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Beschreibung: ~~~~~~~~~~~
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Regelungsverfahren für einen
Direktumrichter mit Blindstromkompensation, bei dem der Leistungsfaktor der Grundwelle
seiner Stromversorgung stets 1 ist, sowie eine Anordnung zur Durchführung der Verfahrens.
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Ein Direktumrichter ist ein Frequenzumrichter zur direkten Umwandlung
einer wechselstromleistung bestimmter (höherer) Frequenz in eine andere Wechselstromleistung
mit abweichender (niedrigerer) Frequenz In einem Direktumrichter, der üblicherweise
unter Verwendung von Thyristoren aufgebaut ist, werden die Thyristoren am Ende ihrer
Leitphase durch eine Spannung der Stromversorgung kommutiert. Zu diesem Zeitpunkt
wird eine erhebliche Blindleistung der Stromversorgung entnommen Diese Blindleistung
schwankt ständig in Synchronismus mit der Frequenz an der Last, die an den Direktumrichter
angeschlossen ist. Dies erfordert eine Vergößerung der Belastbarkeit der Stromversorgung,
so daß verschiedene, aus der Schwankung der Blindleistung folgende ungünstige Effekte
auf verschiedene Arten von Stromversorgungseinrichtungen, die an den Direktumrichter
angeschlossen sind, einwirken. Für die Kompensation der Blindleistungsschwankung
wurden viele Vorschläge gemacht.
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Fig. 1 zeigt einen Direktumrichter, bei dem eine typische Blindleistungs-Kompensationseinrichtung
nach dem Stand der Technik benutzt wird. Aus der Stromquelle 11 wird eine dreiphasige
Wechselstromleistung über eine dreiphasige Wechselstrom-Sammelschiene 12 einem,
ihre Frequenz verändernden Direktumrichter 13 und weiterhin einer Last 14 zugeführt.
An die dreiphasige Wechselstrom-Sammelschiene 12
sind weiterhin
ein die Phase vorschiebender Kondensator 15, eine Blindleistungs-Kompensationseinrichtung
16 und eine Steuereinrichtung 17 angeschlossen. Die Kompensationseinrichtung 16
besteht aus einer Thyristorbrückenschaltung 16a und einer Gleichstromdrossel 16b.
Die Steuereinrichtung 17 mißt Spannung und Strom der dreiphasigen Wechselstrom-Sammelschiene
12 mit Hilfe der Transformatoren 17a und 17b.
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Die Meßwerte werden einer Blindleistungs-Rechenschaltung 17c zugeführt,
die die Blindleistung der Stromversorgung errechnet. Ein Signal, welches der Größe
der ermittelten Blindleistung entspricht, wird zusammen mit einem Signal, welches
dem mit Hilfe des Transformators 17e gemessenen Strom entspricht, der Phasenansteuerschaltung
17d zugeführt. Die Zündwinkel der Thyristoren in der Thyristorbrückenschaltung 16a
werden durch ein Ausgangssignal der Schaltung 17d gesteuert. Der durch die Gleichstromdrossel
16b fließende Strom 10 wird so beeinflußt, daß die Blindleistung Null wird.
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In dem Vektordiagramm der Fig. 2 sind die gegenseitigen Verhältnisse
der Spannung einer Phase der dreiphasigen Sammelschiene 12 und Ströme1 die in entsprechenden
Teilen der bekannten Anordnung fließen, dargestellt. In den Direktumrichter 13 fließt,
bezogen auf die Speisespannung V5, ein augenblicklicher Strom Icc,die Amplitude
des Stromes ICc und sein Phasenwinkel a zur Speisespannung US ändern sich dauernd
synchron mit dem durch die Last 14 flie-Benden Wechselstrom. In den die Phase vorschiebenden
Kondensator 15 fließt ein konstanter Strom Ic, der der Speisespannung Vs um 90°
voreilt. Wenn jetzt ein nacheilender Strom, ausgedrückt durch 10' = 1 - 1 sin a
c cc von der Sammelschiene 12 in die Blindleistungs-Kompensationseinrichtung 16
fließt, ist der der Stromquelle entnommene Strom IS in Phase mit der Spannung V5
Selbst wenn
sich die Größe und der Phasenwinkel a des Stromes ICc
ändern, werden Spannung Vs und Strom IS stets dadurch in Phase gehalten, daß die
Größe des Stromes I' = K. 10 entsprechend gesteuert wird, und der Direktumrichter
wird damit so betrieben, daß der von der Stromquelle 11 her gesehen Grundwellen-Leistungsfaktor
stets bei 1 gehalten wird Da der bekannte Direktumrichter, der mit einer Blindleistungs-Kompensationseinrichtung
ausgerüstet ist, die eine Thyristorbrückenschaltung enthält, eine Vielzahl von Thyristoren
erfordert, ist das Gesamtsystem des Direktumrichters aufwendig Ziel der vorliegenden
Erfindung ist ein Regelungsverfahren für einen Direktumrichter mit Blindleistungs-Kompensation,
welches die Schwankung der Blindleistung im Direktumrichter beseitigt, ohne eine
aufwendige Blindleistungs-Kompensationseinrichtung zu verwenden, und dabei.den speiseseitigen
Leistungsfaktor der Grundwelle stets auf den Wert 1 regelt, sowie eine Schaltungsanordnung
zur Realisierung dieses Direktumrichters ohne Erhöhung der strommäßigen Auslegung
des Direktumrichters.
