DE2730010C2 - Circuit arrangement for generating reactive currents that can be changed quickly according to size and curve shape - Google Patents

Circuit arrangement for generating reactive currents that can be changed quickly according to size and curve shape

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung nach Größe und Kurvenform schnell veränderbarer Blindströme gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a circuit arrangement for generating according to size and curve shape rapidly variable reactive currents according to the preamble of claim 1.

Die Erfindung findet Anwendung in der Leistungselektronik, insbesondere bei stromrichtergespeisten Antrieben mit induktiven Verbrauchern.The invention is used in power electronics, in particular in the case of power converters Drives with inductive loads.

Eine solche Schaltungsanordnung zur Erzeugung nach Größe und Kurvenform schnell veränderbarer Blindströme ist aus der DE-AS 23 00 445 bekannt. Bei bekannten Verfahren zum Betrieb einer Blindleistung erzeugenden Anordnung sind zwei gleichstromseitig über eine Glättungsdrossel verbundene Stromrichter vorgesehen, die mit verschiedenen Steuerwinkeln gesteuert werden, deren Summe stets um einen vorgegebenen Winkelbetrag kleiner ist als 180°. Die Ströme der Transformator-Primärwicklungen können jedoch nichtSuch a circuit arrangement for generating size and curve shape can be changed quickly Reactive currents is known from DE-AS 23 00 445. In known methods for operating a reactive power The generating arrangement are two converters connected on the DC side via a smoothing choke provided, which are controlled with different control angles, the sum of which is always a predetermined Angular amount is less than 180 °. However, the currents of the transformer primary windings cannot

unabhängig voneinander durch Mehrstufen-Steuerung vorgegebenen Sollwerten angenähert werden.can be approximated independently of one another by multi-stage control predetermined setpoints.

Aus der DE-AS 2247 819 ist eine Symmetrierungseinrichtung für ein Drehstromnetz bekannt, bei der ein an das Drehstromnetz angeschlossener netzgeführter Stromrichter über eine Glättungsdrossel einen selbstgeführten Stromrichter mit eingeprägtem Gleichstrom speist Der selbstgeführte Stromrichter liegt mit vertauschter Phasenfolge am Drehstromnetz. Zum Betrieb werden Meßeinrichtungen für die mit- und gegenläufigen Kompetenten von Spannungen und Ströme benötigt, aus denen die notwendigen Sollwerte, z. B. für die Phasenlage der vom Gegensystem-Stromrichter zu liefernden Ströme, bestimmt werden. Diese Meß- und Berechnungsverfahren benötigen zu lange Bearbeitungszeiten und haben sich in der Praxis nicht bewährt. »From DE-AS 2247 819 a balancing device for a three-phase network is known in which a line-commutated converter connected to the three-phase network feeds a self-commutated converter with impressed direct current via a smoothing choke. For operation measuring devices are required for the concurrent and opposing components of voltages and currents from which the necessary setpoints, e.g. B. for the phase position of the currents to be supplied by the negative sequence converter. These measuring and calculation methods require processing times that are too long and have not proven themselves in practice. »

Aus dem Sonderdruck aus der Siemens-Zeitschrift, 47. Jahrgang, Heft 10, OkU 1973, Seiten 699 bis 711 ist die Booster-Stromversorgung CERN in Genf bekannt Die dort beschriebene Stromrichteranordnung wird zur blindleistungsarmen Speisung von Magnetspulen und zur Restkompensation von vorhersehbaren, symmetrischen Blindströmen eingesetzt.From the special print from the Siemens magazine, volume 47, issue 10, OkU 1973, pages 699 to 711 is the booster power supply CERN known in Geneva The converter arrangement described there is used for Low reactive power supply of magnet coils and for residual compensation of predictable, symmetrical ones Reactive currents used.

Eine weitere bekannte Schaltungsanordnung zur Symmetrierung unsymmetrischer Wirkleistungsbelastung in Versorgungsnetzen und zur Kompensierung von Blindleistungsbelastung weist zum Zuschalten oder Freischalten der Sekundärwicklungen des Stromrichtertransformators zwangskommutierte Halbleiterventile auf (DE-OS 23 29 287). Der Stromrichtertransformator ist als Streutransformator ausgebildet Vorteilhaft wird im bekannten Fall daher die primäre Speisespannung einmal durch den Streutransformator in eine vom Steller zu schaltende Spannung von relativ geringer Größe umgewandelt, und zum anderen dient der Streutransformator zur Erzeugung einer induktiven Stromkomponente. Another known circuit arrangement for balancing asymmetrical active power loads in supply networks and to compensate for reactive power load points to connection or Activation of the secondary windings of the converter transformer forcibly commutated semiconductor valves on (DE-OS 23 29 287). The converter transformer is advantageously designed as a leakage transformer is therefore in the known case, the primary supply voltage once through the leakage transformer in one of the The converter converts the voltage to be switched to a relatively small size, and on the other hand the leakage transformer is used to generate an inductive current component.

