DE2643934B1

DE2643934B1 - Reactive-power compensating circuit for polyphase load - automatically adjusts output amplitudes and phases of static converters

Info

Publication number: DE2643934B1
Application number: DE19762643934
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl-Ing Sauer; Eberhard Dipl-Ing Schmid
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-09-29
Filing date: 1976-09-29
Publication date: 1978-01-19
Also published as: BE859184A; DE2643934C2; JPS5342348A

Abstract

The reactive-power compensating circuit, for polyphase loads e.g. an arc furnace, has each of the static converters (11-13) coupled to the phase lines (1-3) designed to be self-commutating and with its thyristors (A-D) connected as a single-phase bridge. A transformer (14-16) is connected between the a.c. outputs of each converter and the a.c. supply (4). The converters are coupled in d.c. series with one another. A constant d.c. source (20) is coupled to the terminals (17, 18) of the series circuit. A control circuit (31-33) assigned to each converter sets the amplitude and phase of the output of that converter.

Description

Eine solche Einrichtung ist aus der Zeitschrift »elektrowärme international« 32 (1974), Seiten B 326 bis B 334, insbesondere Bild 8 auf Seite B 331 samt zugehöriger Beschreibung, bekannt. Bei dieser Einrichtung liegt zwischen zwei Phasenleitern eines dreiphasigen Wechselspannungsnetzes jeweils die Reihenschaltung einer Drosselspule mit einem speziellen Stromrichter, nämlich einem Drehstromsteller. Such a facility is from the magazine "elektrowärme international" 32 (1974), pages B 326 to B 334, in particular Fig. 8 on page B 331 together with the associated Description, known. This device lies between two phase conductors of a three-phase AC voltage network, the series connection of a choke coil with a special converter, namely a three-phase current controller.

Jeder Drehstromsteller besteht im Prinzip aus zwei antiparallel geschalteten Thyristoren. Die einzelnen Drehstromsteller sind unabhängig von einander steuerbar. Da die Drosselspulen in Reihe zu den Drehstromstellern an den verketteten Spannungen des Wechselspannungsnetzes betrieben werden, ist sowohl die Lieferung von symmetrischer als auch von unsymmetrischer Kompensationsleistung möglich. -Die bekannte Einrichtung zur Kompensation und Symmetrierung ist infolge ihres Aufbaus nur vom Wechselspannungsnetz her kommutierbar. Das bedeutet, daß die Ventile der Wechselstromsteller nicht in jedem beliebigen Zeitpunkt löschbar sind. Daher ist die Stellgeschwindigkeit der bekannten Einrichtung bei Änderungen der Blindleistung und/oder der Symmetrie begrenzt.Each three-phase current controller basically consists of two anti-parallel connected Thyristors. The individual three-phase controllers can be controlled independently of one another. Because the choke coils are in series with the three-phase power controllers on the linked voltages of the alternating voltage network are operated, both the delivery of symmetrical as well as asymmetrical compensation power possible. -The familiar facility for compensation and balancing is due to its structure only from the AC voltage network commutable. This means that the AC power controller valves are not in can be deleted at any time. Therefore, the actuating speed is the known device in the event of changes in reactive power and / or symmetry.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2433825 ist eine Einrichtung zur Energieversorgung und Verbesserung des Leistungsfaktors eines Wechselspannungsnetzes bekannt, die einen Umrichter mit ausgeprägtem Gleichstrom-Zwischenkreis mit Drosselspule umfaßt. Der Umrichter enthält zwei gleichstromseitig parallel geschaltete einphasige Wechselrichter, die phasenversetzt gesteuert werden und wechselspannungsseitig über Transformatoren an ein Einphasen-Wechselspannungsnetz angeschlossen sind. Mit der bekannten Einrichtung werden zwei Ziele verfolgt: Zum einen dient sie zur Energieversorgung des Einphasen-Wechselspannungsnetzes, und zum anderen dient sie gleichzeitig bei Speisung eines an das Wechselspannungsnetz angeschlossenen Verbrauchers zur Einstellung eines beliebigen Leistungsfaktors. Dem Verbraucher wird die Blindleistung nur zusammen mit der Wirkleistung zugeführt. Bei Einrichtungen zur Kompensation der Blindleistung eines Verbrauchers geht aber das Bestreben dahin, möglichst keine Wirkleistung zu übertragen. Da die bekannte Einrichtung einphasig arbeitet, stellt sie keine Einrichtung zum Vermindern einer Unsymmetrie im Wechselspannungsnetz dar. Infolge der im Gleichstrom-Zwischenkreis angeordneten Drosselspule können keine hohen Stellgeschwindigkeiten erreicht werden. From the German Offenlegungsschrift 2433825 is a device for energy supply and improvement of the power factor of an alternating voltage network known to have a converter with a pronounced DC intermediate circuit with a choke coil includes. The converter contains two single-phase units connected in parallel on the DC side Inverters that are controlled out of phase and on the AC voltage side via Transformers are connected to a single-phase AC voltage network. With the known institution, two goals are pursued: On the one hand, it is used to supply energy of the single-phase AC voltage network, and on the other hand it serves at the same time Supply of a consumer connected to the AC voltage network for setting any power factor. The reactive power is only combined to the consumer supplied with the active power. With devices for the compensation of reactive power of a consumer, however, the aim is to have as little active power as possible transfer. Since the known device works in single phase, it does not constitute a device to reduce asymmetry in the AC voltage network. As a result of the in the DC intermediate circuit arranged choke coil, no high actuating speeds can be achieved.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2247819 ist eine Symmetrierungseinrichtung für ein Drehstromnetz bekannt, die einen selbstgeführten Stromrichter, welcher mit vertauschter Phasenfolge an das Drehstromnetz angeschlossen ist, und einen netzgeführten Stromrichter, welcher an das Drehstromnetz angeschlossen ist und über eine Glättungsdrosselspule den selbstgeführten Stromrichter mit eingeprägtem Gleichstrom speist, umfaßt. Diese bekannte Einrichtung ist nur zur Symmetrierung, nicht zur Kompensation der Blindleistung eines Verbrauchers vorgesehen. From the German patent application 2247819 is a balancing device known for a three-phase network, which has a self-commutated converter, which with reversed phase sequence is connected to the three-phase network, and a line-commutated Converter, which is connected to the three-phase network and via a smoothing choke coil feeds the self-commutated converter with impressed direct current, includes. These known device is only for balancing, not for compensating the reactive power of a consumer provided.

Eine Änderung der abgegebenen Unsymmetrieleistung wird durch Änderung der Höhe des eingeprägten Gleichstroms infolge Verstellung der Aussteuerung des netzgeführten Stromrichters erreicht. Eine Glättungsdrosselspule von hoher Induktivität setzt einer Stromänderung einen gewissen Widerstand entgegen, so daß für manchen Anwendungsfall die Stellzeit zu lang sein kann.A change in the output unbalance power is caused by a change the level of the impressed direct current as a result of adjusting the modulation of the line-commutated converter reached. A smoothing reactor with a high inductance opposes a change in current a certain resistance, so that for some Application the actuating time can be too long.