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Die vorliegende Erfindung sieht deshalb ein Regelungsverfahren für
einen Direktumrichter mit Blindleistungs-Kompensation vor, bei welchem ein die Phasenlage
vorschiebender Kondensator an die Eingangsseite eines Direktumrichters mit Kreisstrom,
der eine mehrphasige Last mit Wechselstrom veränderlicher Frequenz versorgt, angeschlossen
ist und bei dem der Kreisstrom jeder Phase des Direktumrichters so gesteuert wird
daß der Kreisstrom einer Phase, in der der absolute Wert des Laststroms groß ist,
klein ist und der Kreisstrom einer Phase groß ist, in der der absolute Wert des
Laststroms klein ist, wodurch die Summe der nach-
eilenden Blindleistungen
in den Phasen des Direktumrichters und die voreilende Blindleistung des phasenvorsehkixmBEn
Kondensators sich gegenseitig aufheben.
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Zur Erreichung des genannten Ziels der Erfindung wird weiterhin eine
Regelanordnung für einen Direktumrichter mit Kreisstrom vorgeschlagen, der eine
mehrphasige Last mit Wechselstrom variabler Frequenz versorgt, enthanltend einen
phasenvorschiebenden Kondensator, der an die Eingangsseite des Direktumrichters
angeschlossen ist, eine Einrichtung zur Messung der nacheilenden Blindleistung jeder
Phase auf der Stromversorgungsseite des Direktumrichters, eine Einrichtung zur Bildung
einer Kreisstrom-Führungsgröße unter Verwendung des Meßwerts für die nacheilende
Blindleistung, eine Einrichtung zur Messung des Kreisstroms des Direktumrichters
in jeder Phase und einer Regelschaltung für die Verteilung und Regelung des Kreisstroms
des Direktumrichters in jeder Phase so, daß der Kreis strom einer Phase mit großem
Absolutwert des Laststromes klein ist und der Kreis strom einer Phase mit kleinem
Absolutwert des Laststroms groß ist, so daß die Summe der nacheilenden Blindleistungen
in den Phasen des Direktumrichters und die voreilende Blindleistung des phasenvorschiebenden
Kondensators sich gegenseitig aufheben.
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Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild einer Ausführungsform der Regelanordnung
eines bekannten Direktumrichters mit Blindleistungs-Kompensation; Fig. 2 zeigt ein
Vektordiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 1; Fig.
3A und 3B stellen gemeinsam ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
der Regelanordnung für einen Direktumrichter mit Blindleistungs-Kompensation dar
und Fig. 4A bis 4C und Fig. 5A bis 5C zeigen Kurvenformen, die
zur
Erläuterung der Wirkungsweise der Regelanordnung nach Fig 3R und 3B verwendet werden.
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Nach Fig. 3A und 3B ist ein chasen-vorschiebender Kondensator 22 in
Dreieck- oder Sternschaltung an eine dreiphasige Wechselstromsammelschiene 21 angeschlossen,
die ihrerseits mit der dreiphasigen Wechselstromquelle verbunden ist. Die Stromversorgungstransformatoren
23U, 23V und 23W für die Phasen U, V und W sind ebenfalls an die dreiphasige Sammelschiene
21 angeschlossen. Die Sekundärseiten der Transformatoren 23U, 23V und 23W sind mit
den Speiseseiten der Kreisstrom-Direktumrichter 24U, 24V und 24W entsprechend verbunden.
