DE2201665B2 - Stromrichteranordnung - Google Patents

Description

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anordnung der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, gleichstromseitig eine Drosselspule Ä2 angeschlossen die erfindungsgemäS dadurch gekennzeichnet ist, daß ist, sowie aus einer Kondensatorbatterie K. der Blindstromrichter netzkommutiert und der Blind- Der Blindstromrichter A wird von dem Steuerwiderstand an seinen Gleichspannungsansehlüssen glied STl gesteuert Die beiden an den Phasenleiter R eiae Drosselspule ist, daß eine dreiphasige Konden- 5 angeschlossenen Thyrktoren erhalten um 180° versatorbatterie an das Netz angeschlossen ist und daß schobene Zündimpulse von dem Steuerimpulsglied jede Gruppe von Ventilen des Blindstromrichters mit Gr". Entsprechendes gut für die an S und T angeeiner individuellen Regelanordnung verseheR ist, die schlossenen Thyristoren, sowie die Steuerimpuisden Zündwinkel der Ventile der Gruppe abhängig von glieder Gs" und Gt". Das Steuerglied enthält auch der Abweichung der Phasenspannungen an einem io Phasenverschiebungskreise Dr, D_s und D_T. Diesen Punkt des Netzes von einer Bezugsspannung steuert, werden Impulse von dem Oszillator O zugeführt, und wobei die den genannten Regelanordnungen züge- sie geben im Verhältnis zu den Oszillatorimpulsen führten Bezugsspannungen gleich oder beinahe gleich phasenverschobene Impulse an die Steuerimpulssrad, glieder Gr" usw. Die Größe der Phasenverschiebung

Die Erfindung knüpft also an eine natürlich korn- ife> für jedes Phasenverschiebungsglied wird von einem mutierte Stromrichterbrücke an, bei der durch An- dem Glied zugeführten Steuersignal Δ Ur, Δ Us bzw. schiuß einer Induktivität an die Gleichstromseite des A Ut bestimmt Das Steuersignal wird in einem Stromrichters in einfacher und bilKger Weise kapa- Vergleichsglsed Sr, Ss bzw. Sr als Differenz zwischen zitive Blindleistung erzeugt wird. Die Erfindung einer Bezugsspannung U„f, die für alle Vergleichsberuht auf der Erkenntnis, daß ein solcher einfacher *< > glieder dieselbe ist, und einer von der Spannung des und billiger netzkommutierter Stromrichter durch jeweiligen Phasenleiters abhängigen Spannung Ur, Zusammenarbeit mit einer Kondensatorbatterie auch Us bzw. Ut gebildet.

zur Erzeugung kapazitiver Blindleistung verwendet Da die beiden Gleichstromanschlüsse des Stromwerden kann und daß er mit einem relativ einfachen richters A über die Drosselspule Ä2 verbunden sind, Regelkreis gleichzeitig als Spannungskonstanthalter *5 die in erster Näherung den Widerstand NuU haben und als Lastsymmetrierungsanordnung verwertet kann, wird der Durchschnittswert ihrer Gleichwerden kann. spannung Null. Der Stromrichter verbraucht dabei im

An Hand der in den Figuren dargestellten Aus- Prinzip nu·· Blindleistung, aber keine Wirkleistung,

führungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert Die Steuerwinkel der beiden Stromrichter A und B

werden: 3° werden sich im Verhältnis zueinander und zu der

F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Netzspannung automatisch so einstellen, daß die von Stromrichtungsanordnung aus einer einzigen gesteuer- dem Stromrichter A aufgenommene Blindleistung

ten Dreiphasenbrücke mit einer gleichstromseitig (zusammen mit der Blindleistung, die von den übrigen

angeschlossenen Drosselspule besteht; an das Netz angeschlossenen Verbrauchern, z. B. der

F i g. 2 zeigt eine Stromrichteranordnung nach der 35 Last L, aufgenommen wird) genau so groß ist wie die Erfindung mit einem Doppelstromrichter. von der Kondensatorbatterie K abgegebene Blind- In F i g. 1 wird ein Wechselrichter B gezeigt, der leistung.

