromregelkreises 120 ist, bevor ein Terminal vom DC-System abgetrennt wird, ΔPi. Der Wirkstrom Pi' wird, nach­ dem der eine Terminal abgetrennt wird, der folgende Wert in einem stationären Zustand:

Pi' = (Pi + ΔPi) + Kvi.ΔVi (4)

worin Kvi eine DC-Zunahme des Kompensators 112 im DC-Spannungs­ regelkreis 110 ist, und Kvi.ΔVd ist ein Output des DC-Span­ nungsregelkreises 110.

Weil es erforderlich ist, den Strom abzugleichen, nachdem ein Terminal abgetrennt ist, wird die Summe von Pi der verbleiben­ den Terminals 0, nämlich:

ΣPi' = -Pn + ΣΔPi + ΔVd.ΣKvi = 0 (5).

Dann wird ΔVd erhalten, und das erhaltene DVd wird in die Gleichung (4) eingegeben, wodurch das folgende Ergebnis erhal­ ten wird:

Pi' = Pi + ΔPi + Kvi.(Pn-ΣΔPk)/(ΣKvk) (6).

Die Grenzwerte in jedem Kompensator 112 werden z. B. so einge­ stellt, daß die DC-Zunahme des Kompensators 112 im DC-Span­ nungsregelkreis 110 in jeder Stromwandlervorrichtung als Termi­ nal gleich ist, nämlich Kvi.Kv, und Output-Abweichungen des Kompensators 112 in dem DC-Spannungsregelkreis 110 sowohl in der ansteigenden Richtung als auch in der absteigenden Richtung gleich sind, wenn mit dem Wert verglichen wird, bevor bei einem Terminal ein Fehler auftritt, nämlich ΔPimax = ±ΔPmax.

Spezifischerweise sind die Grenzwerte des Spannungsregelkreises 120 in der in Fig. 1 dargestellten Stromwandlervorrichtung Pmax = Pi + ΔPmax und Pmin = Pi - ΔPmax.

Wenn ein Gleichrichterterminal (als Stromwandlervorrichtung zur Konvertierung des DC-Stroms in AC-Strom) vom DC-System abge­ trennt wird, und die DC-Spannung dann verringert wird, wenn mit der DC-Spannung vor der Abtrennung vom DC-System verglichen wird, erhöht der DC-Spannungsregelkreis 110 den Strom in posi­ tiver Richtung (Gleichrichterbetrieb) in Proportion zur Abwei­ chung ΔVd. Außerdem wirkt der DC-Spannungsregelkreis 110 so, daß der Strom umgekehrt verringert wird. Dieser Betrieb ist je­ doch durch die Grenzwerte im Kompensator 122 so begrenzt, daß ΔPi = - ΔPmax.

Wenn auf der anderen Seite ein Gleichstrom-Wechselstrom-Konver­ tierungsterminal (als Stromwandlervorrichtung zur Überführung des AC-Stroms in den DC-Strom) vom DC-System abgetrennt wird, und die DC-Spannung dann erhöht wird, wenn mit der DC-Spannung vor der Abtrennung vom DC-System verglichen wird, verringert der DC-Spannungsregelkreis 110 den Strom. Dieser Betrieb ist jedoch durch die Grenzwerte im Kompensator 122 so begrenzt, daß ΔPi = + ΔPmax.

Dadurch ergibt sich Pi' wie folgt:

Pi' = Pi + Pn/(n-1) (7).

Selbst wenn also bei einem Terminal ein Fehler auftritt, ist es deshalb möglich, den Betrieb kontinuierlich weiterzuführen, indem man einen Strombetriebspunkt zu einem neuen Betriebspunkt verschiebt, indem man den Strom unter den Terminals bereit­ stellt. Obgleich die vorstehende Beschreibung zur Verkürzung den Fall erklärt hat, bei dem Kvi ist gleich ΔPi, ist es mög­ lich, auch für einen Fall, bei dem Kvi nicht gleich ΔPi ist, zu einem neuen Betriebspunkt zu verschieben. Selbst wenn bei einer Vielzahl von Terminals (als Stromwandlervorrichtung) ein Fehler auftritt, ist es möglich, zu einem neuen Betriebspunkt zu verschieben.

Wie vorstehend beschrieben, ist es, weil die Output-Grenzwerte des Stromregelkreises 120 eingestellt werden, gemäß der Strom­ wandlervorrichtung der zweiten Ausführungsform sogar dann, wenn bei einer Stromwandlervorrichtung als mit dem DC-System verbun­ dener Terminal ein Fehler auftritt, möglich, einen Strombe­ triebspunkt zu einem Betriebspunkt zu verschieben, indem man den Betrieb der verbleibenden mit dem DC-System verbundenen Stromwandlervorrichtungen durchführt.

Dritte Ausführungsform

In der Stromwandlervorrichtung der dritten Ausführungsform wird ein verschiedener Grenzwert in den im Spannungsregelkreis 120 jeder Stromwandlervorrichtung 10 als Terminal eingebauten Kom­ pensator 122 eingestellt. Der Betrieb zur Aufrechterhaltung der Stabilität des durch die Stromwandlervorrichtung der dritten Ausführungsform bereitgestellten DC-Stromes ist der gleiche wie der der Stromwandlervorrichtung der ersten und der zweiten Aus­ führungsformen.