Der Direktumrichter 24U der Phase U besteht aus einer positiven Direktumrichtergruppe
24U-P, einer negativen Direktumrichtergruppe 24U-N und aus Gleichstromdrosseln mit
Mittelanzapfung 24U-R1 und 24U-R2, die, wie dargestellt, zwischen die Umrichtergruppen
24U-P und 24U-N geschaltet sind. Der Ausgangsstrom des Direktumrichters 24U wird
den beiden Mittelanzapfungen der Gleichstromdrosseln 24U-R1 und 24U-R2 entnommen
und fließt durch die Last 25U der Phase U, womit er durch einen geschlossenen Stromkreis
verläuft. Auf entsprechende Weise sind die Transformatoren 23V und 23W mit den Kreisstrom-Direktumrichtern
24V und 24W verbunden, die einen ähnlichen Aufbau haben und Ausgangsströme an die
Belastungen 25V und 25W liefern.
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Die Direktumrichter 24U, 24V bzw. 24W werden durch Steuerschaltungen
26U, 26V bzw. 26W angesteuert. Der aus der positiven Umrichtergruppe 24U-P des Direktumrichters
24U der Phase U in die Gleichstromdrossel 24U-R1 fließende Strom IpU und der aus
der Drossel 24U-R1 zur negativen Umrichtergruppe 24U-N fließende Strom INU werden
durch Transformatoren 27PU und 27NU erfaßt und dem (+) Eingang der Summierschaltung
26U-1 der Steuerschaltung 26U zuge-
führt. Der Ausgang der Summierschaltung
26U-1 ist an den (+) Eingang der Summierschaltung 26U-2 angeschlossen. Der Absolutwert
des durch den Transformator 28U gelieferten, dem Laststrom ILU entsprechenden Signals
wird über eine den Absolutwert bildende Schaltung 26U-3 dem (-) Eingang der Summierschaltung
26U-2 zugeführt. Das Ausgangs signal der Summierschaltung 26U-2 wird durch den Operationsverstärker
26U-4 halbiert und gelangt an einen der Eingänge des Komparators 26U-5. Das Ausgangssignal
des Operationsverstärkers 26U-4 ist ein Maß für den Kreis strom 10U und wird in
dem Komparator 26U-5 mit einer Strom-Führungsgröße IoU* verglichen.
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Die Strom-Führungsgröße IoU* wird auf folgende Weise gebildet. Spannung
und Strom der dreiphasigen Wechselstrom-Sammelschiene 21 werden mit Hilfe der Transformatoren
30 und 31 gemessen und die Meßwerte der Blindleistungs-Rechenschaltung 32 zugeführt,
in der die Blindleistung Q der Stromquelle berechnet wird. Der errechnete Wert wird
einem der Eingänge des Komparators 33 zugeführt. Der andere Eingang des Komparators
33 erhält eine Bli-ndleistungs-Führungsgröße Q*, die einer Potential-Einstellvorrichtung
34, beispielsweise einem Potentiometer, entnommen wird. Der Abweichung zwischen-den
beiden Werten entspricht das Abweichungssignal s1. Nach der Integration des der
Abweichung entsprechenden Signales klein einem Integrator 35 wird das Ausgangs signal
Io* einem Eingang eines Multiplikators 36U zugeführt. Als Folge der Integration
des Abweichungswertes s1 in dem Integrator 35 wird dessen bleibende Abweichung zu
Null gemacht.
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Die Führungsgröße für den Kreisstrom IO*-wird durch die Multiplikatoren
36U, 36V und 36W auf folgende Weise auf die entsprechenden Phasen U, V und W verteilt.
Den (+) Eingängen der Summierschaltungen 37U, 37V und 37W wird aus
einem
nicht dargestellten Potentialgeber ein Strom-Sollwert IM zugeführt. Der Wert des
Strom-Sollwertes 1M wird etwas größer als der Maximalwert Im des Laststromes gewählt.
Die entsprechenden (-) Eingänge der Summierschaltungen 37U, 37V und 37W werden über
die Steuerschaltungen 26U, 26V und 26W mit den entsprechenden Absolutwerten der
Last ströme ILU' und 1LW der Phasen aus den Transformatoren 28U, 23V und 28W gespeist.