aus einer üblichen dreiphasigen Brückenschaltung mit Wenn die Last L asymmetrisch ist, werden die sechs Tyhristoren besteht. Die Brücke ist auf der Ströme in den Phasenleitern verschieden. Auf Grund Gleichstromseite über eine Drosselspule Al an eine 4° der inneren Spannungsfälle in der Spannungsquelle Gleichspannungsquelle BA angeschlossen. Die Wech- (Stromrichter B) und im Transformator werden sich selstromseite der Brücke speist ein aus den drei Phasen- die drei Phasenspannungen am Lastobjekt L vonleitern R, S, T bestehendes Wechselspannungsnetz. einander unterscheiden. Dadurch unterscheiden sich Die Thyristoren des Stromrichters werden von die drei S^nale Ur, Us und Ut mit verschiedenen einem Steuerglied STl gesteuert, das aus dem Oszil- 45 Werten von der Bezugsspannung i/_re/. Die Phaser-Iator O und den drei Steuerimpulsgliedem Gr, <7</ verschiebung der Phasenverschiebungsglieder Dr, Ds, und Gt besteht. Der Oszillator liefert eine symmetri- D_T ist, wie erwähnt, abhängig von den Steuersignalen sehe dreiphasige Impulsfolge mit einer der gewünschten Δ Ur, Λ Us und Λ Ut. Der Steuerwinkel für jedes an Wechselspannung entsprechenden Frequenz. Das einen Phasenleiter angeschlossene Brücktnzweigpaar Steuerimpulsglied Gr gibt um 180° gegeneinander 5° wird sich damit bei asymmetrischei Last im allgemeinen verschobene Zündimpulse an die beiden an den Phasen- von den Stenerwinkeln für die beiden anderen Brückenleiter R angeschlossenen Thyristoren. Das Entspre- zweigpaare unterscheiden. Der Stromrichter bildet in chende gilt für die Steuerimpulsglieder Gs und Gt'. diesem Fall eine asymmetrische Last, und sein Be-Der Wechselrichter B gibt Wirkleistung von der lastungsstrom enthält somit eine Gegenkomponente, Gleichspannungsquelle BA an das dreiphasige Netz 55 deren Phasenlage und Amplitude von den Steuer-R, S, T. Signalen Δ Ur, Δ Us sowie Δ Ut und damit letzthin

An das Netz ist über einen dreiphasigen Trans- von dem Grad der Asymmetrie der Netzspannung

formator T eine dreiphasige Last L angeschlossen. an der Last L abhängig ist.

Wenn ein asymmetrischer Belastungsstrom entnommen Das Vorzeichen der Rückführung in dem geschloswerden würde, würde der innere Gegenspannungsfall 6^ senen Regelkreis, der aus dem Glied SO, den drei des Wechselrichters in den einzelnen Phasen unter- Vergleichsgliedern Sr, Ss und Sr, den drei Phasenschiedlich hoch werden, was, wie bereits erwähnt, eine Verschiebungsgliedern Dr, Ds und Dt, den drei kräftige Aysmmetrie der Netzspannung zur Folge Steuerimpulsgliedem Gr", Gs" und Gt", dem Stromhaben- würde. richter B, den Phasenleitern und dem Transformator

Dies wird dadurch verhindert, daß eine Strom- 65 besteht, ist so gewählt, daß die Rückführung negativ

richteranordnung gemäß der Erfindung an das Netz ist, d. h. der Regelkreis ist bestrebt, die von den

angeschlossen ist. Sie besteht aus einem Blindstrom- Abweichungen abhängigen Steuersignale AUr, AUs

richter A in Dreiphasenbrückenschaltung, an die und Δ Ut zu reduzieren. Der Regelkreis wird also die