Aus der Zeitschrift ETZ-A Band 94 (1973) Heft 1, Seite 53, ist schließlich bekannt, daß Blindstromkompensation und Symmetrierung in einem Drehstromsystem zwei sehr ähnliche Aufgaben sind. Es ist jedoch anzumerken, daß hierfür im allgemeinen zwei verschiedene Einrichtungen verwendet werden. So werden auch nach Bild 6 dieser Literaturstelle Symmetrierung und Kompensation durch getrennte Einrichtung durchgeführt. From the magazine ETZ-A Volume 94 (1973) Issue 1, page 53, is finally known that power factor correction and balancing in a three-phase system are two are very similar tasks. It should be noted, however, that in general two different devices can be used. So also according to Fig. 6 these Reference Symmetrization and compensation carried out by a separate device.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die eingangs genannte Einrichtung so auszugestalten, daß große Stellgeschwindigkeiten beim Kompensieren von Blindleistung und/oder beim Ausgleich von Unsymmetrieänderungen erzielt werden können. The object of the present invention is to provide the aforementioned Design device so that high adjusting speeds when compensating of reactive power and / or when compensating for changes in asymmetry can.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Stromrichter ein wechselspannungsseitig an die beiden zugeordneten Phasenleiter angeschlossener selbstgeführter Stromrichter ist, dessen steuerbare, zwangsweise löschbare Ventile in einphasiger Brückenschaltung angeordnet sind, daß zwischen wechselspannungsseitigen Ausgängen der einzelnen Stromrichter und dem Wechselspannungsnetz jeweils ein Transformator angeordnet ist, daß die einzelnen Stromrichter gleichstromseitig miteinander in Reihe geschaltet ind, daß an die Anschlußklemmen der Reihenschaltung der Stromrichter eine Gleichstromquelle zum Einspeisen eines konstanten Gleichstroms angeschlossen ist, und daß jedem einzelnen Stromrichter eine Steuereinrichtung zugeordnet ist, mit der sowohl die Amplitude als auch die auf die Netzwechselspannung bezogene Phasenlage der Grundschwingung des Ausgangsstroms der Stromrichter einstellbar ist. According to the invention, this object is achieved in that each converter one connected on the AC voltage side to the two assigned phase conductors self-commutated converter is, its controllable, forcibly erasable valves are arranged in a single-phase bridge circuit that between the AC voltage side Outputs of the individual converters and the AC voltage network each have a transformer it is arranged that the individual converters are connected to one another on the DC side Connected in series ind that to the terminals of the series circuit of the converter connected to a direct current source for feeding in a constant direct current is, and that a control device is assigned to each individual converter, with both the amplitude and the phase position related to the AC mains voltage the fundamental component of the output current of the converter is adjustable.

Es ist hierbei zur Spannungsanpassung und Potentialtrennung notwendig, zwischen den wechselspannungsseitigen Ausgängen der einzelnen Stromrichter und dem Wechselspannungsnetz jeweils einen Transformator anzuordnen. It is used for voltage adjustment and potential separation necessary, between the AC voltage side outputs of the individual converters and the AC voltage network in each case to arrange a transformer.

Diese Einrichtung besitzt gegenüber der bereits erwähnten bekannten Einrichtung (Zeitschrift »elektrowärme international«, a.a.O.) kleinere Stellzeiten, da die Stromrichter selbstgeführt sind und die einzelnen Ventile jederzeit ein- und ausgeschaltet werden können. Als weiterer Vorteil wird es angesehen, daß besondere Drosselspulen in Reihe zu den Stromrichtern entfallen. Darüber hinaus hat die Einrichtung die vorteilhafte Eigenschaft, daß sie kapazitive Blindströme verbrauchen kann, ohne daß sie dazu eine besondere Kondensatorbatterie benötigt. This device has compared to the already mentioned known Facility (magazine "elektrowärme international", loc. Cit.) Shorter parking times, since the converters are self-guided and the individual valves are switched on at any time and can be switched off. Another advantage is considered to be that special Choke coils in series with the converters are not required. In addition, the facility has the advantageous property that it can consume capacitive reactive currents without that it needs a special capacitor battery for this.

Infolge ihrer hohen Stellgeschwindigkeit läßt sich die Einrichtung mit besonderem Vorteil dort einsetzen, wo besonders starke und schnelle Blindleistungs-und Unsymmetrieschwankungen des Verbrauchers zu erwarten sind, beispielsweise beim Betrieb eines Lichtbogen-Schmelzofens. As a result of its high adjusting speed, the device can Use with particular advantage wherever particularly strong and fast reactive power and Unbalance fluctuations of the consumer are to be expected, for example during operation an electric arc furnace.

Eine weitere Ausgestaltung der Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß als Gleichstromquelle ein netzgeführter Stromrichter vorgesehen ist, der wechselspannungsseitig an das Wechselspannungsnetz und gleichstromseitig über eine Glättungsdrossel an die Anschlußklemmen der Reihenschaltung der Stromrichter angeschlossen ist, und daß der netzgeführte Stromrichter auf konstanten Ausgangsstrom geregelt ist. Another embodiment of the device is characterized by this from that a line-commutated converter is provided as a direct current source, the On the AC voltage side to the AC voltage network and on the DC side via a Smoothing choke connected to the terminals of the series connection of the converters and that the line-commutated converter is regulated to a constant output current is.

Eine weitere Ausgestaltung, die in vorteilhafter Weise mit einem besonders geringen Aufwand an Bauelementen auskommt, ist dadurch gekennzeichnet, daß als Gleichstromquelle eine Drosselspule vorgesehen ist, die über die einzelnen Stromrichter aus dem Wechselspannungsnetz mit konstantem Gleichstrom gespeist ist. Hierbei wird der Gleichstrom durch besondere Steuerung eines oder mehrerer dieser Stromrichter erzeugt. Another embodiment, which is advantageous with a requires a particularly low number of components is characterized by that a choke coil is provided as a direct current source, which over the individual Converter is fed from the AC voltage network with constant direct current. Here, the direct current is controlled by one or more of these Power converter generated.

Eine erste grundlegende Ausbildung der Erfindung, die für einen nur zwischen zwei Phasenleitern eines dreiphasigen Wechselspannungsnetzes angeschlossenen Verbraucher vorgesehen ist, zeichnet sich dadurch aus, daß ein erster, an dieselben Phasenleiter wie der Verbraucher angeschlossener Stromrichter allein zur Kompensation des Blindstroms des Verbrauchers vorgesehen ist, und daß ein zweiter und dritter, jeweils an ein anderes Paar von Phasenleitern angeschlossener Stromrichter zur Aufnahme eines kapazitiven bzw. induktiven Stroms und dadurch gemeinsam zur Symmetrierung des Verbrauchers vorgesehen sind. A first basic embodiment of the invention for one only connected between two phase conductors of a three-phase AC voltage network Consumer is provided, is characterized in that a first, to the same Phase conductors like the consumer connected power converter solely for compensation of the reactive current of the consumer is provided, and that a second and third, power converters each connected to a different pair of phase conductors for recording purposes a capacitive or inductive current and thus jointly for balancing of the consumer are provided.

Diese Einrichtung läßt sich auch für den Einsatz in Verbindung mit einem dreiphasigen Verbraucher ausgestalten. Allerdings ist es dann nicht unbedingt erforderlich, die genannte Einrichtung dreifach vorzusehen. Gemäß einer weiteren Ausbildung kann nämlich so vorgegangen werden, daß die Steuereinrichtung eines jeden zwischen einem Paar von Phasenleitern angeschlossenen Stromrichters beaufschlagt ist a) mit einem ersten Steuersignalanteil, der für die Kompensation des Blindstroms des Verbrauchers zwischen diesem Paar von Phasenleitern vorgesehen ist, b) mit einem zweiten Steuersignalanteil, der für die Einstellung eines kapazitiven Stroms vorgesehen ist, welcher Strom zur Symmetrierung des Ver- brauchers bezüglich einem anderen Paar von Phasenleitern beiträgt, und c) mit einem dritten Steuersignalanteil, der für die Einstellung eines induktiven Stroms vorgesehen ist, welcher Strom wiederum zur Symmetrierung des Verbrauchers bezüglich des restlichen Paars von Phasenleitern vorgesehen ist. This facility can also be used in conjunction with a three-phase consumer. However, then it is not necessarily It is necessary to provide the aforementioned facility in triplicate. According to another Training can namely be proceeded so that the control device of each applied between a pair of phase conductors connected converter is a) with a first control signal component that is used to compensate for the reactive current of the consumer is provided between this pair of phase conductors, b) with a second control signal component, which is provided for setting a capacitive current is which current to balance the need regarding another couple of phase conductors contributes, and c) with a third control signal component, which for the setting of an inductive current is provided, which current in turn for Balancing of the consumer with respect to the remaining pair of phase conductors is provided.