Auf diese Weise werden Differenzsignale zwischen den genannten Absolutwerten und
dem Strom-Sollwert IM gebildet. Die Differenzsignale werden durch die nachfolgenden
Verstärker 38U, 38V und 38W in 1/IM umgewandelt und durch 1/IM normiert. Die Ausgangssignale
der Verstärker 38U, 38V und 38W werden anderen Eingängen der Multiplikatoren 36U,
36V und 36W zugeführt, wo diese Signale mit der Kreisstrom-Führungsgröße Io* multipliziert
werden. Als Ausgangssignale werden die Führungsgrößen für die areisstromverteilung
OU IOV* und 1OW* erhalten. Die Verteilungswirkung der Kreisstromführungsgrößen ist
gegeben durch
In dem Komparator 26U-5 wird ein Abweichungssignal £2 zwischen dem auf die genannte
Weise gebildeten Signal, welches der Kreisstrom-Führungsgröße IoU* der Phase U entspricht,
und einem Signal, welches den Kreisstrom IOU abbildet, erzeugt. Die Abweichung £2
wird im Verstärker 26U-6 zu einem Vorgabewert verstärkt und je einem Eingang der
Summier-
schaltungen 26U-7 und 26U-8 zugeführt. Der andere Eingang
der Summierschaltung 26U-7 erhält das Ausgangs signal des Verstärkers 26U-9, welcher
aus dem Komparator 26U-10 mit einem Signal der Abweichung E3 zwischen der Laststrom-Führungsgröße
ILU* und einem Laststrom-Wert ILU gespeist wird. Unter der Annahme, daß die Verstärker
26U-6 bzw.
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26U-9 Verstärkungsfaktoren von K1 bzw. K2 haben, ergibt sich das Eingangssignal
£4 für die Phasen-Ansteuerschaltung 26U-11 der positiven Phase zu £4 = K2-£3 + K1-£2
(4) Das Signal e4 ist ein Maß für den in der Phasen-Ansteuerschaltung 26U-11 gebildeten
Zündwinkel apU der Thyristoren, die die positive Umrichtergruppe bilden.
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Gleichzeitig gelangt das Ausgangssignal des Verstärkers 26U-9 nach
seiner Invertierung im Inverter 26U-12 an den anderen (+) Eingang der Summierschaltung
26U-8. Das Ausgangssignal £5 der Summierschaltung 26U-8 ergibt sich daher zu £5
= - K2-£3 + K1°E2 (5) Das Signal £5 gelangt an die Phasen-Ansteuerschaltung 26U-13,und
der Ausgang iU dieser Schaltung steuert den Zündwinkel der Thyristoren, die die
negative Umrichtergruppe 24U-N bilden.
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Die anderen Direktumrichter 24V bzw. 24W der Phasen V bzw.
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W werden durch Steuersignale für den Phasenwinkel aPV aV aPW und aNW
die in ähnlich aufgebauten Ansteuerschaltungen 26V und 26W gebildet werden, gesteuert.
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Die'Regelung des Laststromes des Kreisstrom-Direktumrichters wird
für die Phase U beschrieben.
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Die Phasen-Ansteuerschaltungen 26U-11 und 26U-13 werden so gesteuert,
daß der Direktumrichter 24U eine Spannung erzeugt, die der Abweichung a3 proportional
ist, welche aus dem Vergleich des Laststrom-Führungswertes ILU * mit dem Meßwert
des tatsächlich in die Last 25U der Phase U fließenden Laststromes ILU in dem Komparator
26U-10 gebildet wird. Die Abweichung s5 wird aus dem Verstärker 26U-9 über den Inverter
26U-12 der Schaltung 26U-13 zugeführt, so daß die Ausgangsphasenlage aPU der Schaltung
26U-11 stets der Gleichung oNU = 1800 - aPU entspricht. Der Normalbetrieb verläuft
so, daß die Ausgangsspannung VpU = kv V5cos0'pu der positiven Umrichtergruppe 24U-P
der Ausgangsspannung VNU = K Vs cosaNu = - Vpu der negativen Umrichtergruppe v 5
NU PU 24U-N am Anschluß der Last 25U die Waage hält. Wenn sich die Strom-Führungsgröße
ILU* sinusförmig verändert, ändert sich die Abweichung s3 entsprechend. Als Folge
hiervon werden die Ausgangsphasen apU und aPN so gesteuert, daß durch die Last 25U
ein sinusförmiger Strom ILU fließt. In diesem normalen Betriebszustand halten sich
die Spannungen der Umrichter 24U-P und 24U-N die Waage, so daß nur wenig Kreisstrom
IoU fließt.
