DE2311534A1 - Filterkreisanordnung fuer eine stromrichterschaltung - Google Patents

Description

Filterkreisanordnung für eine Stromrichterschaltung

Zum Ausfiltern der bei Stromrichterschaltungen auftretenden Oberschwingungsströme ist es bekannt, an das Wechselspannungsnetz mehrere Filterkreise anzuschließen, von denen jeder auf einen bestimmten auszufilternden Oberschwingungsstrom abgestimmt ist. Die Frequenz der in einer Stromrichterschaltung mit dreiphasiger Stromrichterbrücke auftretenden Oberschwingungsströme ergibt sich aus folgender Beziehung:

fy = (k . ρ + 1) . t^

Darin bedeuten: k = 1, 2, 3, 4

ρ = 6

t^= Netzfrequenz

Da eine Filterkreisanordnung mit auf die einzelnen Frequenzen der Oberschwingungsströme abgestimmten Filtern einen sehr hohen Aufwand erfordert, ist es weiterhin bekannt, ab einer bestimmten Frequenz der Oberschwingungsströme für diese und die darüber liegenden Frequenzen einen Hochpaß vorzusehen.

In Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlagen werden in der Regel zwölf pulsige Stromrichterschaltungen verwendet. Diese Stromrichterschaltungen haben den Vorteil, daß sich bei genau symmetrischer Ausbildung der Schaltungen die für ungeradzahligen Faktor k ergebenden Oberschwingungsströme aufheben. Somit können bei derartigen Stromrichterschaltungen auch die entsprechend abgestimmten Filter entfallen. Da aber eine genaue Symmetrierung der Stromrichterschaltungen nicht möglich ist, treten auch in zwölfpulsigen Strom-

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richterschaltungen bei ungeradzahligem Faktor k noch Oberschwingungsströme mit einem geringen Restanteil auf. Diese Restanteile können zu erheblichen Störungen führen, wenn sich das Netz bei den Frequenzen dieser Öberschwingungsströme in Parallelresonanz mit den vorhandenen Filtern befindet. Da sich der Verlauf der Netzimpedanz in Abhängigkeit von der Frequenz infolge von Zu- und Abschaltungen fortwährend ändert, ist zu bestimmten Zeiten immer wieder eine Parallelresonanz zwischen dem Netz und den Filtern zu erwarten. Aus diesem Grunde müssen auch bei zwölfpulsigen Stromrichterschaltungen Maßnahmen getroffen werden, um die sich aus einem ungeradzahligen Faktor k errechnenden Oberschwingungsströme auszufiltern. Damit muß auch bei zwölfpulsigen Stromrichterschaltungen zur Sicherung eines störungsfreien Betriebes ein ebenso großer Aufwand an Filtern getrieben werden wie bei den übrigen Stromrichterschaltungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filterkreisanordnung für eine Stromrichterschaltung.zu schaffen, mit der ein störungsfreier Betrieb auch bei vermindertem Aufwand an Filterkreisen gewährleistet ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß als Filterkreise Hochpässe vorgesehen sind. Als besonders vorteilhaft haben sich Hochpässe erwiesen, die jeweils aus einem Kondensator und einer zu diesem in Reihe liegenden Parallelschaltung einer Induktivität und eines ohmschen Widerstandes bestehen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine Filterkreisanordnung mit guten Filtereigenschaften bei sehr geringem Aufwand in einfacher Weise dadurch erreicht, daß mindestens ein Hochpaß so ausgelegt ist, daß seine Anfangsfrequenz unterhalb der Frequenz des fünften Oberschwingungsstromes liegt. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Resonanzfrequenz eines solchen Hochpasses gleich oder größer als die Frequenz des elften OberSchwingungsstromes ist.

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- 3 - VPA 73/3052

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird der Gegenstand der Erfindung nachfolgend näher beschrieben.

Mit 1 ist in der Zeichnung eine aus steuerbaren Ventilen 2 bis 7 bestehende dreiphasige Stromrichterbrücke bezeichnet. Mit ihren Gleichspannungsanschlüssen liegt diese Stromrichterbrücke 1 an einer Gleichspannung U . Die Wechselspannungsanschlüsse dieser Stromrichterbrücke sind mit den Sekundärwicklungen eines dreiphasigen Transformators 8 verbunden. Die Primärwicklungen dieses Transformators 8 sind an die drei Phasen, R, S, T eines Wechselspannungsnetzes angeschlossen.