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drei Steuerwinkel des Stromrichters A auf solche 5 · 30° = 150° verschoben im Verhältnis zu der Weise justieren, daß die drei Spannungen Ur, Us' fünften Oberwelle im Strom der zweiten Brücke, so und Ut gleich werden, wodurch erreicht wird, daß daß sich die fünften Oberwellen in beiden Strömen die Netzspannung an der Last L symmetrisch wird. In größtenteils gegenseitig aufhebe:;. Entsprechendes gilt diesem Zustand wird dabei im Prinzip der von dem 5 für die siebente Oberwelle, bei der der Wert der Stromrichter A aufgenommene Gegenstrom dieselbe Phasenverschiebung 7 · 30° = 210° beträgt. In dem Amplitude, aber entgegengesetzte Phasenlage haben gezeigten Beispiel sind die fünfte und siebente Oberais der von der Last L aufgenommene Gegenstrom. welle in dem gesamten Wechselstrom der Stromrichter-Dies kann so gesehen werden, daß der Stromrichter schaltung größtenteils eliminiert, wodurch der Wechseiden von der Last verbrauchten Gegenstrom erzeugt, io strom später nahezu sinusförmig wird, was den Bedarf Der Wechselrichter B wird dabei nur mit einem Mit- eines Filters reduziert oder überflüssig macht,
strom belastet, sein innerer Spannungsfall wird niedrig An stelle des obengenannten Wertes von 30° für die

und ist ein reiner Mitspannungsfall, so daß die Phasenverschiebung zwischen den Stromrichtern A Spannungen der drei Phasenleiter ein symmetrisches und C kann natürlich auch ein anderer Wert gewählt System bilden. 15 werden, abhängig davon, welche Oberwelle oder

Das Obengesagte wird etwas geändert, indem die welche Oberwellen reduziert werden sollen. Beispiels-Spannung hinter dem Transformator auf Symineuie _{wdse wird bei} JW _{= 36}o _{die fünfte Oberwdle und} geregelt wird. Auf Grund des Gegenspannungsfalles 5

im Transformator werden die Phasenleiter R, S, T J₃₆J J!°L _ 26° die siebente Oberwelle vollkommen ein etwas asymmetrisches Spannungssystem bilden, 20 ;

während die Belastungsspannung vollkommen sym- eliminiert,
metrisch wird. Der Stromrichter A stellt sich so ein, daß der

F i g. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Durchschnittswert seiner Gleichspannung nahezu der Stromrichterschaltung gemäß der Erfindung. An das Gleichspannung des Stromrichters C entgegengesetzt Netz R, S, T ist außer dem Stromrichter A ein weiterer 25 gleich ist. Der Gleichstrom durch die Drosselspulen Stromrichter C angeschlossen. Die Gleichstromseiten und damit der Strom auf der Wechselstromseite der der Brücken sind über die Drosselspulen Rl und A3 Stromrichter wird proportional der Differenz der miteinander verbunden, und die Brücken sind gleich- beiden Gleichspannungen. Das Regelsystem regelt den spannungsmäßig antiparallel geschaltet. Der Strom- Steuerwinkel für jedes an einen Phasenleiter angerichter A wird wie in F i g. 1 von dem Oszillator 30 schlossene Zweigpaar der Brücke des Stromrichters A, gesteuert, und zwar über die Phasenverschiebungs- so daß teils die genannte Differenzspannung einen so glieder Dr, Ds, Dt- Die Ausgänge der letztgenannten großen Strom ergibt, daß die Brücken die erforderliche Glieder sind über die Phasenverschiebungsglieder Dp', kapazitive Leistung erzeugen, und teils die Brücken Ds', Dt an die Steuerimpulsglieder Gr³, Gs³, Gt³ den Gegenstrom erzeugen, der erforderlich ist, um die angeschlossen, die Steuerimpulse an die Ventile des 35 Symmetrie der Netzspannung zu erhalten.
Stromrichters geben, auf dieselbe Weise wie es Die Drosselspulen Al, Rl, A3 haben den Zweck,