Gemäß einer zweiten grundlegenden Ausbildung der Erfindung, die ebenfalls für einen nur zwischen zwei Phasenleitern eines dreiphasigen Wechselspannungsnetzes angeschlossenen Verbraucher vorgesehen ist, kann auch so vorgegangen werden, daß ein erster, an dieselben Phasenleiter wie der Verbraucher angeschlossener Stromrichter zur Kompensation des Blindstroms und zur Einspeisung eines Wirksroms in das Wechselspannungsnetz vorgesehen ist, und daß ein zweiter und dritter Stromrichter jeweils zur Entnahme von betragsmäßig gleich großen Wirkströmen vorgesehen sind, wobei die negative geometrische Summe der entnommenen Wirkströme gleich dem Wirkstrom des Verbrauchers, vermindert um den vom ersten Stromrichter eingespeisten Wirkstrom ist und wobei die algebraische Summe der eingespeisten Wirkströme betragsmäßig gleich dem vom ersten Stromrichter eingespeisten Wirkstrom ist. According to a second basic embodiment of the invention, which also for one only between two phase conductors of a three-phase AC voltage network Connected consumer is provided, can also be done in such a way that a first converter connected to the same phase conductor as the consumer to compensate the reactive current and to feed an active current into the AC voltage network is provided, and that a second and third converter are each for removal active currents of equal magnitude are provided, with the negative geometric Sum of the drawn active currents equal to the active current of the consumer, reduced around the active current fed in by the first converter and where the algebraic Sum of the active currents fed in is the same as that of the first converter fed-in active current.

Auch diese Ausbildung läßt sich bei einem zwischen drei Phasenleitern eines dreiphasigen Wechselspannungsnetzes angeschlossenen dreiphasigen Verbraucher einsetzen. Auch hierbei ist eine dreifache Ausführung der Einrichtung nicht erforderlich, wenn so vorgegangen wird, daß die Steuereinrichtung eines jeden zwischen einem Paar von Phasenleitern angeschlossenen Stromrichters beaufschlagt ist a) mit einem ersten Steuersignalanteil, der für die Kompensation des Blindstroms des Verbrauchers zwischen diesem Paar von Phasenleitern und zur Einspeisung eiens Wirkstroms in das Wechselspannungsnetz vorgesehen ist, b) mit einem zweiten Steuersignalanteil, der zur Einstellung von Wirkstrom vorgesehen ist, welcher Wirkstrom zur Symmetrierung des Verbrauchers bezüglich einem anderen Paar von Phasenleitern beiträgt, und c) mit einem dritten Steuersignalanteil, der zur Einstellung von Wirkstrom vorgesehen ist, welcher Wirkstrom wiederum zur Symmetrierung des Verbrauchers bezüglich des restlichen Paars von Phasenleitern vorgesehen ist. This training can also be used with one between three phase conductors three-phase loads connected to a three-phase AC voltage network insert. In this case, too, a triple implementation of the device is not necessary, when it is proceeded that the control means of each between a pair is acted upon by phase conductors connected converter a) with a first Control signal component that is used to compensate for the reactive current of the consumer between this pair of phase conductors and for feeding an active current into the AC voltage network is provided, b) with a second control signal component, which is used to set Active current is provided, which active current for balancing the consumer with respect to contributes to another pair of phase conductors, and c) with a third control signal component, which is provided for setting the active current, which in turn is used for the Balancing of the consumer with respect to the remaining pair of phase conductors is provided.

Hierbei werden jedem einzelnen Stromrichter ingesamt vier verschiedene Funktionen zugeordnet. Infolge der Überlagerung der einzelnen Funktionen läßt sich gegenüber einer Verdreifachung der Einrichtung der Aufwand beträchtlich reduzieren. Each individual converter has a total of four different ones Functions assigned. As a result of the superimposition of the individual functions reduce the effort considerably compared to tripling the facility.

Beim Betrieb eines Verbrauchers kann der Fall eintreten, daß einer oder mehrere der Stromrichter einen Ausgangsstrom mit der Grundschwingung gleich Null erzeugen muß. Zur Einstellung eines solchen Ausgangsstroms mit der Grundschwingung gleich Null kann dabei die Einrichtung so weitergebildet sein, daß abwechselnd diagonale Ventile des betreffenden Stromrichters mit einer Frequenz, die gleich dem Dreifachen der Netzfrequenz oder einem ganzzahligen Vielfachen davon ist, gezündet werden. Vorteilhafter ist es aber, nicht nur die Grundschwingung, sondern den gesamten Ausgangsstrom ständig gleich Null zu machen. Dieses kann dadurch erreicht werden, daß zwei miteinander direkt in Reihe geschaltete Ventile des betreffenden Stromrichters gleichzeitig strom leitend sind. Gegenüber der abwechselnden Zündung diagonaler Ventile ergibt sich hierbei die Vermeidung von Schaltverlusten und von Oberschwingungen. When operating a consumer, the case may arise that one or several of the converters have an output current equal to the fundamental Must produce zero. To set such an output current with the fundamental equal to zero, the device can be developed so that alternating diagonal Valves of the converter in question with a frequency equal to three times the mains frequency or an integer multiple thereof, can be ignited. It is more advantageous, however, not just the fundamental component, but the entire output current to make zero constantly. This can be achieved by putting two together connected directly in series Valves of the relevant converter conduct electricity at the same time. Compared to the alternating ignition more diagonal Valves this results in the avoidance of switching losses and harmonics.

Zur Vermeidung einer thermischen Überlastung der in Reihe geschalteten, gleichzeitig stromleitenden Ventile kann hierbei weiterhin vorgesehen sein, daß jeweils abwechselnd miteinander direkt in Reihe geschaltete Ventile des betreffenden Stromrichters gleichzeitig stromleitend sind. To avoid thermal overloading of the series-connected, at the same time electrically conductive valves can be provided that alternately with each other directly connected in series valves of the relevant Converter are conductive at the same time.