Andere Komponenten der Stromwandlervorrichtung der dritten Aus­ führungsform sind die gleichen wie die der Stromwandlervorrich­ tung der ersten und der zweiten Ausführungsformen, und zur Ver­ kürzung wird deshalb ihre Erläuterung weggelassen.

Nachfolgend wird eine Beschreibung des Betriebes für den Fall angegeben, bei dem bei einem oder mehreren mit dem DC-System verbundene Terminals ein Fehler auftritt, und sie von diesem DC-System abgetrennt werden.

Obwohl der Stromregelkreis 120 so wirkt, daß der AC-Wirkstrom P gleich wird dem Strombezugswert Pref, ist die Fähigkeit die­ ses Stromregelkreises 120 durch die Grenzwert Pmin und Pmax limitiert.

Dadurch wird die Fähigkeit des Stromregelkreises 120 im Termi­ nal (nämlich in der Stromwandlervorrichtung) mit einem hohen Grenzwert hoch. In diesem Fall wird die Abweichung zwischen dem AC-Wirkstrom P und dem Strombezugswert Pref im Vergleich zur Abweichung eines Terminals als Stromwandlervorrichtung mit kleineren Grenzwerten ein kleiner Wert.

Im Terminal mit den größeren Grenzwerten ist es deshalb mög­ lich, den Einfluß des AC-Systems 20 zu verringern, weil die Veränderung der Ströme nachdem und bevor der Terminal vom DC-System abgetrennt wird, ein kleiner Wert wird.

In Gleichung (6) ist z. B., wenn die DC-Zunahme Kvk in jedem Terminal (als jede mit dem DC-System verbundene Stromwandler­ vorrichtung) der gleiche Wert ist, weil
ΣKvk = (n-1) Kv, Kvi = Kv,
und es wird die folgende Gleichung erhalten:
Pi' = Pi + ΔPi + (Pn - ΣΔPk).1/(n-1).

Wenn der Mittelwert von ΔP ΔPav = ΣΔPk/(n-1), ist ΔPi defi­ niert, nämlich ΔPi = ΔPav + ΔPdi, wodurch Pi' = Pi + (ΔPav + ΔPdi) + Pn/(n-1) - ΔPav = Pi + ΔPdi + Pn/(n-1) (8).

Wenn ein Gleichstrom-Wechselstrom-Konvertierungsterminal vom DC-System abgetrennt wird, wird Pn < 0. Weil die DC-Spannung erhöht wird, verringert der DC-Spannungsregelkreis 110 den Strom, und der Stromregelkreis erhöht den Strom, und ΔPi wird ein positiver Wert.

Deshalb wird der Grenzwert im Stromregelkreis wie folgt einge­ stellt:

ΔPdi < - Pn/(n-1) (9).

Der Stromregelkreis 120 sättigt nicht, und der Strom des Termi­ nals, der diesen Stromregelkreis 120 enthält, wird so kontrol­ liert, daß dieser Strom gleich wird dem Strom, bevor der Termi­ nal abgetrennt wird.

Selbst wenn der Output des Stromregelkreises 120 gesättigt ist und der Output begrenzt ist, stellt ein Terminal mit einem grö­ ßeren oberen Grenzwert des Stromregelkreises 120 und einem grö­ ßeren ΔPdi einen kleineren zusätzlich zuliefernden Strom ein. Der Betrieb des Terminals mit dem kleineren oberen Grenzwert des Stromregelkreises 120 wird an einen Betriebspunkt verscho­ ben, bei dem der zusätzlich zu liefernde Strom größer ist.

Wenn ein Gleichrichterterminal vom DC-System abgetrennt wird, ist Pn < 0. In diesem Fall wirkt, weil die DC-Spannung verrin­ gert wird, der DC-Spannungsregelkreis so, daß der Strom erhöht wird und der Stromregelkreis 120 wirkt so, daß der Strom ver­ ringert wird. ΔPi ist ein negativer Wert. Wenn deshalb ein Grenzwert des Stromregelkreises 120 in jedem Terminal wie folgt eingestellt wird:

ΔPdi < -Pn/(n-1) (10)

sättigt der Stromregelkreis 120 nicht, und der Strom wird bei dem Strom gehalten, bevor der Terminal abgetrennt wird. Selbst wenn der Stromregelkreis 120 gesättigt ist, wird ein Terminal mit dem niedrigeren Grenzwert eines kleinen Wertes (nämlich einem größeren absoluten Wert in negativer Richtung) zu einem Betriebspunkt verschoben, der eine geringere Stromveränderung ergibt, und ein Terminal mit dem niedrigeren Grenzwert eines großen Wertes (nämlich einem kleineren absoluten Wert innegati­ ver Richtung) wird zu einem Betriebspunkt verschoben, der eine größere Stromveränderung ergibt.