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Die Lastströme ILV bzw. ILW der Phasen V bzw. W werden in ähnlicher
Weise geregelt.
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Im folgenden wird die Regelung des Kreisstromes beschrieben. Der Direktumrichter
24U der Phase U wird wieder als Beispiel verwendet.
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Der Kreisstrom 10U wird auf folgende Weise gemessen. Der Meßwert des
Ausgangsstromes IpU der positiven Umrichtergruppe 24U-P wird in der Summierschaltung
26U-1 zum Aus-
gangsstrom INU der negativen Umrichtergruppe 24U-N
addiert.
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Von der Summe der Summierschaltung 26U-1 wird in der Summierschaltung
26U-2 der aus der den Absolutwert bildenden Schaltung 26U-3 stammende Absolutwert
des gemessenen Laststromes ILU abgezogen. Anschließend wird zur Bildung des Kreisstromes
ION die Differenz in dem Multiplizierer 26U-3 mit 1/2 multipliziert. Es gilt die
Beziehung Iou = (Ip + Il ILU )/2 (6) Der auf diese Weise erhaltene Kreisstrom IoU
wird im Komparator 26U-5 mit der Führungsgröße IOU* verglichen. Die erhaltene Abweichung
62 = IoU* - 10U wird, wie oben beschrieben, über den Verstärker 26U-6 den Summierschaltungen
26U-7 und 26U-8 zugeführt.
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Die Eingangsgrößen E4 und E5 der Phasen-Ansteuerschaltungen 26U-11
und 26U-13 ergeben sich entsprechend aus Gleichungen (4) und (5).
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Die Beziehung eNU = 1800 - aPU wird demzufolge nicht mehr eingehalten,
und die Ausgangsspannung VpU der positiven Umrichtergruppe 24U-P unterscheidet sich
von der Ausgangsspannung VNU der negativen Umrichtergruppe 24U-Num einen Wert, der
K1-#2 proportional ist. Die Differenzspannung liegt an den Gleichstromdrosseln 24U-R1
und 24U-R2, so daß der Kreis strom 10U fließt. Wenn der Kreis strom IoU die Führungsgröße
IoU* überschreitet, sinkt der Abweichungswert a2 und verringert die Spannungsdifferenz.
Die Folge ist, daß der Kreisstrom IoU so geregelt wird, daß er der Führungsgröße
IoU* gleich ist.
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Die Kreisströme IOV und IoW der Direktumrichter der Phasen V und W
werden gleichermaßen entsprechend den Führungsgrößen I* und IoW* geregelt.
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Die Blindleistungsregelung erfolgt auf folgende Weise.
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Meßeinrichtungen für Strom 31 und Spannung 30 (jeweils für drei Phasen)
sind an der Einspeisestelle vorgesehen, und die Blindleistung Q wird in der Blindleistungs-Rechenschaltung
32 ermittelt. Die Führungsgröße Q* der Blindleistung wird üblicherweise auf Null
gesetzt. Der Komparator 33 liefert die Abweichung #1 Die Abweichung s1 wird dem
Integrator 35 zugeführt,und dessen Ausgang IO* wird mittels der Multiplikatoren
36U, 36V und 36W zu den Führungsgrößen IOU*, 10V* und IOW* für den Kreisstrom der
entsprechenden Phasen.
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Der nacheilende Blindstrom IREACT der drei Phasen des Direktumrichters
ergibt sich zu IREACT K1 K1(Ipusinapu + INUSinaNU + IpVsinapV + INVSinaNV + IPWsinαpW
+ INWsinαNW) (7) wobei αNU # 180°-αPU' αNV = 180°-αPV'
αNW # 180°-αPW .
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Gleichung (7) kann umgeschrieben werden in IREACT K1 K1((|ILU + 2IOU)sinαPU
+ (|ILV| + 2IOV)sinαPV + (|ILW| + 2IOW)sinαPW) (8) Die Kreisströme IOU,
IoV und 10W werden so geregelt, daß der Strom IREACT gleich ist dem voreilenden
Blindstrom IC
des die Phase vorverschiebenden Kondensators 22.