beim Stromrichter A geschieht. Die Phasenverschie- den Gleichstrom zu glätten. Der Bedarf an Induktivität bungsglieder Dr', Ds und Dt sind so angeordnet, nimmt mit zunehmendem Gleichstrom ab. Jede daß jedes Ventil des Stromrichters mit einer kon- Drosselspule kann deshalb z. B. teils von einer stauten Verzögerung im Verhältnis zu dem ent- 40 Drosselspule mit hoher Induktivität ersetrt werden, sprechenden Ventil beim Stromrichter A gezündet die bei verhältnismäßig niedrigem Strom gesättigt ist, wird. Diese Verzögerung ist zweckmäßigerweise so und teils von einer Drosselspule mit niedrigerer bemessen, daß sie etwa 30° el. entspricht Die Grund- Induktivität, die bei einem Strom von der Größe wellen der Wechselströme der beiden Brücken werden des maximal vorkommenden Gleichstromes gesättigt dann um 30° phasenverschoben sein, d. h., sie werden 45 ist. Hierdurch kann die Baugröße der Drosselspulen praktisch algebraisch addiert. Die wichtigsten Ober- kräftig gesenkt werden, was eine bedeutende Reduwellen sind gewöhnlich die fünfte und siebente. Die zierung an Preis, Gewicht und Platzbedarf zur Folge fünfte Oberwelle in dem Strom der einen Brücke ist hat.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

22 Ol 665 Vl 1 2 tuen der Gruppe liefert und das impulserzeugende Patentansprüche: Glied von der Netzspannung derart gesteuert ist, daß diese auf einen konstanten Wert geregelt wird. Eine

1. Stromrichteranordnung zum Anschließen an solche Stromricbteranordnung ist aus der DT-OS ein dreiphasiges Wechselspannungsnetz, bestehend s 1 513 934 bekannt. Diese Stromrichteranordeung dient aus einem Dreiphasen-Blindstromrichter mit Steuer- der Erzeugung von Blindstrom in Netzen, in denen ein baren Ventilen, mit an das Netz angeschlossenen plötzlicher, sehr hoher Blindstrombedarf auftreten Wechselspannungsanschlüssen und inii sa einen kann. Der Stromrichter kann sowohl kapazitiven wie Blindwiderstand angeschlossenen Gleichspannungs- Induktiven Blindstrom sehr schnell zur Verfugung Anschlüssen, wobei der Stromrichter ein impuls- io stellen. Die an die verschiedenen Phasen angeschlosseerzeugendes Glied enthält, das an jede Gruppe nen Ventile einer Gruppe dieses Blindstromrichters von an ein und denselben Wechselspannung- werden alle mit dem gleichen Steuerwinkel gesteuert, phasenleiter angeschlossenen Ventilen Steuerim- Der Stromrichter arbeitet als zwangskommutierter pulse zum Zünden der Ventile der Gruppe mit einer Wechselrichter. Ein solcher Stromrichter ist sehr festen und im wesentlichen 180° betragenden 15 kompliziert und kostspielig. Es sind spezielle schnell-Phasenverschiebung zwiscuen den Ventilen der ansprechende Thyristoren erforderlich, die teuer sind Gruppe liefert und das impulserzeugende Glied und nicht für so große Nennleistungen erhältlich sind von der Netzspannung derart gesteuert ist, daß wie normale Stromrichterthyristoren. Der bekannte diese auf einen konstanten Wert geregelt wird, Stromrichter ist zur Symmetrierung des Netzes bei dadurch gekennzeichnet, daß der 30 einer unsymmetrischen Last nicht geeignet Blindstromrichter (A) netzkommutiert und der Aus der DT-OS 699 323 ist eine Anordnung zur Blindwiderstand an seinen Gleichspannungsan- Regelung der Blindleistung in einem Wechselstromnetz Schlüssen eine Drosselspule (R2) ist, daß eine bekannt, die aus einem an das Netz angeschlossenen dreiphasige Kondensatorbatterie (K) an das Netz netzkommutierten Stromrichter besteht, dessen Gleichangeschlossen ist und daß jede Gruppe von 35 stromklemmen über eine Induktivität kurzgeschlossen Vent'len des Blindstromrichters (A) mit eine? sind. Oa der Stromrichter netzkommutiert ist, kann er individuellen Regelanordnung (Sr, Ss, St; Dr, kapazitive Blindleistung erzeugen, d. h., er arbeitet Ds, Dt) versehen ist, die den Zündwinkel der in bezug auf das Netz wie eine veränderliche induktive Ventile der Gruppe abhängig von der Abweichung Belastung. Zur Erzeugung induktiver Leistung sind der Phasenspannungen an einem Punkt des Netzes 30 bei diesem bekannten Stromrichter zusätzliche Komvon einer Bezugsspannung (Uret) steuert, wobei die tnutierungsmittel erforderlich, wodurch der Stromden genannten Regelanordnungen zugeiührten richter in einen zwangskommutierten Stromrichter Bezugsspannungen gleich oder beinahe gleich sind. verwandelt wird.