Wie vorstehend beschrieben, wird, weil der Grenzwert für einen Output des Stromregelkreises 120 in jeder Stromwandlervorrich­ tung 10 auf einen verschiedenen Wert eingestellt wird, gemäß der Stromwandlervorrichtung der dritten Ausführungsform sogar dann, wenn eine Vielzahl von Stromwandlervorrichtungen beendet oder vom DC-System abgetrennt wird, und die verbleibenden Stromwandlervorrichtungen ihren Betrieb kontinuierlich fortset­ zen, es möglich, die Stromwandlervorrichtungen so einzustellen, daß sie dazu fähig sind, unabhängig größere Ströme und kleine Ströme zu liefern.

Vierte Ausführungsform

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung, die eine Anordnung der Stromwandlervorrichtung der vierten erfindungsgemäßen Aus­ führungsform zeigt. In Fig. 5 bedeutet das Bezugszeichen 113 eine Veränderungsraten-Unterdrückungsschaltung, die im DC-Span­ nungsregelkreis 110 eingebaut ist, um die Veränderungsrate des vom Kompensator 112 pro Zeiteinheit übertragenen Eingabesignals zu unterdrücken oder zu steuern. Andere Komponenten der Strom­ wandlervorrichtung der vierten Ausführungsform sind die glei­ chen wie die der Stromwandlervorrichtung der ersten und zweiten Ausführungsformen, und deshalb wird zur Verkürzung ihre Erläu­ terung hier weggelassen.

Als nächstes wird der Betrieb der Stromwandlervorrichtung der vierten Ausführungsform beschrieben.

In der Stromwandlervorrichtung der vierten Ausführungsform ist der DC-Spannungsregelkreis 110 zur Unterdrückung der durch die Resonanz im DC-System verursachten Änderung so ausgestaltet, daß er auf eine abrupte Änderung der z. B. durch Abschalten eines Terminals vom DC-System verursachten abrupten Änderung der DC-Spannung ansprechen kann.

Der Kompensator 112 des DC-Spannungsregelkreises 110 verstärkt die Abweichung der DC-Spannung Vd vom DC-Spannungsbezugswert Vdref. Zusätzlich zu dieser Wirkung wird auch der Output des Kompensators 112 gemäß der abrupten Änderung der DC-Spannung Vd verändert.

Die Veränderungsraten-Unterdrückungsschaltung 113 wirkt so, daß die Veränderungsrate des Outputs des Kompensators 112 innerhalb der maximalen Änderungsrate unterdrückt wird, wenn die Ände­ rungsrate größer ist als die maximale Änderungsrate des Outputs des Kompensators 112, die vorher im Kompensator 112 eingestellt wurde.

Wenn die Änderungsrate des Outputs vom Kompensator 112 kleiner ist als die maximale Änderungsrate, die im Kompensator 112 ein­ gestellt wurde, gibt der Kompensator 112 die Veränderungsrate der DC-Spannung ohne irgendeine Unterdrückung aus, wodurch der Output des Kompensators 112 das Wirkstrombezugssignal ohne irgendeine Veränderung wird. Dadurch ist es im Dauerzustand möglich, eine vorübergehende Änderung der DC-Spannung ohne Ver­ ringerung der durch den DC-Spannungsregelkreis 110 erhaltenen Wirkung der DC-Spannungskontrolle zu steuern.

Wenn andererseits im Kompensator 112 ein Filter eingebaut ist, um die vorübergehende Änderung der DC-Spannung zu unterdrücken, besteht die Möglichkeit, den stationären Zustand der Kontrolle des DC-Systems zu stören.

Die Fig. 6A und 6B sind Diagramme, die ein Beispiel der Cha­ rakteristik der Änderungsraten-Unterdrückungsschaltung 113 der vierten Ausführungsform zeigen. Die horizontale Achse bezieht sich auf die Zeit und die vertikale Achse auf die Amplitude des Signals. Spezifisch zeigt Fig. 6A ein Beispiel, bei dem das Eingabesignal, dargestellt durch die durchgezogene Linie, über der maximalen Veränderungsrate liegt, und die Veränderungsrate des Outputs (gestrichelte Linie) unterdrückt wird. Fig. 6B zeigt ein Beispiel, bei dem die Änderungsrate des Eingabesi­ gnals, dargestellt durch die durchgezogene Linie, kleiner ist als die maximale Änderungsrate. In dem in Fig. 6B dargestell­ ten Fall ist das Output-Signal gleich dem Eingabesignal in der Veränderungsraten-Unterdrückungsschaltung 113. Dadurch ist es möglich, eine abrupte Änderung des Wirkstromes zu kontrollie­ ren, wodurch es möglich wird, die durch die abrupte Änderung der DC-Spannung im DC-System verursachte Stromabweichung im AC-System 20 zu verringern.

Weil der Betrieb des Stromregelkreises 120 keinen Einfluß auf die Stabilität des DC-Spannungsregelungssystems besitzt, ist es möglich, in den Kompensator 122 ein Filter einzubauen, wodurch der Kompensator 122 eine Filterfunktion besitzt.

Wie vorstehend beschrieben kann gemäß der Stromwandlervorrich­ tung der vierten Ausführungsform die im DC-Spannungsregelkreis 110 eingebaute Änderungsraten-Unterdrückungsschaltung 113 eine vorübergehende Änderung des Wirkstromes effizient steuern.