Zur Kompensation und Symmetrierung schnell veränderlicher Blindströme ist weiterhin bereits eine Anordnung vorgeschlagen worden (P 26 44 682.2), die aus <to einem selbstgeführten Stromrichter, Vierquadrantensteller genannt, besteht und einem dreiphasigen Kondensator, der vorzugsweise so bemessen wird, daß die Ströme der drei Kondensatorphasen jeweils etwa halb so groß sind wie der größte in der betreffenden Phase zu kompensierende Verbraucherstrom. Gemäß dem älteren Vorschlag wird der Wirkanteil der Ströme des Stromrichter-Kompensationsstellgliedes durch dessen Wirkleitwert-Sollwert bestimmt. Als Sollwert für die Blindströme des Kompensationsstellgliedes werden direkt und ohne Verzögerung die Summenmomentanwerte der Ströme der Verbraucher und eines zu diesen parallelen dreiphasigen Kondensators gemessen und um den Wirkanteil des Mitsystems der Verbraucherströme vermindert, wobei der Wirkanteil mittels eines Wirkleitwert-Umformers durch automatische Multiplikation einer dem Wirkleitwert des Verbrauchers proportionalen Größe mit Größen, die dem Zeitverlauf der Spannungen des Drehstromnetzes proportional sind, generiert wird. Die Größe der Sollwerte für den Wirk- bo leitwert des Konipensationsstellgliedes bzw. derjenigen für die als Kompensationsstellglied eingesetzten Vierquadrantensteller wird durch eine Einrichtung zur Regelung der mittleren Spannung auf der Gleichstromseite der Vierquadrantensteller bestimmt. Der für diese Schaltungsanordnung notwendige Meßwertumformer ist in einem weiteren älteren Vorschlag angegeben (P 26 57 168.6).There is also an arrangement for compensating and balancing rapidly changing reactive currents has been proposed (P 26 44 682.2), which from <to a self-commutated converter, called a four-quadrant converter, and a three-phase capacitor, which is preferably dimensioned so that the currents of the three capacitor phases are each about half are as large as the largest consumer current to be compensated for in the relevant phase. According to the elder The proposal is the active component of the currents of the converter compensation actuator through the latter Real conductance setpoint determined. As a setpoint for the reactive currents of the compensation actuator are directly and without delay the total instantaneous values of the currents of the consumers and one to them parallel three-phase capacitor and measured by the active component of the positive sequence system of the consumer currents reduced, with the active component by means of an effective conductance converter through automatic multiplication a variable proportional to the conductance of the consumer with variables that correspond to the time course of the Voltages of the three-phase network are proportional, is generated. The size of the setpoints for the active bo conductance of the configuring actuator or that of the four-quadrant actuator used as a compensation actuator is by means of a device for regulating the mean voltage on the direct current side the four-quadrant regulator determines. The transducer required for this circuit arrangement is given in another older proposal (P 26 57 168.6).

Zum Aufbau eines selbstgelführten Stromrichters werden als steuerbare Stromrichterventile Thyristoren mit besonders niedrigen Freiwerdezeiten benötigt die bei der Fertigung nur mit vergleichsweise geringen Stückzahlen anfallen. Für Kompensationsanlagen großer Leistung kann es daher von Vorteil sein, netzgeführte Stromrichter zu verwenden, weil dann die Anforderungen an die Freiwerdezeit der Thyristoren erheblich geringer sind. To set up a self-guided converter, thyristors with particularly short release times are required as controllable converter valves, which are only produced in comparatively small numbers during manufacture. For large-capacity compensation systems, it can therefore be advantageous to use line-commutated converters, because the requirements for the release time of the thyristors are then considerably lower.

Es ist bereits bekannt mit zwei netzkommutierten steuerbaren Brückenstromrichteirn, die gleichstromseitig über zwei Drosselspulen in Reihe geschaltet sind und von denen der eine Brückenstromrichter im Gleichrichterbereich, z. B. mit einem Steuerwinkel von a = 75°, und der andere Stromrichter im Wechselrichterbereich, beispielsweise mit einem Steuerwinkel a = 105°, arbeitet, eine bestimmte gewünschte Blindleistung an ein Wechselstromnetz abzugeben und dabei auch den Oberwellengehalt durch Lieferung entsprechender Ströme zu reduzieren (DE-AS 22 01 800). Auch in diesem bekannten Fall stellt eine parallel an das Wechselstromnetz angeschlossene dreiphasige Kondensatorbatterie kapazitive Blindleistung zur Verfügung. Die Stromrichterventile sind im bekannten Fall unmittelbar an das Wechselstromnetz angeschlossen, so daß sie entsprechend zu bemessen sind.It is already known to have two mains-commutated controllable bridge converters which are connected in series on the DC side via two choke coils and of which one bridge converter is in the rectifier area, e.g. B. with a control angle of a = 75 °, and the other converter in the inverter area, for example with a control angle a = 105 °, works to deliver a certain desired reactive power to an alternating current network and also to reduce the harmonic content by supplying corresponding currents (DE -AS 22 01 800). In this known case, too, a three-phase capacitor bank connected in parallel to the alternating current network provides capacitive reactive power. In the known case, the converter valves are connected directly to the alternating current network, so that they must be dimensioned accordingly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung nach Größe und Kurvenform schnell veränderbarer Blindströme der eingangs genannten Art anzugeben, die es ermöglicht, die drei Ströme der Transformator-Primärwicklungen unabhängig voneinander durch Mehrstufen-Steuerung vorgegebenen Sollwerten anzunähern.The invention is based on the object of a circuit arrangement for generating according to size and Specify curve shape of rapidly variable reactive currents of the type mentioned above, which enables the three currents of the transformer primary windings independently of one another through multi-stage control to approximate specified setpoints.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.This object is achieved by the features characterized in claim 1.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß Blindströme geliefert werden können, die einem vorgegebenen Sollwert schnell und mit guter Näherung folgen. Es können Stromrichterventile, insbesondere Thyristoren eingesetzt werden, deren Freiwerdezeiten nicht extrem niedrig sein müssen.The advantages that can be achieved with the invention are in particular that reactive currents are supplied that follow a given setpoint quickly and with a good approximation. Converter valves, in particular thyristors are used, the release times of which do not have to be extremely short.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous refinements of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing explained. It shows