Die Einrichtung wird vorzugsweise zur Blindleistungskompensation und zur gleichzeitigen Symmetrierung eingesetzt. The device is preferably used for reactive power compensation and used for simultaneous balancing.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand von zwölf Figuren näher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Einrichtung, bei der als Gleichstromquelle ein netzgeführter Stromrichter vorgesehen ist, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer Einrichtung, bei der als Gleichstromquelle eine Drosselspule vorgesehen ist, Fig. 3 ein Ersatzschaltbild der Einrichtung nach Fig. 1 oder 2 für einen zwischen zwei Phasenleitern eines dreiphasigen Wechselspannungsnetzes angeschlossenen Verbraucher, Fig. 4 bis 6 Zeigerdiagramme der Spannungen und Ströme nach Fig. 3, Fig. 7 ein weiteres Ersatzschaltbild für eine Einrichtung nach Fig. 1 oder 2 mit einem zwischen zwei Phasenleitern eines dreiphasigen Wechselspannungsnetzes angeschlossenen Verbraucher, Fig. 8 bis 10 Zeigerdiagramme für die in Fig. 7 angegebenen Spannungen und Ströme, Fig. 11 drei Zeitdiagramme, in denen Stromverläufe für ein erstes Pulsverfahren dargestelt sind, und Fig. 12 drei Zeitdiagramme, in denen Stromverläufe für ein zweites Pulsverfahren dargestellt sind. Embodiments of the invention are given below with reference to twelve figures described in more detail. 1 shows a first embodiment of a Device in which a line-commutated converter is provided as the direct current source Fig. 2 shows a second embodiment of a device in which, as a direct current source a choke coil is provided, Fig. 3 shows an equivalent circuit diagram of the device according to Fig. 1 or 2 for one between two phase conductors of a three-phase AC voltage network connected consumers, Fig. 4 to 6 vector diagrams of the voltages and currents According to Fig. 3, Fig. 7 a further equivalent circuit diagram for a device according to Fig. 1 or 2 with one between two phase conductors of a three-phase AC voltage network connected consumer, Fig. 8 to 10 phasor diagrams for the indicated in Fig. 7 Voltages and currents, Fig. 11 three time diagrams in which current curves for a first pulse method are shown, and FIG. 12 three time diagrams in which current profiles for a second pulse method are shown.

Nach Fig. 1 werden die Phasenleiter 1, 2, 3 eines dreiphasigen Wechselspannungsnetzes 4 von einem Drehstrom-Generator 5 mit einer Netzwechselspannung der Netzfrequenz f,= 117;, gespeist. An das Wechselspannungsnetz 4 ist ein unsymmetrischer Verbraucher 6 angeschlossen. Als Verbraucher 6 kann beispielsweise eine ohmisch-induktive Last, beispielsweise ein Lichtbogen-Schmelzofen, vorgesehen sein. According to Fig. 1, the phase conductors 1, 2, 3 of a three-phase AC voltage network 4 from a three-phase generator 5 with an AC line voltage of the line frequency f, = 117 ;, fed. An asymmetrical consumer is connected to the AC voltage network 4 6 connected. As a consumer 6, for example, an ohmic-inductive load, for example an arc melting furnace may be provided.

Zwischen dem Drehstrom-GeneratorS und dem Verbraucher 6 ist eine Einrichtung angeordnet, die zur Kompensation der Blindleistung und gleichzeitig auch zur Symmetrierung des Verbrauchers 6 dient. Sie ist so aufgebaut, daß sie bei Blindleistungs- und/oder Unsymmetrieänderungen sehr schnell anspricht und diese Änderungen ausregelt. Between the three-phase generator S and the consumer 6 is a Device arranged to compensate for the reactive power and simultaneously also serves to balance the consumer 6. It is designed to be at Reactive power and / or changes in asymmetry respond very quickly and this Corrects changes.

Die Einrichtung umfaßt insgesamt drei selbstgeführte Stromrichter 11,12,13. Jeder Stromrichter 11, 12, 13 enthält vier steuerbare Ventile in einphasiger Brückenschaltung, die zwangsweise loschbar sind. Die Ventile des Stromrichters 12 sind mit A bis D bezeichnet. Jeder Stromrichter 11, 12, 13 ist über einen eigenen Transformator 14, 15 bzw. 16 zwischen zwei verschiedenen Phasenleitern 1,2,3 des Wechselspannungsnetzes 4 angeschlossen. The device comprises a total of three self-commutated converters 11,12,13. Each converter 11, 12, 13 contains four controllable valves in single-phase Bridge circuit that can be forcibly deleted. The converter valves 12 are labeled A to D. Each converter 11, 12, 13 has its own Transformer 14, 15 or 16 between two different phase conductors 1,2,3 des AC voltage network 4 connected.

Die einzelnen Stromrichter 11, 12, 13 sind gleichstromseitig miteinander in Reihe geschaltet. An den Anschlußklemmen 17, 18 dieser Reihenschaltung liegt eine Gleichstromquelle 20. Diese liefert einen eingeprägten Gleichstrom 4, der in einem Stromregelkreis konstant gehalten wird. Als Gleichstromquelle 20 ist nach Fig. 1 speziell ein netzgeführter Stromrichter 21 mit steuerbaren Ventilen in Drehstrom-Brückenschaltimg vorgesehen, der wechselspannungsseitig über einen Eingangstransformator 22 an das Wechselspannungsnetz 4 und gleichstromseitig über eine Glättungsdrossel 23 an die Anschlußklemmen 17, 18 angeschlossen ist. Die Zündimpulse für die steuerbaren Ventile des netzgeführten Stromrichters 21 werden von einem Steuergerät 25 geliefert, das aus dem Wechselspannungsnetz 4 gespeist und mit diesem synchronisiert ist. The individual converters 11, 12, 13 are on the DC side with one another connected in series. This series circuit is connected to terminals 17, 18 a DC power source 20. This provides a impressed direct current 4, which in is kept constant by a current control loop. As a direct current source 20 is after Fig. 1 specifically a line-commutated converter 21 with controllable valves in three-phase Brückenschaltimg provided, the AC voltage side via an input transformer 22 to the AC voltage network 4 and on the DC side via a smoothing choke 23 to the Terminals 17, 18 is connected. The ignition pulses for the controllable valves of the line-commutated converter 21 are supplied by a control device 25, the is fed from the AC voltage network 4 and synchronized with this.

Zur Messung des Stroms im Gleichstrom-Zwischenkreis zwischen dem Stromrichter 21 und der Reihenschaltung der Stromrichter 11, 12, 13 ist eine Meßeinrichtung 27 vorgesehen. Diese ist Bestandteil des (nicht näher gezeigten) Stromregelkreises für den Gleichstrom 4, dem auch ein (nicht gezeigter) Stromregler angehört. For measuring the current in the DC link between the Converter 21 and the series connection of converters 11, 12, 13 is a measuring device 27 provided. This is part of the current control loop (not shown in detail) for direct current 4, which also includes a current regulator (not shown).

Jedem einzelnen Stromrichter 11, 12, 13 ist eine Steuereinrichtung 31, 32 bzw. 33 zugeordnet. Mit jeder Steuereinrichtung 31, 32, 33 läßt sich sowohl die Amplitude als auch die auf die Netzwechselspannung bezogene Phasenlage der Grundschwingung 4, IyX 4 des Ausgangsstroms i1, iy, iz des betreffenden Stromrichters 11, 12 bzw. 13 emstellen. Den Steuereinrichtungen 31,32,33 ist eine Regeleinrichtung 35 übergeordnet. Diese erhält als Meßgrößen die drei verketteten Netzwechselspannungen und die drei Verbraucherströme zugeführt. Each individual converter 11, 12, 13 is a control device 31, 32 and 33 respectively. With each control device 31, 32, 33 can be both the amplitude as well as the phase position of the fundamental oscillation related to the mains alternating voltage 4, IyX 4 of the output current i1, iy, iz of the relevant converter 11, 12 or 13 set up. A regulating device 35 is superordinate to the control devices 31, 32, 33. This receives the three linked AC mains voltages and the three as measured variables Consumer flows supplied.