Fünfte Ausführungsform

Die Stromwandlervorrichtung der fünften Ausführungsform hat die folgenden Merkmale:
In jeder Veränderungsraten-Unterdrückungsschaltung 113 im DC-Spannungsregelkreis 110 in jeder Stromwandlervorrichtung als Terminal ist ein verschiedener Sollwert eingestellt. Andere Komponenten der Stromwandlervorrichtung der fünften Ausfüh­ rungsform sind die gleichen wie die der Stromwandlervorrichtung der vierten Ausführungsform, weshalb zur Verkürzung ihre Erläu­ terung hier weggelassen wird.

Wenn ein Terminal vom DC-System abgetrennt wird, wodurch die Größe der DC-Spannung abrupt verändert wird, wirkt die Strom­ wandlervorrichtung 10 der fünften Ausführungsform, die einen Maximalwert in den maximalen Veränderungsraten in einer Viel­ zahl von mit dem DC-System 30 verbundenen Terminals besitzt, vorzugsweise, um eine abrupte Änderung der DC-Spannung zu unterdrücken.

Im Gegensatz dazu wird in der Stromwandlervorrichtung als ande­ rer Terminal, die eine maximale Änderungsrate mit einem gerin­ geren Wertes besitzt, das Ansprechen auf eine vorübergehende Änderung der DC-Spannung unterdrückt, wodurch die Größe der vorübergehenden Stromzufuhr, die verwendet werden soll, um eine stabile DC-Spannung aufrechtzuerhalten, klein wird, und es mög­ lich wird, einen geringen Einfluß auf das AC-System zu erhal­ ten.

Wie vorstehend beschrieben wird gemäß der Stromwandlervorrich­ tung der fünften Ausführungsform in der Änderungsraten-Unter­ drückungsschaltung 113 im DC-Spannungsregelkreis 110, der in jeder Stromwandlervorrichtung als Terminal eingebaut ist, ein verschiedener Sollwert eingestellt. Es ist deshalb möglich, einen Terminal einzustellen, um vorzugsweise die abrupte Ände­ rung der DC-Spannung zu unterdrücken, wenn ein oder mehrere Terminals vom DC-System abgetrennt werden.

Sechste Ausführungsform

Fig. 7 ist eine schematische Darstellung, die die Anordnung der Verbindung der Stromwandlervorrichtungen der sechsten er­ findungsgemäßen Ausführungsform zeigt. In Fig. 7 bezeichnet jedes Bezugszeichen 10, 11 und 12 die Stromwandlervorrichtung. Jede der Stromwandlervorrichtungen 10, 11 und 12 besitzt eine Anordnung wie z. B. die in Fig. 4 dargestellte zweite Ausfüh­ rungsform. Die Bezugszeichen 20, 21 und 22 bezeichnen AC-Sy­ steme, 40 bezeichnet eine Grenzwert-Einstellschaltung, um den Grenzwert des Kompensators 122 in dem Stromregelkreis 120 in jeder Stromwandlervorrichtung 10, 11 und 12 einzustellen. Jedes der Bezugszeichen 201, 211 und 221 bezeichnet die AC-Strom­ quelle.

Als nächstes wird eine Beschreibung der Stromwandlervorrichtung der sechsten Ausführungsform gegeben.

Im Kompensator 122 in dem in Fig. 4 dargestellten Stromregel­ kreis 120 wurde der Output-Grenzwert eingestellt. Die Grenz­ wert-Einstellschaltung 40 in der Anordnung der Stromwandlervor­ richtungen des sechsten Ausführungsform empfängt Strombereiche, die durch die Werte PACmax und PACmin angezeigt sind, und die einen akzeptierbaren Strombereich für jedes der AC-Systeme 20, 21 und 22, die mit jeder der Stromwandlervorrichtungen 10, 11 und 12 verbunden sind, anzeigt, und dann die Grenzwerte Pmax und Pmin, die für den Kompensator 122 in der Stromregelschal­ tung 120 in jeder der Stromwandlervorrichtungen 10, 11 und 12 verwendet werden sollen, ausgibt.

In der Stromwandlervorrichtung der in Fig. 4 dargestellten zweiten Ausführungsform wird der Betrieb des Stromregelkreises 120, der den Kompensator 122 mit einem kleineren Output-Grenz­ wert enthält, limitiert und die Stromwandlervorrichtung liefert den Strom um die DC-Spannung aufrechtzuerhalten. Deshalb stellt die Grenzwert-Einstellschaltung 40 die Grenzwerte Pmax und Pmin für jede der Stromwandlervorrichtungen 10, 11 und 12 so ein, daß ein kleinerer Grenzwert für die Stromwandlervorrichtung mit einem größeren Stromzulässigkeitsbereich von PACmax und PACmin eingestellt wird, um den Strom leicht abzugeben, wenn eine oder mehrere Stromwandlervorrichtungen ihren Betrieb beenden.