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit Einphasen-Brückenschaltung und Steuer- sowie Regelungseinrichtung, wobei nur die Ausführung Ifür eine Phase dargestellt ist,1 shows a circuit arrangement with a single-phase bridge circuit and control and regulating device, where only the version I is shown for one phase,

Fig.2 Zeitverläufe der Ströme und Spannungen in der Schaltung gemäß F i g. 1,Fig. 2 Time curves of the currents and voltages in the circuit according to FIG. 1,

Fig.3 eine Ausführungsform der Schaltungsanordnung mit dreiphasigen Sekundärwicklungen in Sternschaltung und mit an dieselben angeschlossenen Drehstrombrückenschaltungen und3 shows an embodiment of the circuit arrangement with three-phase secondary windings in star connection and with three-phase bridge circuits connected to the same and

Fig.4 Zeitverläufe von Strömen und Spannungen der Schaltungsanordnung nach F i g. 3.Fig. 4 Time curves of currents and voltages the circuit arrangement according to FIG. 3.

In F i g. 1 ist eine Phase der Schaltungsanordnung dargestellt, wobei ein Stromrichtertransformator beispielsweise vier gleiche Sekundärwicklungen 1 bis 4 und eine Primärwicklung 5 aufweist. Die Primärwicklung 5 liegt mit den weiteren nicht dargestellten Primärwicklungpn des Stromrichtertransformators in Dreieckschaltung. Parallel zur Primärwicklung 5 liegt ein Kondensator 6, der so bemessen wird, daß sich bei Anschluß an die Netzspannung ein Strom ergibt, dessen Scheitelwert etwa so groß ist wie der größte Augenblickswert des zuIn Fig. 1 shows a phase of the circuit arrangement, with a converter transformer for example has four identical secondary windings 1 to 4 and one primary winding 5. The primary winding 5 is in delta connection with the other primary windings (not shown) of the converter transformer. In parallel with the primary winding 5 is a capacitor 6, which is dimensioned so that when connected to the Mains voltage results in a current whose peak value is about as large as the greatest instantaneous value of the closed

kompensierenden Stromes. An die vorzugsweise gleichen Sekundärwicklungen 1 bis 4 sind in Einphasen-Brückenschaltung vier Ventilsätze angeschlossen mit Stromrichterventilen der Ventilstrecken 11; 13; 14; 16 und 21; 23; 24; 26; und 31; 33;34; 36 sowie 41; 43; 44; 46. Vier gleiche auf der Gleichstromseite der Einphasenstromrichter angeschlossene Glättungsdrosselwicklungen 10; 20; 30 und 40 können auf einem gemeinsamen Eisenkern angeordnet werden. Alle vier Einphasenstromrichter werden gleichstromseitig in Reihe geschaltet und bilden gemeinsam einen Kurzschlußkreis.compensating current. The secondary windings 1 to 4, which are preferably the same, are in a single-phase bridge circuit four valve sets connected with converter valves of the valve sections 11; 13; 14; 16 and 21; 23; 24; 26; and 31; 33; 34; 36 and 41; 43; 44; 46. Four equal smoothing inductor windings connected to the direct current side of the single-phase converter 10; 20; 30 and 40 can be arranged on a common iron core. All four single-phase converters are connected in series on the DC side and together form a short circuit.

Die Steuerungseinrichtung für diese Schaltungsanordnung besteht aus einem Sollwertgeber 50, dessen Ausgang 50a mit dem Ausgangssignal iqwn mit einer Vergleichsstelle 51 verbunden ist. Die Vergleichsstelle 5! ist ausgangsseitig an eine Einrichtung zur Ventilüberwachung und -steuerung 54 angeschlossen. Diese Einrichtung 54 überwacht über eine Meßeinrichtung 55 Strom und Spannung jeder Ventilstrecke, z. B. Eingänge 11a und 11f>, und bildet zum anderen über einen entsprechenden Steuersatz die Steuerbefehle für die Ventile 11,13,14,16 und 21, 23, 24,26 und 31,33,34,36 sowie 41, 43, 44, 46. Derartige Einrichtungen sind in anderen Zusammenhängen allgemein bekannt, z. B. aus der DE-OS 24 41 962 eine Einrichtung zur Überwachung der Sperrspannung, allerdings ausschließlich zum Thyristorschutz im Zusammenhang einer HGÜ-Anlage.The control device for this circuit arrangement consists of a setpoint generator 50, the output 50a of which is connected to the output signal i qw n with a reference junction 51. The comparison junction 5! is connected on the output side to a device for valve monitoring and control 54. This device 54 monitors the current and voltage of each valve section via a measuring device 55, e.g. B. inputs 11a and 11f>, and on the other hand, forms the control commands for the valves 11, 13, 14, 16 and 21, 23, 24, 26 and 31, 33, 34, 36 as well as 41, 43, 44 via a corresponding tax rate , 46. Such devices are well known in other contexts, e.g. B. from DE-OS 24 41 962 a device for monitoring the reverse voltage, but only for thyristor protection in connection with an HVDC system.