Die Einrichtung nach Fig. 2 zeigt weitgehend denselben Aufbau wie diejenige nach Fig. 1. Es ist jedoch speziell eine andere Gleichstromquelle 20 vorgesehen, die wesentlich einfacher aufgebaut ist als diejenige von Fig. 1. Als Gleichstromquelle 20 wird hier - in Verbindung mit der Reihenschaltung der Stromrichter 11, 12, 13 - eine Drosselspule 36 herangezogen. Diese Drosselspule 36 verbindet die beiden Anschlußklemmen 17 und 18. Auch hier ist wiederum einMeßglied27zurMessung des Gleichstroms 4 vorgesehen. Dieses Meßglied 27 ist wiederum Bestandteil eines Stromregelkreises zur Konstanthaltung des Gleichstroms 4, der hier jedoch in der übergeordneten Regeleinrichtugn 37 enthalten ist. Damit sich in der Drosselspule 36 ein konstanter, eingeprägter Gleichstrom 4 einstellt, wird vom Stromregler die Phasenlage der Pulsprogramme für die Stromrichter 11, 12, 13 durch Aufschaltung eines Zusatzsteuersignals entsprechend beeinflußt. Zur Konstanthaltung des Gleichstroms 4 wird dabei die Phasenlage zumindest eines der Ausgangsströme i,, I,, der Stromrichter 11,12 bzw. 13 beziiglich der Netzwechselspannung gegenüber einem Wert, wie er von der Regeleinrichtung 35 nach Fig. 1 vorgegeben sein würde, verstellt. The device according to FIG. 2 shows largely the same structure as that of Fig. 1. However, another direct current source 20 is specifically provided, which is constructed much more simply than that of FIG. 1. As a direct current source 20 is here - in connection with the series connection of the converters 11, 12, 13 - A choke coil 36 is used. This choke coil 36 connects the two Terminals 17 and 18. Again, there is a measuring element 27 for measuring the direct current 4 provided. This measuring element 27 is in turn part of a current control loop to keep the direct current 4 constant, but here in the higher-level control device 37 is included. So that in the choke coil 36 there is a constant, impressed If DC 4 is set, the phase position of the pulse programs for the converters 11, 12, 13 by switching on an additional control signal accordingly influenced. In order to keep the direct current 4 constant, the phase position is at least one of the output currents i ,, I ,, of the converters 11, 12 or 13 with respect to the mains alternating voltage compared to a value as specified by the control device 35 according to FIG would be disguised.

Die Verstellung durch das Zusatzsignal ist nur geringfügig und beträgt nur wenige Grad el.The adjustment by the additional signal is only minor and amounts to only a few degrees el.

Mit Hilfe der Fig. 3 bis 6 wird im folgenden eine erste grundlegende Ausbildung der Einrichtung bei Betrieb nach einem ersten Betriebsverfahren näher erläutert. With the help of FIGS. 3 to 6, a first basic one follows Training of the facility when operating according to an initial operating procedure explained.

In Fig. 3 ist ein Ersatzschaltbild für den Fall dargestellt, daß ein einphasiger, ohmisch-induktiver Verbraucher 6 vorliegt, der an die Phasenleiter 1 und 2 des Wechselspannungsnetzes 4 angeschlossen ist. In Fig. 3 an equivalent circuit diagram is shown for the case that a single-phase, ohmic-inductive load 6 is present, which is connected to the phase conductor 1 and 2 of the AC voltage network 4 is connected.

Nach Fig. 3 läßt sich der durch den Verbraucher 6 fließende Laststrom 1L in einen Wirkstrom ILW und einen Blindstrom ILB aufteilen. Es gilt die vektorielle Beziehung 1L = 1LW + 1LB aa der Verbraucher 6 zwischen den Phasenleitern 1 und 2 liegt, muß er auch zwischen diesen Phasenleitern 1 und 2 kompensiert werden. Dies geschieht mittels des ersten Stromrichters 11. Dieser verbraucht einen kompensierenden Ausgangsstrom 4, für den die Beziehung Ix= -ILB gilt. Die Kompensation des Blindstroms ILB läßt sich auch aus dem Zeigerdiagramm von Fig. 4 entnehmen. According to Fig. 3, the load current flowing through the consumer 6 can be Divide 1L into an active current ILW and a reactive current ILB. The vectorial one applies relationship 1L = 1LW + 1LB aa the consumer 6 between the phase conductors 1 and 2 must it can also be compensated between these phase conductors 1 and 2. this happens by means of the first converter 11. This consumes a compensating output current 4, for which the relationship Ix = -ILB applies. The compensation of the reactive current ILB leaves can also be taken from the phasor diagram of FIG.

Der verbleibende Wirkstrom ILW des Verbrauchers 6 wird mit Hilfe des zweiten und des dritten Stromrichters 12 bzw. 13 symmetriert. Der zweite Stromrichter 12 nimmt dazu einen kapazitiven Ausgangsstrom 4 und der dritte Stromrichter 13 nimmt dazu einen induktiven Ausgangsstrom 4 auf. Beide Ausgangsströme 4 und 4 sind dem Betrage nach gleich und so eingestellt (geregelt), daß sich gemäß Fig. 5 durch ihre geometrische Addition der Wirkstrom ILW ergibt. The remaining active current ILW of the consumer 6 is with the help of the second and third converters 12 and 13, respectively, are balanced. The second converter 12 takes a capacitive output current 4 and the third converter 13 takes an inductive output current 4 for this purpose. Both output streams 4 and 4 are dem Amount according to the same and so adjusted (regulated) that according to FIG. 5 by their geometric addition results in the active current ILW.

Bezüglich der Phasenleiter 1, 2 und 3 ergibt sich ein Stromsystem Il, 13, 13, das mit den Sternspannungen Ut, Uz, U3 in Phase ist. Man erhält also ein völlig symmetrisches, rein ohmisches Strom-Spannungs-System. Dieses resultierende symmetrische Dreiphasen-Stromsystem ergibt sich aus dem Zeigerdiagramm nach Fig. 6. A current system results with regard to phase conductors 1, 2 and 3 Il, 13, 13, which is in phase with the star voltages Ut, Uz, U3. So you get a completely symmetrical, purely ohmic current-voltage system. This resulting symmetrical three-phase power system results from the vector diagram according to Fig. 6th

Mit Hilfe der Fig. 7 bis 10 wird im folgenden eine zweite grundlegende Ausbildung der Einrichtung bei Betrieb nach einem zweiten Betriebsverfahren näher erläutert. With the help of FIGS. 7 to 10, a second basic one is described below Training of the facility when operating according to a second operating procedure in more detail explained.

Bei der Einrichtung nach Fig. 1 oder 2 wird nach den Fig. 7 bis 10 ebenfalls durch geeignete Pulsprogramme für die Stromrichter 11, 12, 13 sowohl die Amplitude als auch die Phasenlage der Grundschwingung 4,4,4 der dem Wechselspannungsnetz entnommenen oder eingespeisten Ströme ix, iy, i, verändert. In the device according to FIG. 1 or 2, according to FIGS. 7 to 10 also by suitable pulse programs for the converters 11, 12, 13 both the Amplitude as well as the phase position of the basic oscillation 4,4,4 of the AC voltage network withdrawn or fed in currents ix, iy, i, changed.

Während jedoch bei der Betriebsart nach den Fig. 3 bis 6 Wirkströme nicht benötigt werden, ist dies bei der Betriebsart nach den Fig. 7 bis 11 der Fall.However, while in the operating mode according to FIGS. 3 to 6 active currents are not required, this is the case in the operating mode according to FIGS.

Nach dem in Fig. 7 dargestellten Ersatzschaltbild ist wiederum ein einphasiger Verbraucher 6 vorgesehen, der einen ohmschen und einen induktiven Lastanteil besitzt. Dieser Verbraucher 6 ist wieder zwischen den Phasenleitern 1 und 2 angeschlossen. Der Laststrom 1L setzt sich auch hier vektoriell aus einem Wirkstrom ILW und einem Blindstrom ILB nach der Beziehung IL=ILW+ILB zusammen. According to the equivalent circuit shown in Fig. 7 is again a single-phase load 6 is provided, which has an ohmic and an inductive load component owns. This consumer 6 is again connected between the phase conductors 1 and 2. The load current 1L is also made up of an active current ILW and a vector Reactive current ILB according to the relationship IL = ILW + ILB together.