Im Gegensatz dazu stellt die Grenzwert-Einstellschaltung 40 die Grenzwerte Pmax und Pmin für jede Stromwandlervorrichtung 10, 11 und 12 so ein, daß ein größerer Grenzwert für die Stromwand­ lervorrichtung mit kleinerem Stromzulässigkeitsbereich von PACmax und PACmin eingestellt wird, um den Stromregelkreis 120 zu betreiben. Dadurch wird der AC-Wirkstrom P gleich dem Strom­ bezugswert Pref und die Menge der zusätzlichen Stromversorgung wird verringert.

Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß den Stromwandlervor­ richtungen mit der Anordnung der in Fig. 7 dargestellten sech­ sten Ausführungsform möglich, die Menge der zusätzlichen Strom­ versorgung für jede Stromwandlervorrichtung so einzustellen, daß sie der Fähigkeit jedes AC-Systems entspricht, wenn eine oder mehrere der Stromwandlervorrichtungen ihren Betrieb ein­ stellen. Dadurch ist es möglich, den schlechten Einfluß auf je­ des AC-System so gering wie möglich zu halten.

Obwohl Fig. 7 die Schaltungsanordnung der sechsten Ausfüh­ rungsform zeigt, in der drei Stromwandlervorrichtungen 10, 11 und 12 mit dem DC-System 30 verbunden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. D.h., die vorliegende Erfin­ dung zeigt den gleichen Effekt, wenn zwei oder mehrere Strom­ wandlervorrichtungen mit dem DC-System 30 verbunden sind.

Siebte Ausführungsform

Fig. 8 ist eine schematische Darstellung, die die Schaltungs­ anordnung der Stromwandlervorrichtungen als siebte erfindungs­ gemäße Ausführungsform zeigt. In Fig. 8 bedeutet das Bezugs­ zeichen 50 eine maximale Änderungsraten-Einstellschaltung, um eine maximale Änderungsrate des DC-Spannungsregelkreises 110 einzustellen. Andere Komponenten der Stromwandlervorrichtung der siebten Ausführungsform sind die gleichen wie in der Anord­ nung der Stromwandlervorrichtung der sechsten Ausführungsform, weshalb ihre Erklärung hier zur Verkürzung weggelassen wird.

Als nächstes wird eine Beschreibung des Betriebes der Schal­ tungsanordnung, die die drei Stromwandlervorrichtungen 10, 11 und 12 und die maximale Änderungsraten-Einstellschaltung 50 um­ faßt, gegeben.

Jede der Stromwandlervorrichtungen 10, 11 und 12 in der Schal­ tungsanordnung der siebten Ausführungsform ist z. B. die gleiche wie die der Stromwandlervorrichtung der in Fig. 5 dargestell­ ten vierten Ausführungsform. Die Stromwandlervorrichtung der in Fig. 5 dargestellten vierten Ausführungsform enthält die Ände­ rungsraten-Unterdrückungsschaltung 113.

Die maximale Änderungsraten-Einstellschaltung 50 empfängt den zulässigen Strombereich von PACmax und PACmin jeder der mit jeder der Stromwandlervorrichtungen 10, 11 und 12 verbundenen AC-Systeme 20, 21 und 22, und gibt die maximale Änderungsrate für den DC-Spannungsregelkreis 110 in jeder der Stromwandler­ vorrichtungen 10, 11 und 12 aus.

In der Anordnung der Stromwandlervorrichtung der in Fig. 5 dargestellten vierten Ausführungsform wird eine durch die Stromwandlervorrichtung mit einem kleinen Wert der maximalen Veränderungsrate gelieferte vorübergehende Stromversorgung un­ terdrückt, und eine durch die Stromwandlervorrichtung mit einem hohen Wert der maximalen Änderungsrate gelieferte vorüberge­ hende Stromversorgung wird erhöht. Die maximale Änderungsrate DPDT der Stromwandlervorrichtung wird deshalb in Proportion zum zulässigen Strombereich von PACmax und PACmin des mit der Stromwandlervorrichtung verbundenen AC-Systems eingestellt, um einen vorübergehenden Strom effizient zu liefern, wenn eine oder mehrere der Stromwandlervorrichtungen ihren Betrieb been­ den. D.h., wenn die Stromwandlervorrichtung einen großen Wert des zulässigen Strombereiches besitzt, wird ihre maximale Ände­ rungsrate groß, um eine vorübergehende Stromversorgung durch­ zuführen. Wenn andererseits die Stromwandlervorrichtung einen kleinen Wert des zulässigen Strombereiches besitzt, wird ihre maximale Änderungsrate klein, um eine vorübergehende Stromver­ sorgung zu unterdrücken.

Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß den Stromwandlervor­ richtungen mit der Anordnung der siebten Ausführungsform mög­ lich, eine vorübergehende Stromversorgung durch jede Stromwand­ lervorrichtung in Proportion zur Fähigkeit jedes AC-Systems einzustellen, wenn der Betrieb einer oder mehrerer Stromwand­ lervorrichtungen endet. Es ist deshalb möglich, die Stromabwei­ chung in den AC-Systemen so gering wie möglich zu machen.