Weiterhin ist ein Regelkreis mit einem Gleichstromregler 60 vorgesehen, der den über einen Meßwertaufnehmer 61 erfaßten Gleichstrom id konstant hält und bei Differenzen zwischen Soll — IaiOii und Istwert id des Gleichstromes vorzeichenrichtig einen Wirkstromsollwert ksoii vorgibt, der dem von der Blindstromregelung abgeleiteten Sollwert /,„s für den Strom in der Primärwicklung 5 des Stromrichtertransformators hinzugefügt wird. Der Wert des Gleichstromes ist so groß zu wählen, daß bei symmetrischer Aussteuerung aller Ventilstrekken 11 ... 46 der Strom ;, in der Primärwicklung 5 etwa so groß ist wie der Scheitelwert des Kondensatorstromes. Furthermore, a control circuit with a direct current regulator 60 is provided which keeps the direct current id recorded by a transducer 61 constant and, in the event of differences between the setpoint - I aiO ii and the actual value i d of the direct current, specifies an active current setpoint ksoii with the correct sign, which corresponds to the setpoint value derived from the reactive current control / , "S is added for the current in the primary winding 5 of the converter transformer. The value of the direct current is to be selected so large that with symmetrical control of all valve sections 11 ... 46 the current;, in the primary winding 5 is about as large as the peak value of the capacitor current.

Nachfolgend soll die Wirkungsweise der gesamten Schaltungsanordnung bei der näherungsweisen Erzeugung eines gewünschten Blindstromverlaufes am Beispiel von F i g. 2 näher erläutert werden.The following is the mode of operation of the entire circuit arrangement in the approximate generation a desired reactive current curve using the example of FIG. 2 will be explained in more detail.

Kurve 1 stellt die sinusförmig verlaufende Spannung Urs dar, die Kurve 2 den durch die übergeordnete Kompensations-Steuereinrichtung 50 vorgegebenen Sollwert iqsou des von der Transformator-Wicklung 5 aufzunehmenden Stromes. Fließt bei einer Stromrichterbrükke der Gleichstrom id über zwei diagonal gegenüberliegende Ventile, z. B. 13 und 11. so fließt der Gleichstrom /j such über die zu^ehöri^e Sekundärwicklung z. B 1 des Transformators, was einen entsprechenden Strom /, in der Primärwicklung 5 zur Folge hat. Fließt der Gleichstrom id dagegen im sogenannten Freilaufbetrieb über zwei benachbarte, mit demselben Transformatoranschluß verbundene Ventile, ζ B. 13 und 14, so bleibt die zugehörige Transformatorwicklung, z. B. 1, stromlos und leistet daher auch keinen Beitrag zum Primärstrom iq. Bei konstantem Gleichstrom id sind daher unter Berücksichtigung des Vorzeichens neun verschiedene Werte von —100% bis +100% für den Strom iq der Primärwicklung 5 möglich, je nachdem wieviele der vier Brücken sich gerade im Freilaufbetrieb befinden. Soll in der Primärwicklung 5 der größte Strom iq mit 100% bezeichnet, fließen, darf keine Brücke im Freilauf arbeiten. Arbeiten dagegen alle Brücken im Freilauf, beträgt der Primär.strom 0%.Curve 1 represents the sinusoidal voltage Urs , curve 2 the setpoint value i qso u, predetermined by the higher-level compensation control device 50, of the current to be absorbed by the transformer winding 5. In the case of a converter bridge, the direct current id flows through two diagonally opposite valves, e.g. B. 13 and 11. so the direct current / j such flows through the secondary winding to be z. B 1 of the transformer, which results in a corresponding current /, in the primary winding 5. If, however, the direct current id flows in so-called free-wheeling mode via two adjacent valves connected to the same transformer connection, e.g. 13 and 14, the associated transformer winding, e.g. B. 1, currentless and therefore makes no contribution to the primary current iq. With a constant direct current id , taking the sign into account, nine different values from -100% to + 100% are possible for the current i q of the primary winding 5, depending on how many of the four bridges are currently in free-wheeling mode. If the greatest current i q , designated 100%, is to flow in the primary winding 5, no bridge must be free-running. On the other hand, if all bridges work in freewheeling mode, the primary current is 0%.

In Fig. 2 sind die möglichen Werte des Primärstromes iq als dünne Parallelen zur Zeitachse eingetragen. Zu Beginn des dargestellten Zeitinvervalls ist der Stromsollwert iqsoii nur klein. Der Stromistwert (stark ausgezogene Stufenkurve 3) beträgt 0%; alle Brücken arbeiten im Freilauf, leitend sind die Ventile 13; 14 und 23; 24 und 33; 34 und 43; 44. Im unteren Teil von F i g. 2 ist der leitende Zustand eines Ventils durch eine durchgezogene Linie gekennzeichnet. Beginn und Ende desIn FIG. 2, the possible values of the primary current i q are plotted as thin parallels to the time axis. At the beginning of the time interval shown, the current setpoint i qso ii is only small. The actual current value (strongly extended step curve 3) is 0%; all bridges work in freewheeling mode, the valves 13 are conductive; 14 and 23; 24 and 33; 34 and 43; 44. In the lower part of FIG. 2, the conductive state of a valve is indicated by a solid line. Beginning and end of the