Die in den Zeigerdiagrammen der Fig. 8 bis 10 gezeigten Stromzeiger stellen wiederum jeweils die Lage und Amplitude der Grundschwingung 4, Iy, 4 der Ausgangsströme ir, y i, und der Lastströme ILW und ILB in Beziehung zu den verketteten Netzwechselspannungen Ul2, U23, U3l und den Netzwechselspannungen Ul, U2, U3 dar. The current phasors shown in the phasor diagrams in FIGS again represent the position and amplitude of the fundamental oscillation 4, Iy, 4 of the Output currents ir, y i, and the load currents ILW and ILB in relation to the concatenated AC line voltages Ul2, U23, U3l and the AC line voltages Ul, U2, U3.

Da der Verbraucher 6 voraussetzungsgemäß zwischen den beiden Phasenleitern 1 und 2 liegt, muß seine Blindleistung auch dort kompensiert werden. Since the consumer 6 is required between the two phase conductors 1 and 2, its reactive power must also be compensated there.

Die Kompensation des induktiven Blindstroms ILB geschieht mit Hilfe des ersten Stromrichters 11. Dieser verbraucht einen kompensierenden Blindstrom lXl, der bezüglich des Blindstroms ILB in der Amplitude gleich, in der Phase jedoch um 1800 verschoben ist.The compensation of the inductive reactive current ILB is done with the help of the first converter 11. This consumes a compensating reactive current lXl, which is the same in amplitude with respect to the reactive current ILB, but in phase postponed by 1800.

Es gilt also die Beziehung 41 = - 4B Die mit Hilfe dieses Blindstroms Ix1 vorgenommene Kompensation wird aus dem Zeigerdiagramm in Fig. 8 deutlich, das demjenigen in Fig. 4 entspricht.The relationship 41 = -4B applies with the help of this reactive current Ix1 compensation made is clear from the phasor diagram in Fig. 8, the corresponds to that in FIG.

Nach den Fig. 7 und 9 wird der verbleibende Wirkstrom ILW mit Hilfe des ersten Stromrichters 11 durch Einspeisen eines Wirkstroms 42 = 2/3 1LW auf den Wert 112 = l/3 - ILW reduziert. Der Wirkstrom 42 ist dabei in Phase mit der verketteten Netzwechselspannung U12, die zwischen den Phasenleitern 1 und 2 liegt. Aus geometrischen Gründen kann kein anderer Reduktionsfaktor als 1/3 gewählt werden. Nach den Fig. 7 und 9 wird zur Symmetrierung weiterhin mit Hilfe des zweiten Stromrichters 12 dem Wechselspannungsnetz 4 zwischen den Phasenleitern 2 und 3 ein Wirkstrom Iz3 = Iy entnommen. Gleichzeitig wird mit Hilfe des dritten Wechselrichters 13 dem Wechselspannungsnetz 4 zwischen den Phasenleitern 3 und 1 auch ein Wirkstrom I31 = 4 entnommen. Dabei gilt, daß die algebraische Addition Iy + Iz = IX2 immer erfüllt sein muß. Für die geometrische Addition gilt immer lX2=2 (Iy + 4). Der Wirkstrom 123 liegt dabei in Phase mit der verketteten Spannung U23, und der Wirkstrom I3s liegt in Phase mit der verketteten Spannung U3l. Die Beträge der drei Wirkströme 112, 123, I31 sind gleich groß. Es gilt demnach für die Beträge: 112 = 123 = 131 = l/3 ILW. Die negative geometrische Summe der beiden entnommenen Wirkströme I23, 13 ist daher gleich dem reduzierten Wirkstrom 1l2. According to FIGS. 7 and 9, the remaining active current ILW is calculated using of the first converter 11 by feeding an active current 42 = 2/3 1LW to the value 112 = l / 3 - ILW reduced. The active current 42 is in phase with the concatenated Mains AC voltage U12, which is between phase conductors 1 and 2. From geometric For reasons, no other reduction factor than 1/3 can be selected. According to Fig. 7 and 9 are still used for balancing with the aid of the second converter 12 an active current Iz3 to the alternating voltage network 4 between the phase conductors 2 and 3 = Iy taken. At the same time, with the help of the third inverter 13, the AC voltage network 4 an active current I31 = 4 is also taken between the phase conductors 3 and 1. Included it holds that the algebraic addition Iy + Iz = IX2 must always be fulfilled. For the geometric addition always applies lX2 = 2 (Iy + 4). The active current 123 is in Phase with the linked voltage U23, and the active current I3s is in phase with of the linked voltage U3l. The amounts of the three active currents 112, 123, I31 are same size. The following applies to the amounts: 112 = 123 = 131 = l / 3 ILW. The negative The geometric sum of the two active currents I23, 13 drawn is therefore equal to that reduced active current 1l2.

Die Wirkströme 132 123 131 sind hierbei nur fiktive Größen und daher nicht meßbar. Meßbar dagegen sind die Ströme Ii 2, 13 im Wechselspannungsnetz 4. The active currents 132 123 131 are only fictitious values and therefore not measurable. On the other hand, the currents Ii 2, 13 in the AC voltage network 4 can be measured.

Gemäß Fig. 10 ist eine geometrische Umrechnung möglich.According to FIG. 10, a geometric conversion is possible.

Als Ergebnis der Symmetrierung erhält man nach Fig. 10 ein völlig symmetrisches, rein ohmisches Strom-Spannungssystem. As a result of the balancing, a completely is obtained according to FIG. 10 symmetrical, purely ohmic current-voltage system.

Es sei noch erwähnt, daß die Einrichtung nach Fig. 1 oder 2 sich auch nur zum Kompensieren der Blindleistung eines symmetrischen Verbrauchers 6 verwenden läßt. Es wird dann ein symmetrisches, je nach Lastfall induktives oder kapazitives Stromsystem 4,4,4 in in das Wechselspannungsnetz 4 eingespeist. It should also be mentioned that the device according to FIG. 1 or 2 is also only use to compensate for the reactive power of a symmetrical consumer 6 leaves. It then becomes a symmetrical one, inductive or capacitive, depending on the load case Power system 4,4,4 fed into the AC voltage network 4.

Dieses Stromsystem besitzt zeitlich feste Nulldurchgänge der Grundschwingung lx, 4, 4 der einzelnen Ausgangsströme ix, iy, tz Die Amplitude dieser Grundschwingung 4, 4, 4 ist dabei durch Aussteuerung im Pulsprogramm der Stromrichter 11, 12, 13 einstellbar.This current system has temporally fixed zero crossings of the fundamental oscillation lx, 4, 4 of the individual output currents ix, iy, tz The amplitude of this fundamental oscillation 4, 4, 4 is the converter 11, 12, 13 by modulation in the pulse program adjustable.

Es sei auch noch darauf hingewiesen, daß sich die Einrichtung nach Fig. 1 oder 2 auch allein zur Symmetrierung eines unsymmetrischen Verbrauchers 6 verwenden läßt. Hierzu wird mit Hilfe der Stromrichter 11, 12, 13 ein symmetrisches Strom-Gegensystem in das Wechselspannungsnetz 4 eingespeist. Bei dieser Betriebsart muß die Phasenlage der Ausgangsströme ix, iy, iz über einen Bereich von 360° el veränderbar sein. Dies ist möglich durch zeitliche Verschiebung des gesamten gewählten Pulsprogramms gegenüber dem festliegenden Verlauf der Netzwechselspannung. It should also be noted that the facility is after 1 or 2 also solely for balancing an asymmetrical consumer 6 lets use. For this purpose, with the help of the converters 11, 12, 13 a symmetrical Current negative system fed into the AC voltage network 4. In this operating mode the phase position of the output currents ix, iy, iz must be over a range of 360 ° el be changeable. This is possible by postponing the entire selected Pulse program compared to the fixed course of the mains alternating voltage.