Obwohl Fig. 8 die Schaltungsanordnung der siebten Ausführungs­ form zeigt, in der drei Stromwandlervorrichtungen 10, 11 und 12 mit dem DC-System 30 verbunden sind, ist die vorliegende Erfin­ dung nicht darauf beschränkt. D.h., die vorliegende Erfindung zeigt die gleiche Wirkung, wenn zwei oder mehrere Stromwandler­ vorrichtungen mit dem DC-System 30 verbunden sind.

Achte Ausführungsform

In der Schaltungsanordnung der Stromwandlervorrichtungen der achten Ausführungsform wird im Kompensator 112 im DC-Spannungs­ regelkreis 110 jeder Stromwandlervorrichtung (nämlich in jedem Terminal) mit der in Fig. 4 dargestellten Anordnung eine ver­ schiedene DC-Zunahme Kvi eingestellt. Die Schaltungsanordnung der Stromwandlervorrichtungen der achten Ausführungsform be­ sitzt dehalb die gleiche Anordnung wie die siebte Ausführungs­ form, weshalb eine Erklärung der Anordnung hier zur Verkürzung weggelassen wird.

In der nachfolgenden Beschreibung wird zur Verkürzung angenom­ men, daß in jedem Terminal der gleiche Wert ΔPi für den DC-Spannungsregelkreis 110 eingestellt wird.

Wenn definiert wird, daß der mittlere Werte der DC-Zunahme der Terminals Kvav ist, Kvav = ΣKvk/(n-1), Kvi = Lvav.Kvdi, erge­ ben sich die folgenden Gleichungen:

Pi' = Pi + ΔPi + Kvav.Kvdi.(Pn - (n-1) ΔPi)/(n-1)Kvav = Pi + (1-Kvd) ΔPi + Kvdi.Pn/(n-1) (11).

Wenn ein Gleichrichter-Terminal vom DC-System 30 abgetrennt wird, nämlich Pn < 0 ist, kann die Beziehung ΔPi < 0 gefüllt werden. Danach liefert eine Stromwandlervorrichtung mehr Strom, wenn die DC-Zunahme, die im Kompensator 112 in dieser Strom­ wandlervorrichtung eingestellt ist, größer als der Mittelwert ist. Im Gegensatz dazu verschiebt sich der Betrieb der Strom­ wandlervorrichtung zu einem Betriebspunkt, in dem die Stromver­ sorgung unterdrückt wird, wenn die DC-Zunahme, die im Kompensa­ tor 112 in dieser Stromwandlervorrichtung eingestellt ist, kleiner als der Mittelwert ist, nämlich Kvdi < 1. Wenn ein Gleichstrom-Wechselstrom-Konvertierterminal vom DC-System 30 abgetrennt wird, nämlich Pn < 0 ist, kann die Beziehung ΔPi < 0 erfüllt werden. In diesem Fall wird auch der gleiche Betrieb, wie er vorstehend beschrieben wurde, durchgeführt.

Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der Anordnung der Strom­ wandlervorrichtungen der achten Ausführungsform eine verschie­ dene DC-Zunahme Kvi im Kompensator 112 im DC-Spannungsregel­ kreis 110 jeder Stromwandlervorrichtung eingestellt. Dadurch wird es, selbst wenn eine oder mehrere Stromwandlervorrichtun­ gen ihren Betrieb einstellen, und die verbleibenden mit dem DC-System 30 verbundenen Stromwandlervorrichtungen in Betrieb sind, möglich, die Stromwandlervorrichtungen unabhängig von­ einander auf eine große Stromversorgung und eine kleine Strom­ versorgung einzustellen. In der vorstehenden Beschreibung der achten Ausführungsform besitzt jeder Terminal den gleichen Wert ΔPi des DC-Spannungsregelkreises 110, aber die vorliegende Er­ findung ist nicht darauf beschränkt, sondern es ist z. B. mög­ lich, die gleiche Wirkung zu erhalten, wenn für jeden Terminal ein verschiedener Wert ΔPi eingestellt wird.

Wie vorstehend angegeben, ist es, weil der DC-Spannungsregel­ kreis immer im Betrieb ist, erfindungsgemäß möglich, die Verän­ derung der DC-Spannung jeder Stromwandlervorrichtung zu unter­ drücken, um eine konstante DC-Spannung aufrechtzuerhalten. Es ist deshalb möglich, zwischen den Stromwandlervorrichtungen einen stabilen Strom auch dann zu übermitteln, wenn die DC-Lei­ tungen des DC-Systems lang werden, und die Kapazität des Kon­ densators verringert wird.

Weil der Output-Grenzwert im Stromregelkreis eingestellt wird, ist es erfindungsgemäß möglich, den Betriebspunkt automatisch zu verschieben und den Betrieb der verbleibenden Stromwandler­ vorrichtungen auch dann fortzusetzen, wenn der Betrieb einer oder mehrerer Stromwandlervorrichtungen endet.

Weil im Stromregelkreis jeder Stromwandlervorrichtung ein ver­ schiedener Output-Grenzwert eingestellt wird, ist es erfin­ dungsgemäß möglich, die Rate der Stromversorgung jeder verblei­ benden Stromwandlervorrichtung unabhängig einzustellen, wenn der Betriebspunkt verschoben wird, um den Betrieb der verblei­ benden Stromwandlervorrichtungen auch dann fortzusetzen, wenn der Betrieb einer oder mehrerer Stromwandlervorrichtungen endet.