ίο Leitzustandes sind durch Querstriche hervorgehoben. Im Zeitpunkt a überschreitet der Sollwert iqmn des Primärstromes iq die Schaltgrenze + 12,5% die mitten zwischen den möglichen Istwerten des Primärstromes iq von 0% und 25% liegt. Dies kann durch den Vergleicher 51 festgestellt werden, dem ja die Variable iqwu vorgegeben wird, oder durch verschiedene Schwellwertglieder (nicht dargestellt). In bekannter Weise wird das Überschreiten des Schal'wertes durch die Steuereinrichtung 54 erfaßt, die dann die Zündung der Ventilstrecke 11 bewirkt. Mit Hilfe der in diesem Augenblick positiven Netzspannung uns kommutiert der Gleichstrom vom Ventil 14 auf das Ventil 11, der Gleichstrom/,/fließt jetzt über die Sekundärwicklung 1 des Transformators, der Primärstrom /, hat jetzt den Wert + 25%. Entsprechend werden in den Augenblicken b und cdie Ventile 21 und 31 gezündet, nach dem Zeitpunkt chat der Primärstrom ;, den Wert 75%. Da der Sollwert iqsoii den Grenzwert von 87,5% nicht überschreitet, bleibt die vierte Brücke im Freilaufbetrieb. Im Zeitpunkt d unterschreitet der Sollwert /^50// die Grenze von 62,5%, die an die Wicklung 1 angeschlossene Brücke wird durch Zünden des Ventils 16 wieder in den Freilauf gebracht. Der Gleichstrom kommutiert damit mit Hilfe der inzwischen negativ gewordenen Spannung Urs vom Ventil 13 auf das Ventil 16.ίο the control status are highlighted by dashes. At point in time a, the setpoint i qm n of the primary current iq exceeds the switching limit + 12.5%, which lies in the middle between the possible actual values of the primary current i q of 0% and 25%. This can be determined by the comparator 51, to which the variable i qw u is given, or by various threshold value elements (not shown). In a known manner, the exceeding of the switching value is detected by the control device 54, which then causes the valve section 11 to be ignited. With the help of the mains voltage, which is positive at this moment, the direct current commutates from valve 14 to valve 11, direct current /, / now flows through secondary winding 1 of the transformer, primary current /, now has a value of + 25%. Correspondingly, in moments b and c, valves 21 and 31 are ignited, after the point in time chat the primary current;, the value 75%. Since the setpoint i qso ii does not exceed the limit value of 87.5%, the fourth bridge remains in free-wheeling mode. At time d , the target value / ^ 50 // falls below the limit of 62.5%, the bridge connected to winding 1 is brought back into freewheeling mode by igniting valve 16. The direct current thus commutates from valve 13 to valve 16 with the aid of the voltage Urs, which has meanwhile become negative.

Entsprechendes geschieht in den Zeitpunkten e und /; von /bis gsind alle Brücken wieder im Freilaufzustand. Im Zeitpunkt g wird durch Zünden des Ventils 46 der Gleichstrom id in negativer Richtung über die Wicklung 4 geführt, der Primärstrom nimmt den Wert —25% an.The same happens at times e and /; from / to g all bridges are in the free-running state again. At the point in time g , the ignition of the valve 46 causes the direct current i d to be conducted in the negative direction via the winding 4; the primary current assumes the value -25%.

Die Auswahl der zu zündenden Ventile 11... 46 erfolgt nach folgender Regel:The valves 11 ... 46 to be ignited are selected according to the following rule:

Soll der Primärstrom iq unier Beachtung des Vorzeichens vergrößert werden, d. h. in positiver Richtung ansteigen, dann muß ein Ventil mit ungerader Bezeichnungsziffer gezündet werden. Sind zu diesem Zeitpunkt mehrere Ventile mit ungerader Bezeichnungsziffer stromlos, wird dasjenige Ventil gezündet das am längsten stromlos ist. Soll der Primärstrom verkleinert werden, wird ein Ventil mit gerader Bezeichnungsziffer gezündet. If the primary current i q is to be increased while observing the sign, that is to say increase in a positive direction, then a valve with an odd number must be ignited. If several valves with an odd number are de-energized at this point in time, the valve that has been de-energized the longest is ignited. If the primary flow is to be reduced, a valve with an even number is ignited.

Um den Gleichstrom id konstant zu halten, wird mit Hilfe des Gleichstrom reglers 60 in bekannter Weise ein Wirkstromsollwert iW5Ou gebildet, der dem Blindstromsollwert :qSoir des Prirnarstrcines hinzugefügt wird. Wie F i g. 2 zeigt, folgt der Istwert iq des Primärstromes schnell und mit geringem Fehler seinem resultierendem Sollwert iqson. Der Wirkanteil des Primärstromes ;, stellt sich bei der beschriebenen Anordnung selbständig so ein, daß gerade alle Verluste in Transformator, Drosseln und Ventilen gedeckt werden.In order to keep the direct current id constant, an active current setpoint i W5O u is formed in a known manner with the aid of the direct current regulator 60, which is added to the reactive current setpoint : qS oir of the primary current. Like F i g. 2 shows, the actual value i q of the primary current follows its resulting setpoint i qso n quickly and with little error. The active component of the primary current; .

Die an der in Fig. 1 einphasig dargestellten Anordnung erläuterte Wirkungsweise ändert sich nicht, wenn die Stromrichterbrücken aller drei Phasen — der in der Rege! dreiphasigen Anordnung — zu einem einzigenThe arrangement shown in single-phase in FIG explained mode of operation does not change if the converter bridges of all three phases - the one in the Rain! three-phase arrangement - into a single

b5 Gleichstromkreis in Reihe geschaltet werden. Dabei ist es zweckmäßig, zunächst drei Brücken, die in verschiedenen Phasen liegen, unmittelbar in Reihe zu schalten, so daß die Summenspannung die eines sechspulsigenb5 DC circuit can be connected in series. It is it is advisable to first connect three bridges that are in different phases directly in series, so that the total voltage is that of a six-pulse

Stromrichters wird. Wenn die Summenspannung aller Stromrichterbrücken nicht zu hohe Werte annimmt, kann auf die Aufteilung der Glättungsdrosselwicklungen verzichtet werden. Die Primärwicklungen 5 der dreiphasigen Anordnungen werden, wie bereits erwähnt, in Dreieck-Schaltung betrieben.Converter will. If the total voltage of all converter bridges does not assume too high values, the distribution of the smoothing inductor windings can be dispensed with. The primary windings 5 of the As already mentioned, three-phase arrangements are operated in a delta connection.