2. Stromrichteranordnung nach Anspruch 1, Gewisse dreiphasige Wechselspannungsquellen, z. B. dadurch gekennzeichnet, daß das impulserzeugende 35 lastkommutierte Wechselrichter, sind empfindlich Giied (STl) ein Phasenverschiebungsglicd (Dr, gegen asymmetrische Belastung, was darauf beruht, Ds, Dt) für jede Ventilgruppe enthalt una daß daß sie eine verhältnismäßig hohe innere Impedanz jedes Phasenverschiebungsglied so angeordnet ist, im Vergleich mit dem Gegensystem des Laststromes daß es an die Ventile der Gruppe Steuerimpulse haben. Bei asymmetrischer Belastung entsteht nämlich mit einer von der genannten Abweichung abhängi- 40 ein solches Gegensystem, und dieses verursacht einen gen Phasenverschiebung im Verhältnis zur Span- relativ hohen inneren »Gegenspannungsfall« in der nung im Wechselspannungsnetz abgibt Spannungsquelle, was dazu führt, daß die Ausgangs-

3. Stromrichteranordnung nach Anspruch 1, spannung der Quelle asymmetrisch wird.

bei der zwischen dem Punkt des Netzes, bei dem der Bei diesen Typen von Spannungaquellen verursacht

Stromrichter am Netz angeschlossen ist, und einer 45 also eine gewisse Asymmetrie der Last eine verhältnis-Last ein Transformator angeschlossen ist, dadurch mäliig kräftige Asymmetrie der Spannung, oder, was gekennzeichnet, daß die Spannung des Netzes an dasselbe ist, bei einer gewiesen maximal zugelassenen einem zwischen dem Transformator (T) und der Asymmetrie der Spannung kann nur eine geringe Last (L) gelegenen Punkt gemessen wird. Asymmetrie der Last zugelassen werden. Dies bedeutet

50 eine ernsthafte Begrenzung der Anwendbarkeit dieser Spannungsquellen.

Ein Blindstromrichter, dessen Ventile bei Anschluß

einer asymmetrischen Belastung an das Netz in den

einzelnen Phasen derart asymmetrisch gesteuert werden

55 können, daß die resultierende Belastung des Drehstrom-

Die vorliegende Enlndung bezieht sich auf eine netzes symmetrisch ist, ist aus der CH-PS 472 132 Stromrichteranordnung zum Anschließen an ein bekannt. Es handelt sich um einen zwangskommutierten dreiphasiges Wechselspannungsnetz, bestehend aus Blindstromrichter, an dessen Gleichstromklemmen einem Dreiphasen-Blindströmrichter mit steuerbaren ein Kondensator angeschlossen ist. Der Nachteil Ventilen, mit an das Netz angeschlossenen Wechsel- 60 dieses zwangskommutierten Blindstromrichters besteht Spannungsanschlüssen und mit an einen Blindwider- jedoch in seinem komplizierten Aufbau, seinen hohen stand angeschlossenen Gleichspannungsanschlüssen, Preis und seiner begrenzten Leistung, wobei der Stromrichter ein impulserzeugendes Glied Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

enthält, das an jede Gruppe von er. ein und denselben Stromrichteranordnung der eingangs erwähnten Art Wechselspannungsphasenleiter angeschlossenen Ven- 65 _zu entwickeln, die imstande ist, mit verhältnismäßig tilen Steuerimpulse zum Zünden der Ventile der einfachen Mitteln unsymmetrische Belastungen des Gruppe mit einer festen und im wesentlichen 180° Netzes zu kompensieren, betragenden Phasenverschiebung zwischen den Ven- Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Stromrichter-