Weil die Änderungsraten-Unterdrückungsschaltung im DC-Span­ nungsregelkreis jeder Stromwandlervorrichtung eingebaut ist, ist es erfindungsgemäß möglich, eine Veränderung des AC-Stromes jeder verbleibenden Stromwandlervorrichtung zu unterdrücken, auch wenn der Betrieb einer oder mehrerer Stromwandlervorrich­ tungen endet.

Weil ein verschiedener Sollwert in der Änderungsraten-Unter­ drückungsschaltung im DC-Spannungsregelkreis jeder Stromwand­ lervorrichtung eingestellt wird, ist es erfindungsgemäß mög­ lich, die Rate einer vorübergehenden Stromversorgung in jeder Stromwandlervorrichtung sofort nachdem der Betrieb einer oder mehrerer Stromwandlervorrichtungen endet, einzustellen.

Weil der Output-Grenzwert im Stromregelkreis jeder Stromwand­ lervorrichtung gemäß der Fähigkeit der Stromversorgung jedes AC-Systems eingestellt wird, ist es erfindungsgemäß möglich, eine Stromabweichung in jedem AC-System während einer sofort nach Beendigung des Betriebs einer oder mehrerer Stromwandler­ vorrichtungen verursachten vorübergehenden Stromversorgung zu unterdrücken.

Weil gemäß der Fähigkeit der Stromversorgung jedes AC-Systems ein Sollwert der maximalen Änderungsrate im DC-Spannungsregel­ kreis in jeder Stromwandlervorrichtung eingestellt wird, ist es erfindungsgemäß möglich, in jedem AC-System während der sofort nach Beendigung des Betriebes einer oder mehrerer Stromwandler­ vorrichtungen verursachten vorübergehenden Stromversorgung eine Stromabweichung in jedem AC-System zu unterdrücken.

Weil für den DC-Spannungsregelkreis jeder Stromwandlervorrich­ tung ein verschiedener Wert für die DC-Zunahme eingestellt wird, ist es erfindungsgemäß möglich, die Rate der Stromversor­ gung jeder verbleibenden Stromwandlervorrichtung unabhängig einzustellen, wenn der Betriebspunkt verschoben wird, um den Betrieb der verbleibenden Stromwandlervorrichtungen auch dann, wenn der Betrieb einer oder mehrerer Stromwandlervorrichtungen endet, fortzuführen.

Obwohl vorstehend eine ausführliche Beschreibung der bevorzug­ ten erfindungsgemäßen Ausführungsformen gegeben wurde, sind verschiedene Modifikationen, geänderte Konstruktionen und Äqui­ valente möglich, ohne den erfindungsgemäßen Rahmen zu verlas­ sen. Die vorstehende Beschreibung und Veranschaulichung be­ schränkt deshalb den durch die anliegenden Ansprüche definier­ ten erfindungsgemäßen Rahmen nicht.

Bezugszeichenliste

10

STROMWANDLERVORRICHTUNG

11

STROMWANDLERVORRICHTUNG

12

STROMWANDLERVORRICHTUNG

20

AC-SYSTEM

21

AC-SYSTEM

22

AC-SYSTEM

30

DC-SYSTEM

40

GRENZWERTEINSTELLSCHALTUNG

50

EINSTELLSCHALTUNG FÜR MAXIMALE ÄNDERUNGSRATE

101

SPANNUNGS-GEKOPPELTER STROMWANDLER

102

AC-REAKTOR, TRANSFORMATOR

103

KONDENSATOR

104

AC-SPANNUNGSDETEKTOR

105

AC-STROMDETEKTOR

106

GLEICHSTROMSPANNUNGSANZEIGER

107

STROMMESSKREIS

108

STEUERUNGSKREIS

110

DC-SPANNUNGSREGELKREIS

111

SUBTRAKTOR

112

KOMPENSATOR

113

ÄNDERUNGSRATEN-UNTERDRÜCKUNGSSCHALTUNG

120

STROMREGELKREIS

121

SUBTRAKTOR

122

KOMPENSATOR

131

ADDIERWERK

201

AC-STROMQUELLE

211

AC-STROMQUELLE

221

AC-STROMQUELLE

300

STROMWANDLERVORRICHTUNG

301

SPANNUNGS-GEKOPPELTER STROMWANDLER

302

AC-DROSSELSPULE, TRANSFORMATOR

303

KONDENSATOR

304

AC-SPANNUNGSANZEIGER

305

AC-STROMANZEIGER

306

GLEICHSTROMSPANNUNGSANZEIGER

307

STROMMESSKREIS

308

STEUERUNGSKREIS

310

DC-SPANNUNGSREGELKREIS

311

SUBTRAKTOR

312

KOMPENSATOR

320

STROMREGELKREIS

321

SUBTRAKTOR

322

KOMPENSATOR

330

SELEKTOR

400

STROMWANDLERVORRICHTUNG

500

STROMWANDLERVORRICHTUNG

Claims (11)