Um den Aufwand der dreiphasigen Anordnung zu senken, wird in einer Weiterführung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, anstelle der Einphasenstromrichter eine besondere Form eines dreiphasigen Stromrichters anzuwenden. Diese Möglichkeit ist in F i g. 3 dargestellt. Parallel zu einer dreiphasigen Kondensatorbatterie 6 liegt die im Dreieck geschaltete Primärwicklung 5 eines Dreiphasen-Transformators, der vier gleiche Sekundärwicklungen 1 ... 4 besitzt. Die Sekundärwicklungen sind sterngeschaitet. Die an die Wicklungsenden angeschlossenen Leiter sind mit R, S, T bezeichnet, die Nullpunktleiter mit N. An die vier Leiter jeder Sekundärwicklung 1... 4 ist je ein Stromrichter-Ventilsatz in Vierphasen-Brückenschaltung angeschlossen, die Schaltung kann auch als Drehstrombrücke mit zwei gesteuerten Nullanoden bezeichnet werden. Die Zugehörigkeit der Ventile zu den vier verschiedenen Zweigen ist durch die Buchstaben R, S, Γ und N gekennzeichnet, die Zugehörigkeit zu den 8 verschiedenen Kommutierungsgruppen durch die Ziffern H; 12; 21; 22; 31; 41; 42. Gleichstromseitig sind alle vier Brückenschaltungen in Reihe geschaltet, der Stromkreis enthält noch eine Glättungs-Drosselspule 9 und einen Parallelresonanzkreis mit einer Drosselspule 7 und einem Kondensator 8. Die Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises ist gleich der doppelten Netzfrequenz zu wählen. Die Regeleinrichtung entspricht der anhand von F i g. 1 beschriebenen, wobei neben den Meßeinrichtungen 55 zur Erfassung der Stromlosigkeit der Ventile entsprechende für die Nullventile vorhanden sind.In order to reduce the complexity of the three-phase arrangement, it is proposed in a continuation of the inventive concept to use a special form of a three-phase converter instead of the single-phase converter. This possibility is shown in FIG. 3 shown. Parallel to a three-phase capacitor battery 6 is the delta-connected primary winding 5 of a three-phase transformer which has four identical secondary windings 1 ... 4. The secondary windings are star-connected. The conductors connected to the winding ends are designated R, S, T , the neutral point conductor N. A converter valve set is connected to each of the four conductors of each secondary winding 1 ... two controlled zero anodes. The affiliation of the valves to the four different branches is indicated by the letters R, S, Γ and N , affiliation to the 8 different commutation groups by the digits H; 12; 21; 22; 31; 41; 42. On the DC side, all four bridge circuits are connected in series, the circuit also contains a smoothing choke coil 9 and a parallel resonant circuit with a choke coil 7 and a capacitor 8. The resonant frequency of the parallel resonant circuit is to be chosen to be twice the mains frequency. The control device corresponds to that based on FIG. 1 described, in addition to the measuring devices 55 for detecting the currentlessness of the valves corresponding ones for the zero valves are available.

F i g. 4 zeigt, wie es mit dieser Anordnung möglich ist, die Ströme der Primärwicklung 5 des Transformators einem vorgegebenen Sollwert schnell und mit vergleichsweise geringem Fehler anzupassen. In Fig.4 stellen die dünn ausgezogenen, stetig verlaufenden Kurven die Sollwerte /««,//, issoii, hsoii der primärseitigen Wicklungsströme dar, die treppenförmig verlaufenden Kurven die Istwerte /«, is, hdieser Ströme. Die Leitzeiten der einzelnen Ventile 12... 41 gehen aus dem unteren Teil der F i g. 4 hervor. Die vier unterschiedlichen Zweige R, S, T, N sind durch unterschiedliche Stricharten gekennzeichnet, die acht verschiedenen Kommutierungsgruppen durch die zugeordneten Ziffern 11... 42. Die Zündung der einzelnen Ventile erfolgt nach folgenden Regeln:F i g. 4 shows how it is possible with this arrangement to adapt the currents of the primary winding 5 of the transformer to a predetermined target value quickly and with comparatively little error. In FIG. 4, the thin, continuous curves represent the setpoint values / «, //, issoii, hsoii of the primary winding currents, the step-shaped curves the actual values /«, is, h of these currents. The lead times of the individual valves 12 ... 41 go from the lower part of FIG. 4 emerges. The four different branches R, S, T, N are identified by different types of lines, the eight different commutation groups by the assigned numbers 11 ... 42. The individual valves are ignited according to the following rules:

1. Soll der Betrag eines Primärstromes mit positivem Augenblickswert vergrößert werden, so ist ein an einem Phasenleiter der betreffenden Phase angeschlossenes Ventil aus einer Kommutierungsgruppe mit ungerader Bezeichnungsziffer zu zünden. Sind zu diesem Zeitpunkt mehrere Ventile dieser Art stromlos, wird das Ventil derjenigen Kommutierungsgruppe gezündet, deren Nullanodenventil die längste Brennzeit aufweist.1. Should the amount of a primary current with positive Instantaneous value are increased, so is connected to a phase conductor of the phase concerned To ignite a valve from a commutation group with an odd number. If several valves of this type are de-energized at this point in time, the valve becomes that commutation group ignited, the zero anode valve of which has the longest burning time.