Mit jeder Phase des Wechselspannungsnetzes and zwei Hochpässe verbunden. Der eine Hochpaß besteht aus einem Kondensator C1, mit dem die Parallelschaltung einer Induktivität L1 und eines ohmschen Widerstandes R1 in Reihe geschaltet ist. Der andere Hochpaß ist schaltungsmäßig gleich aufgebaut und besteht aus einem Kondensator C2, einer Induktivität L2 und einem ohmschen Widerstand R2. Die Hochpässe sind für alle Phasen gleich ausgelegt und daher jeweils auch mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Durch die Verwendung von Hochpässen C1, L1, R1 und C2, L2, R2 erübrigt sich der Einsatz von jeweils auf die Frequenz eines bestimmten Oberschwingungsstromes abgestimmten Filtern. Durch die Hochpässe wird jeweils ein größeres Spektrum von Oberschwingungsströmen ausgefiltert. Bei entsprechender Wahl der Resonanzfrequenzen der Hochpässe kann man mit zwei Hochpässen für eine Stromrichterschaltung auskommen. In besonders günstigen Fällen ist es sogar möglich, nur einen einzigen Hochpaß vorzusehen. Werden zwei Hochpässe an das Wechselspannungsnetz angeschlossen, s<5 wird der eine Hochpaß C1, L1, R1 auf die Harmonischen niederer Ordnungszahl abgestimmt und der andere Hochpaß C2, L2, R2 auf die Harmonischen höherer Ordnungszahl. Auf diese Weise wird in dem ganzen Bereich des Oberschwingungsspektrums eine gute Filterwirkung erzielt.

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- 4 - VPA 73/3052

Wie bereits eingangs erwähnt, treten bei zwölf pulsigen Stromrichterschaltungen die sich bei ungeradzahligem Faktor k ergebenden Oberschwingungsströme noch mit einem bestimmten Restanteil auf. Störende Einflüsse durch die Restanteile dieser Oberschwingungsströme werden bei einer Filterkreisanordnung mit Hochpässen mit Sicherheit dadurch vermieden, daß die Anfangsfrequenz mindestens eines Hochpasses C1, L1, R1 unterhalb der Frequenz des fünften Oberschwingungsstromes liegt. Unter Anfangsfrequenz des Hochpasses wird die Frequenz verstanden, bei der die Impedanz des Hochpasses den gleichen Wert hat wie bei der Frequenz unendlich. Durch diese Auslegung des einen Hochpasses C1, L1, R1 wird erreicht, daß dieser Hochpaß schon ab der fünften Harmonischen wirksam ist und somit auch die Restanteile des fünften und siebten Oberschwingungsstromes ausreichend bedämpft.

Bei zwölfpulsigen Stromrichterschaltungen wird die Resonanzfrequenz des einen Hochpasses C1, L1, R1 gleich oder größer als die Frequenz des elften Oberschwingungsstromes gewählt. Die Resonanzfrequenz des anderen Hochpasses C2, L2, R2 wird zweckmäßigerweise auf die Frequenz des vierundzwanzigsten Oberschwingungsstromes eingestellt. Mit zwei derartigen Hochpässen C1, L1, R1 und C2, L2, R2 ist es möglich, die in einer Stromrichterscbaltung vorkommenden Oberschwingungsströme hinreichend klein zu halten. Die Anordnung zweier solcher Hochpässe hat weiterhin den Vorteil, daß der Hochpaß für die Oberschwingungsströme höherer Ordnungszahl mit einem kleineren Kondensator ausgerüstet werden kann als bei einer Kombination eines solchen Hochpasses mit auf die einzelnen Frequenzen der Oberschwingungsströme abgestimmten Filtern.

Die beschriebene Filterkreisanordnung zeichnet sich somit durch einen wesentlich verminderten Materialaufwand aus. Außerdem werden auch bei zwölfpulsigen Stromrichterschaltungen die durch die Restanteile der sich aus ungeradzahligem Faktor k errechnenden Oberschwingungsströme möglichen Störungen sicher vermieden.

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Claims (4)

Patentansprüche - 5~- VPA 73/3052

1.jFilterkreisanordnung für eine Stromrichterschaltung mit ^—mehreren Filterkreisen für das auszufilternde Oberschwingungsspektrum, dadurch gekennzeichnet, daß als Filterkreise Hochpässe (C1, L1, R1 und C2, L2, R2) vorgesehen sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochpässe jeweils aus einem Kondensator (C1 bzw. C2) und einer zu diesem in Reihe liegenden Parallelschaltung einer Induktivität (L1 bzw. L2) und eines ohmschen Widerstandes (R1 bzw. R2) bestehen.

3. Anordnung nach Anspruch 2 für eine zwölfpulsige Stromrichterschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Hochpaß (C1, L1, R1) so ausgelegt ist, daß seine Anfangsfrequenz unterhalb der Frequenz des fünften Oberschwingungsstromes liegt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz eines solchen Hochpasses (C1, L1,R1) gleich oder größer als die Frequenz des elften Oberschwingungsstromes ist.

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Le e rs.e i t e