1. Stromwandlervorrichtung (10,11,12) einer Vielzahl von Stromwandlervorrichtungen (10,11,12), die ein Stromsystem bilden, wobei jede Vorrichtung (10, 11 und 12) einen Span­ nungs-gekoppelten Stromwandler (101) zur Konvertierung eines DC-Stromes in einen AC-Strom oder eines AC-Stromes in einen DC-Strom enthält, um einen konvertierten Strom zu liefern, die mit DC-Leitungen (30) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:
Gleichstromspannungsanzeiger (106) zur Anzeige der DC-Spannung jedes Spannungs-gekoppelten Stromwandlers (101);
Stromanzeiger (107) zur Anzeige des vom AC-Strom zum DC-Strom oder vom DC-Strom zum AC-Strom durch den Spannungs­ gekoppelten Stromwandler (101) konvertierten Stromes;
Stromregler (120) zur Ausgabe eines ersten Wirkstrom-Be­ zugssignals für den Spannungs-gekoppelten Stromwandler (101) auf der Basis eines Strombezugswertes und eines durch den Stromanzeiger (107) angezeigten Wertes;
Gleichstromregler (110) zur Ausgabe eines zweiten Wirk­ strom-Bezugssignals für den Spannungs-gekoppelten Strom­ wandler (101) auf der Basis eines Gleichstrom-Spannungsbe­ zugswertes und eines durch den Gleichstromspannungsanzei­ ger (106) angezeigten Wertes; und
Steuerungseinrichtungen (108) zur Auslösung von Schaltele­ menten, die in dem Spannungs-gekoppelten Stromwandler (101) eingebaut sind, auf der Basis des ersten Wirk­ strom-Bezugssignals und des zweiten Wirkstrom-Bezugssignals.

2. Stromwandlervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Output-Grenzwert zur Begrenzung der Größe des ersten Wirkstrom-Bezugssignals im Stromreg­ ler (120) eingestellt ist, und die Größe des ersten effek­ tiven Bezugssignal-Outputs vom Stromregler (120) auf der Basis des Grenzwertes begrenzt ist.

3. Stromwandlervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der Stromregler (120) für jeden Spannungs-gekoppelten Stromwandler (101) in jeder Stromwandlervorrichtung (10, 11 und 12) ein verschiedener Output-Grenzwert eingestellt ist.

4. Stromwandlervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrom-Spannungs­ regler (110) in jedem Spannungs-gekoppelten Stromwandler (101) außerdem eine Änderungsraten-Unterdrückungseinrich­ tung (113) aufweist, um die Änderungsrate eines vom Gleichstrom-Spannungsanzeiger (106) pro Zeiteinheit über­ tragenen Output-Signals zu unterdrücken.

5. Stromwandlervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Änderungsraten-Unterdrückungs­ einrichtung (113) für jeden Spannungs-gekoppelten Strom­ wandler (101) in jeder Stromwandlervorrichtung (10, 11 und 12) ein verschiedener Wert eingestellt ist.

6. Stromwandlervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der im Stromregler (120) einzustel­ lende verschiedene Output-Grenzwert gemäß der Fähigkeit der Stromversorgung eines Wechselstromsystems, das mit jedem Spannungs-gekoppelten Stromwandler (101) in jeder Stromwandlervorrichtung (10, 11 und 12) verbunden ist, eingestellt ist.

7. Stromwandlervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Änderungsraten-Unter­ drückungseinrichtung (113) einzustellende verschiedene Grenzwert gemäß der Fähigkeit der Stromversorgung eines Wechselstromsystems, das mit jedem Spannungs-gekoppelten Stromwandler (101) in jeder Stromwandlervorrichtung (10, 11 und 12) verbunden ist, eingestellt ist.

8. Stromwandlervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Gleichstrom-Spannungsregler (110) in jedem Spannungs-gekoppelten Stromwandler (101) in jeder Stromwandlervorrichtung (10, 11 und 12) ein verschiedener Gleichstromverstärkungsfaktor eingestellt ist.

9. Stromwandlervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromregler (120) einen Subtraktor (121) und einen Kompensator (122) umfaßt, wobei der Sub­ traktor (121) den Strombezugswert und den durch den Stromanzeiger (107) angezeigten Wert empfängt, und der Output-Grenzwert im Kompensator (122) eingestellt wird, und der Kompensator (122) einen Output vom Subtraktor (121) empfängt, und das erste Wirkstrom-Bezugssignal ab­ gibt.

10. Stromwandlervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrom-Spannungsregler (110) einen Subtraktor (111) und einen Kompensator (112) umfaßt, der Subtraktor (111) den Gleichstrom-Spannungsbezugswert und einen durch den Gleichstromspannungsanzeiger (106) an­ gezeigten Gleichstromspannungswert empfängt, und der Kom­ pensator (112) einen Output vom Subtraktor (111) empfängt, und das zweite Wirkstrom-Bezugssignal abgibt.

11. Stromwandlervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Änderungsrate, die einer zulässigen Stromversorgungsfähigkeit des mit jedem Span­ nungs-gekoppelten Stromwandler (101) verbundenen AC-Stro­ mes entspricht, in der Änderungsraten-Unterdrückungsein­ richtung (113) eingestellt ist.