2. Soll der Betrag eines Primärstromes /«, is oder /V mit positivem Augenblickswert verkleinert werden, so ist das an einen Nulleiter angeschlossene Ventil einer Kommutierungsgruppe mit ungerader Be-Zeichnungsziffer zu zünden. Sind zu diesem Zeitpunkt mehrere Ventile dieser Art stromlos, wird das Ventil derjenigen Kommutierungsgruppe gezündet, deren der betrachteten Phase zugehöriges Ventil die längste Brennzeit aufweist. Für Primärströme mit gerade negativen Augenblickswerten gelten gleiche Regeln, nur daß anstelle der Kommutierungsgruppe mit ungeraden Bezeichnungsziffern solche mit geraden Bezeichnungsziffern auszuwählen sind. Das Beispiel in F i g. 4 zeigt ein System von primären Wicklungsströmen mit starker Unsymmetrie. Mit einem symmetrischen Spannungssystem bilden die Mit-Komponenten des unsymmetrischen Stromsystems eine zeitlich konstante Leistung, die Gegen-Komponenten eine mit der doppelten Netzfrequenz schwingende Wechselleistung. Der Parallelresonanzkrcis ermöglicht es, diese Wechselleistung aus dem Gleichstromkreis 7, 8 ohne merkliche Pulsation des Gleichstromes /</ zu liefern.2. If the amount of a primary current / «, is or / V with a positive instantaneous value is to be reduced, the valve of a commutation group connected to a neutral conductor with an odd designation number must be ignited. If several valves of this type are de-energized at this point in time, the valve of that commutation group is ignited whose valve belonging to the phase under consideration has the longest burning time. The same rules apply to primary currents with even negative instantaneous values, except that instead of commutation groups with odd designation numbers, those with even designation numbers are to be selected. The example in FIG. 4 shows a system of primary winding currents with strong asymmetry. With a symmetrical voltage system, the co-components of the asymmetrical current system form a power that is constant over time, the opposing components an alternating power that oscillates at twice the network frequency. The parallel resonance circuit makes it possible to supply this alternating power from the direct current circuit 7, 8 without any noticeable pulsation of the direct current / </.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung nach Größe und Kurvenform schnell veränderbarer Blind- ströme, mit am zu beeinflussenden dreiphasigen Wechselstromnetz liegenden Stromrichtertransformator, der mehrere Sekundärwicklungen pro Phase aufweist, die jeweils mittels netzgeführter Stromrichterbrückenschaltungen einschleifbar oder im to Freilaufbetrieb umgehbar sind, wobei die Brückenschaltungen gleichstromseitig miteinander und über mindestens eine Glättungsdrosselspule zu einem geschlossenen Gleichstromkreis in Reihe geschaltet sind, mit einer parallel an das Wechselstromnetz angeschlossenen dreiphasigen Kondensatorbatterie zur Bereitstellung einer vorbestimmten Kompensationsblindieistung und mit einer eine Ventilsteuerung enthaltenden Steuer- bzw. Regeleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sollwertgeber (50) für den Blindstrom, ein nachgeschalteter Vergleicher (51) zum Vergleich vorgegebener Blindstrom- und Wirkstrom-Sollwerte und eine nachgeschaltete Einrichtung (54) zur Ventilüberwachung und -steuerung vorgesehen sind, daß die drei Ströme der Transformator-Primärwicklungen (5) unabhängig voneinander durch Mehrstufen-Steuerung der Sekundärwicklungen (1,2,3,4) den vorge gebenen Sollwerten angenähert werden, wobei die Zahl der Steuerstufen einer Polarität mit der Zahl der Sekundärsysteme (1 bis 4) des Stromrichtertransformators übereinstimmt, daß bei Überschreitung einer positiven Schaltgrenze bzw. bei Unterschreitung einer negativen Schaltgrenze durch den Stromsollwert mittels des Vergleichers (51) eine Ventilstrecke über die Einrichtung zur Ventilüberwachung und -steuerung (54) gezündet wird, die mit der Transformator-Sekundärwicklung (1,2,3 bzw. 4) der zugehörigen Phase verbunden ist und an der im Vergleichszeitpunkt positive Sperrspannung liegt, wenn die Vorzeichen von Netzspannung und der zeitlichen Ableitung des Stromsollwertes übereinstimmen. 1. Circuit arrangement for generating reactive currents that can be quickly changed in terms of magnitude and curve shape, with a converter transformer lying on the three-phase AC network to be influenced, which has several secondary windings per phase, which can be looped in by means of network-commutated converter bridge circuits or bypassed in free-wheeling mode, with the bridge circuits on the DC side with one another and are connected in series via at least one smoothing choke coil to form a closed direct current circuit, with a three-phase capacitor bank connected in parallel to the alternating current network for providing a predetermined compensation reactive power and with a control or regulating device containing a valve control, characterized in that a setpoint generator (50) for the Reactive current, a downstream comparator (51) for comparing predetermined reactive current and active current setpoint values and a downstream device (54) for valve control awakening and control are provided that the three currents of the transformer primary windings (5) independently of each other by multi-stage control of the secondary windings (1,2,3,4) are approximated to the given setpoints, the number of control levels having a polarity the number of secondary systems (1 to 4) of the converter transformer agrees that when a positive switching limit is exceeded or when the current setpoint falls below a negative switching limit, a valve section is ignited by means of the comparator (51) via the device for valve monitoring and control (54) that is connected to the transformer secondary winding (1, 2, 3 or 4) of the associated phase and at the positive reverse voltage at the time of comparison if the signs of the mains voltage and the time derivative of the current setpoint match. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterschreitung einer positiven Schaltgrenze bzw. bei Überschreitung einer negativen Schaltgrenze durch den Stromsollwert mittels des vorgeschalteten Vergleichers (51) über die Steuereinrichtung (54) die Zündung der Ventilstrecke veranlaßt wird, die mit einer Transformatorwicklung (1,2,3 bzw. 4) der zugehörigen Phase verbunden ist und an der im Vergleichszeitpunkt positive Sperrspannung liegt, wenn die Vorzeichen von Netzspannung und der zeitlichen Ableitung des Stromsollwertes übereinstimmen.2. Circuit arrangement according to claim I, characterized in that when falling below a positive switching limit or when a negative switching limit is exceeded by the current setpoint by means of the upstream comparator (51) via the control device (54) the ignition of the Valve path is caused with a transformer winding (1,2,3 or 4) of the associated phase is connected and the reverse voltage is positive at the time of comparison, if the sign of the mains voltage and the time derivative of the current setpoint match. 3. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Meßeinrichtungen (55), die die Dauer der Stromlosigkeit einer jeden Ventilstrecke erfassen und über die Steuereinrichtung (54) diejenige mit positiver Sperrspannung beanspruchte Ventilstrecke (11 ... 46) zünden, die den größten Meßwert für die Zeit der Stromlosigkeit aufweist.3. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized by measuring devices (55), which record the duration of the currentlessness of each valve section and via the Control device (54) the valve section (11 ... 46) stressed with positive reverse voltage ignite, which has the largest measured value for the time of the currentlessness. 4. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz von Drehstrombrückenschaltungen zusätzlich ein viertes, wechselstromseitig mit dem Nullpunkt des sekundären Wicklungssystems verbundenes Ventiizweigpaar vorgesehen ist und daß bei Unterschreitung einer positiven Schaltgrenze bzw. bei Überschreitung einer negativen Schaltgrenze durch den Stromsollwert mittels des vorgeschalteten Vergleichers (51) über die Steuereinrichtung (54) die Zündung der Ventilstrecke veranlaßt wird, die mit einer Transformatorwicklung (1,2,3 bzw. 4) der zugehörigen Phase verbunden ist und an der im Vergleichszeitpunkt positive Sperrspannung liegt, wenn die Vorzeichen von Netzspannung und der zeitlichen Ableitung des Stromsolhvertes übereinstimmen. 4. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that when three-phase bridge circuits are used, a fourth, alternating current side verbun with the zero point of the secondary winding system is provided and that when falling below a positive switching limit or exceeding a negative switching limit by the current setpoint by means of the upstream comparator (51) via the control device (54), the ignition of the valve path is caused, which is connected to a transformer winding (1,2,3 or 4) of the associated phase and at which the reverse voltage is positive at the time of comparison, if the The sign of the mains voltage and the time derivative of the current voltage match. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Meßeinrichtungen (55), die die Dauer der Stromführung der mit den Phasenleitern verbundenen Ventilzweige erfassen und die Zündung derjenigen mit positiver Sperrspannung beanspruchten Ventilstrecke veranlassen, die zu der Kommutierungsgruppe gehört, in der das Ventil mit dem größten Meßwert für die Stromführung aller Ventile der betreffenden Phase liegt5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized by measuring devices (55) which the Detect the duration of the current conduction of the valve branches connected to the phase conductors and cause the ignition of those valve sections that are stressed with positive blocking voltage and that lead to the Commutation group belongs in which the valve with the largest measured value for the current conduction of all Valves of the phase in question 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch Meßeinrichtungen, die die Dauer der Stromführung der mit den Nullpunktleitern verbundenen Ventilzweige erfassen und die Zündung derjenigen mit positiver Sperrspannung beanspruchten Ventilstrecke veranlassen, die zu der Kommatierungsgruppe gehört, in der das Nullventil mit dem größten Meßwert für die Stromführung liegt. 6. Circuit arrangement according to claim 4 or 5, characterized by measuring devices which detect the duration of the current flow of the valve branches connected to the neutral point conductors and cause the ignition of the valve path which is claimed with positive blocking voltage and which belongs to the commatation group in which the zero valve with the largest measured value for the current conduction. 7. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Gleichstromregler (60), der den Gleichstrom im geschlossenen Gleichstromkreis konstant hält und bei Differenzen zwischen Soll- und Istwert des Gleichstroms vorzeichenrichtig einen Wirkstromsollwert vorgibt, der dem von der Blindstromsteuerung abgeleiteten Sollwert für den Strom in der Primärwicklung (5) des Stromrichtertransformators hinzugefügt wird.7. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized by a Direct current regulator (60), which keeps the direct current constant in the closed direct current circuit and at Differences between the setpoint and actual value of the direct current, with the correct sign, create an active current setpoint specifies the setpoint for the current in the primary winding derived from the reactive current control (5) of the converter transformer is added. 8. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lieferung von Leistungsschwingungen von doppelter Netzfrequenz ein auf diese Frequenz abgestimmter Parallelresonanzkreis in den Gleichstromkreis eingefügt ist, der aus einer Drosselspule (7) und einem Kondensator (8) besteht.8. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that For the delivery of power oscillations of twice the mains frequency, one tuned to this frequency Parallel resonance circuit is inserted into the direct current circuit, which consists of a choke coil (7) and a capacitor (8).
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