Die Amplitude des eingespeisten Strom-Gegensystems ist dabei durch die Aussteuerung im Pulsprogramm einstellbar.The amplitude of the fed-in negative current system is through the modulation can be set in the pulse program.

Das Pulsprogramm für die Stromrichter 11, 12, 13 kann in allen obenerwähnten Betriebsarten so gewählt werden, daß sich für die unerwünschten Stromoberschwingungen ein Minimum ergibt. Pulsbreitenmodulation ist möglich. Weiterhin können auch höherpulsige Stromrichter- und Transformatorschaltungen eingesetzt werden. The pulse program for the converters 11, 12, 13 can be used in all of the above Operating modes are chosen so that there are unwanted current harmonics results in a minimum. Pulse width modulation is possible. Furthermore, higher-pulsed Converter and transformer circuits are used.

Im Prinzip lassen sich bei den Stromrichtern 11, 12, 13 zwei grundsätzlich verschiedene Pulsverfahren anwenden. Diese Pulsverfahren sind in den Zeitdiagrammen der Fig. 11 und 12 dargestellt. Es sind jeweils die Ausgangsströme iy, ix, 4 der Stromrichter 11, 12 bzw. 13 aufgezeichnet. Für die folgende Betrachtung ist als Beispiel der erforderliche Ausgangsstrom ix als Null, der erforderliche Ausgangsstrom 4 als induktiv und der erforderliche Ausgangsstrom 4 als kapazitiv angenommen worden. In principle, the converters 11, 12, 13 can basically be two use different pulse procedures. These pulse procedures are in the timing diagrams 11 and 12 shown. There are each the output currents iy, ix, 4 of the Converter 11, 12 and 13 respectively. For the following consideration as an example, the required output current ix is considered to be zero, the required Output current 4 as inductive and the required output current 4 as capacitive has been accepted.

Nach Fig. 11, erstes Diagramm, wird der Ausgangsstrom 4 des zweiten Stromrichters 12 zwischen der positiven und negativen Richtung hin- und hergeschaltet. Das bedeutet, daß die steuerbaren Ventile A, Bund C, D nach Fig. 1 immer paarweise gezündet und gelöscht werden. Pro Ventilpaar A bis D ergeben sich in jeder Periode drei Löschvorgänge. In diesem ersten Diagramm ist auch die verkettete Spannung u23 zwischen den Phasenleitern 2 und 3 eingezeichnet. According to Fig. 11, first diagram, the output current 4 of the second Converter 12 switched back and forth between the positive and negative direction. This means that the controllable valves A, Bund C, D according to FIG. 1 are always in pairs ignited and extinguished. For each pair of valves A to D result in each period three deletes. This first diagram also shows the line-to-line voltage u23 drawn between the phase conductors 2 and 3.

Pro Halbperiode sind zwei Anstiegsflanken des Ausgangsstroms 4 gleichzeitig gegensinnig und symmetrisch zur Stelle des Scheitelwerte,s verschiebbar. Two rising edges of the output current 4 are simultaneous per half cycle in opposite directions and symmetrically to the point of the peak value, s can be moved.

Die Möglichkeit zur Aussteuerung ist im ersten Diagramm durch horizontale Pfeile angedeutet. Die Aussteuerung bestimmt, ob ein kapazitiver oder ein induktiver Ausgangsstrom 4 vorliegt. Nach dem ersten Diagramm eilt die verkettete Netzwechselspannung u23 der Grundschwingung 4 des Ausgangsstroms 4 um 90" el voraus. Die Aussteuerung ist also induktiv.The possibility of modulation is in the first diagram through horizontal Arrows indicated. The modulation determines whether a capacitive or an inductive one Output current 4 is present. According to the first diagram, the line-to-line AC voltage rushes u23 ahead of the fundamental 4 of the output current 4 by 90 "el. The modulation is therefore inductive.

Beim zweiten Diagramm von Fig. 11 eilt dagegen der Ausgangsstrom z des dritten Stromrichters 3 der zugehörigen verketteten Netzwechselspannung U3 um 90" voraus. Die Aussteuerung ist demzufolge kapazitiv. In the second diagram of FIG. 11, on the other hand, the output current rushes z of the third converter 3 of the associated concatenated AC mains voltage U3 by 90 "ahead. The level control is therefore capacitive.

Beim dritten Diagramm von Fig. 11 schließlich ist die Grundschwingung 4 des Ausgangsstroms in des ersten Stromrichters 11 gleich Null. Der Ausgangsstrom ix besteht dann pro Periode aus drei positiven und drei negativen Strom-Zeit-Impulsen, die sich gegenseitig abwechseln. Finally, in the third diagram of FIG. 11, there is the fundamental oscillation 4 of the output current in the first converter 11 is zero. The output current ix then consists of three positive and three negative current-time pulses per period, which alternate with each other.

Die in Fig. 11 dargestellte Möglichkeit zum Betrieb der Umrichter 11, 12, 13 hat den Vorzug, daß die Ausgangsströme ix, iy, iz stetig vom kapazitiven in den induktiven Bereich verstellt werden können. Dazu ist nur eine symmetrische gegenseitige Verschiebung der Anstiegs- und Abfallflanken in Richtung der eingezeichneten Pfeile erforderlich. Bei dieser Betriebsart können sich aber starke Oberschwingungen mit niederen Ordnungszahlen ergeben. Die bei dieser Be- triebsart entstehenden Oberschwingungen der dritten Ordnung heben sich nur bei ganz bestimmten Aussteuerungswerten auf. The possibility shown in Fig. 11 for operating the converter 11, 12, 13 has the advantage that the output currents ix, iy, iz continuously vary from the capacitive can be adjusted in the inductive range. To do this, there is only one symmetrical mutual displacement of the rising and falling edges in the direction of the one shown Arrows required. In this operating mode, however, strong harmonics can occur with lower ordinal numbers. The at this harmonics generated by the drive mode of the third order cancel each other out only at very specific levels.

In Fig. 12 ist das zweite Pulsverfahren für die Stromrichter 11, 12, 13 veranschaulicht. Hierbei ist zwar keine stetige Verstellung zwischen dem kapazitiven und dem induktiven Bereich-wie beim Verfahren in Fig. 11-, wohl aber die Erzeugung eines Ausgangsstroms Null ohne Oberschwingungen möglich. In Fig. 12, the second pulse method for the converters 11, 12, 13 illustrated. There is no constant adjustment between the capacitive and the inductive area - as in the method in FIG. 11 - but certainly the generation of a zero output current without harmonics is possible.

Nach dem ersten Diagramm von Fig. 12 schaltet der zweite Stromrichter 12 den Ausgangsstrom 4 zwischen positiver Stromrichtung, Strom Null und negativer Stromrichtung hin und her. According to the first diagram in FIG. 12, the second converter switches 12 the output current 4 between positive current direction, current zero and negative Current direction back and forth.

Im ersten Diagramm von Fig. 12, bei dem der Ausgangsstrom 4 pro Periode aus zwei nebeneinanderliegenden positiven und zwei nebeneinanderliegenden negativen Strom-Zeit-Flächen jeweils steuerbarer Breite besteht, eilt die Grundschwingung des Ausgangsstroms 4 gegenüber der zugehörigen verketteten (nicht eingezeichneten) Netzwechselspannung u23 um einen Phasenwinkel 90" nach. Der Stromrichter 12 nimmt somit einen induktiven Ausgangsstrom ix auf. In the first diagram of FIG. 12, in which the output current is 4 per period from two adjacent positive and two adjacent negative There is current-time areas of controllable width in each case, the fundamental oscillation rushes of the output current 4 compared to the associated concatenated (not shown) AC line voltage u23 by a phase angle 90 ". The converter 12 takes thus an inductive output current ix.

Im zweiten Diagramm von Fig. 12 ist der Ausgangsstrom 4 des dritten Stromrichters 13 dargestellt. In the second diagram of Figure 12, the output current 4 is the third Converter 13 shown.

Er zeigt in seinem zeitlichen Verlauf dasselbe Aussehen wie der Ausgangsstrom i> jedoch demgegenüber eine Phasenverschiebung. Hierbei ist die Zuordnung der einzelnen Zünd- und Löschzeitpunkte zur (nicht eingezeichneten) verketteten Netzwechselspannung u3l so vorgenommen, daß der Ausgangsstrom iz kapazitiv ist.In the course of its time it shows the same appearance as the output current i> however, on the other hand, a phase shift. The assignment of the individual ignition and extinguishing times for the (not shown) chained AC mains voltage u3l made so that the output current iz is capacitive.

Im dritten Diagramm von Fig. 12 schließlich wird vom ersten Stromrichter 11 ein Ausgangsstrom lx gleich Null erzeugt, während die anderen Stromrichter 12, 13 trotz Reihenschaltung in Betrieb sind. Dies geschieht dadurch, daß zwei miteinander direkt in Reihe geschaltete Ventile dieses ersten Stromrichters 11 gleichzeitig gezündet werden. Für den Fall, daß dadurch eine zu große einseitige thermische Belastung zu befürchten ist, kann so vorgegangen werden, daß dieses Ventilpaar abwechselnd mit dem benachbarten, parallel geschalteten Ventilpaar gezündet wird. Die thermische Belastung verteilt sich dann auf die beiden Ventilpaare. Finally, in the third diagram of FIG. 12, the first converter 11 generates an output current lx equal to zero, while the other converters 12, 13 are in operation despite being connected in series. This is done by putting two together Valves of this first converter 11 connected directly in series at the same time be ignited. In the event that this results in too great a one-sided thermal load is to be feared, the procedure can be that this pair of valves alternately is ignited with the adjacent pair of valves connected in parallel. The thermal The load is then distributed over the two pairs of valves.

Claims

Claims: 1. Device for compensating the reactive power a consumer that is fed from a multi-phase AC voltage network, and / or to reduce the asymmetry in this AC voltage network, with a Number of individually controllable converters, each between two different Phase conductors of the AC voltage network are connected, characterized in that that each converter (11, 12, 13) has an AC voltage side assigned to the two Phase conductor (1, 2, 3) connected self-commutated power converter is whose Controllable, forcibly erasable valves (A to D) in a single-phase bridge circuit are arranged that between the AC voltage side outputs of the individual Converter (11, 12, 13) and the AC voltage network (4) each have a transformer (14, 15, 16) is arranged that the individual converters (11, 12, 13) on the DC side are connected to each other in series that to the terminals (17, 18) of the series circuit the converter (11, 12, 13) has a direct current source (20) for feeding in a constant Direct current (Id) is connected, and that each individual converter (11, 12, 13) a control device (31, 32, 33) is assigned with which both the amplitude as well as the phase position of the fundamental oscillation related to the mains AC voltage of the output current (ix, jy z) of the converter (11,12,13) is adjustable (Flg. 1 and 2).

2. Device according to claim 1, characterized in that as a direct current source (20) a line-commutated converter (21) is provided on the AC voltage side to the AC voltage network (4) and on the DC side via a smoothing choke (23) to the connection terminals (17, 18) of the series connection of the converters (11, 12, 13) is connected, and that the line-commutated converter (21) in a current control circuit (25, 27) is regulated to a constant output current (I,)) (Fig. 1).

3. Device according to claim 1, characterized in that as a direct current source (20) a choke coil (36) is provided, which over the individual power converter (11, 12, 13) fed from the alternating voltage network (4) with constant direct current (Id) is (Fig. 2).

4. Device according to one of claims 1 to 3 for one only between consumers connected to two phase conductors of a three-phase AC voltage network, characterized in that a first, to the same phase conductor (1, 2) as the Consumer (6) connected converter (11) solely to compensate for the reactive current (alb) of the consumer (6) is provided, and that a second and third, respectively converters connected to another pair (2, 3; 3, 1) of phase conductors (1,2,3) (12, 13) for receiving a capacitive or inductive current (Iys 4) and thereby are provided jointly for balancing the consumer (6) (Fig. 3 to 6).

5. Device according to claim 4 for one between three phase conductors a three-phase AC voltage network connected three-phase consumers, characterized in that the control means (31, 32, 33) of each between converter (11, 12, 13) connected to a pair of phase conductors (1, 2, 3) acted upon is a) with a first control signal component for the compensation the reactive current of the consumer (6) between this pair (z. B. 1, 2) of phase conductors is provided, b) with a second control signal component for the setting a capacitive current is provided, which current is used to balance the consumer (6) contributes to another pair (e.g. 2, 3) of phase conductors, and c) with a third control signal component for setting an inductive current is provided, which current in turn for balancing the consumer (6) with respect to of the remaining pair (e.g. 1, 3) of phase conductors is provided.

6. Device according to one of claims 1 to 3 for one only between consumers connected to two phase conductors of a three-phase AC voltage network, characterized in that a first, to the same phase conductor (1, 2) as the Consumer (6) connected converter (11) to compensate for the reactive current (alb) and for feeding an active current (in2) into the AC voltage network (4) is provided, and that a second and third converter (12, 13) each for Withdrawal of active currents (4 4) of equal magnitude are provided, with the negative geometric sum of the drawn active currents (Iy, 4) is equal to the active current (1Lw) of the consumer (6), reduced by that fed in from the first converter (11) Active current (in2) and where is the algebraic sum of the active currents fed in (1,4) equal in amount to the active current fed in by the first converter (11) (in2) is (Figs. 7 to 10).

7. Device according to claim 6 for one between three phase conductors three-phase loads connected to a three-phase AC voltage network, characterized in that the control means (31,32, 33) of each between converter (11, 12, 13) connected to a pair of phase conductors (1, 2, 3) acted upon is a) with a first control signal component for the compensation the reactive current of the consumer (6) between this pair (z. B. 1, 2) of phase conductors and provided for feeding an active current into the AC voltage network (4) is, b) with a second control signal component, which is used to set the active current it is provided which active current for balancing the consumer (6) with respect to another pair (e.g. 2, 3) of phase conductors contributes, and c) with a third Control signal component that is provided for setting the active current, which active current again to balance the consumer (6) with respect to the remaining pair (e.g. B. 1.3) of phase conductors is provided.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that that for setting an output current (ix, iy, iz) with a fundamental equal to Zero alternating diagonal valves (A, B and C, D) of a converter (11, 12, 13) with a frequency equal to three times the mains frequency or an integer Multiples of this are ignited (Fig. 11).

9. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that that for setting an output current (ix, iy, z) equal to zero two with each other Valves connected directly in series (A, D or C, B) of the relevant converter (e.g. 12) are conductive at the same time.

10. Device according to claim 9, characterized in that each alternating two valves connected directly in series (A, D, and C, B) of the relevant converter (e.g. 12) are conductive at the same time.

The invention relates to a device for compensation the reactive power of a consumer from a multi-phase AC voltage network is fed, and / or to reduce the asymmetry in this AC voltage network, with a number of individually controllable converters, each between two different phase conductors of the AC voltage network are connected.