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Falls der Strom IC größer wird als der Strom IREACT' wird die Blindleistung
an der Einspeisestelle in ihrer Phasenlage voreilend und die Blindleistung Q erhält
einen negativen Wert. Dementsprechend wird F1 = Q* -(-Q) positiv und vergrößert
infolge des Integrators 35 die Föhrungsgröße 10*. Dementsprechend steigen die weitergegebenen
Führungsgrößen IOU*, IOV* und IOW*, so daß die Kreisströme Iou, 10V und IOW der
Direktumrichter der entsprechenden Phasen ebenfalls ansteigen. Als Folge hiervon
steigt auch der nacheilende Blindstrom IREACT an, bis er dem Strom IC gleich ist.
Umgekehrt ist die Blindleistung Q positiv, wenn der Strom IREACT größer als der
Strom IC wird, und s1 = Q*-Q wird negativ. Als Folge hiervon wird die Führrngsgröße
IO* reduziert, so daß die Kreisströme IOU, 10V und 10W der Direktumrichter der entsprechenden
Phasen sinken.
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Der Führungswert Io* des Kreisstroms kann in diesem Fall als Führungswert
IOU*, IoV* und IoW* der Kreisströme der entsprechenden Phasen benutzt werden, obwohl
dies mit den folgenden Nachteilen verbunden ist.
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Die Fig. 4A bis 4C zeigen Kurvenformen des Laststroms in den entsprechenden
Phasen für den Fall IoU* = IoV* = IOW* = IO* (Fig. 4A), des Kreisstromes 10U = IoV
= IOW (Fig. 4B) und des Ausgangs stromes IPU (Fig. 4C) der positiven Umrichtergruppe
der Phase U. Solange die dreiphasige Last nicht geändert wird, ist die Führungsgröße
Io* des Kreisstroms im wesentlichen konstant, ebenso die Kreisströme der entsprechenden
Phasen. Für den betrachteten Ausgangsstrom IpU der positiven Umrichtergruppe 24U-P
der Phase U gibt es einen Betriebs-Zeitabschnitt mit (Laststrom + Kreisstrom) und
einen Betriebs-Zeitabschnitt mit nur dem Kreisstrom. Die maximale Strom-Belastbarkeit
des Umrichters
ist verständlicherweise gegeben durch den Maximalwert
innerhalb des erstgenannten Zeitabschnitts. Das bedeutet, daß die Strombelastbarkeit
um den Betrag des Kreisstromes 10U erhöht werden muß. Insbesondere bei Hochleistungs-Anlagen
führt die Erhöhung der Strombelastbarkeit zu einer Zunahme der Zahl der Thyristoren.
Diese Zunahme der Zahl der Thyristoren schadet sowohl der Wirtschaftlichkeit als
auch der Zuverlässigkeit des Energieumwandlungssystems.
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Die in den Fig. 3A und 3B gezeigte Regelanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung beseitigt das oben genannte Problem. Die Führungsgrößen IOU*, IOV* und
10W* der Kreisströme werden in der Regelanordnung wie folgt gebildet:
Für die Durchführung der genannten Rechenoperationen werden die Summierschaltungen
37U, 37V und-37W, die Verstärker 38U, 38V und 38W, und die Multiplikatoren 36U,
36V und 36W eingesetzt.
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Die Fig. 5A bis 5C zeigen Kurvenformen der Lastströme ILU' ILV und
ILW (Fig. 5A) der entsprechenden Phasen, wenn die Ströme, wie oben beschrieben,
gebildet werden, die Kreisströme IOU, IOV und IoW (Fig. 5B) und den Ausgangsstrom
IPU (Fig. 5C) der positiven Umrichtergruppe der Phase U.
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Wie aus den Kurvenformdarstellungen ersichtlich ist, ist die ?ührunqs-größe
Io* des Integrators 35 der Blindleistungs-Regelschaltung im wesentlichen konstant,
während die Führungsgrößen IOU*, IOV* und IOW* der Kreisströme der ent-
sprechenden
Phasen in Ubereinstimmung mit den Absolutwerten der Lastströme ILU' ILV und ILW'
wie oben beschrieben, variieren.
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Betrachtet wird nur die Phase U. Wenn, wie in Fig. 5A und 5B gezeigt,
der Absolutwert des Laststromes ILU klein ist, wird die Führungsgröße IoU* groß,
um den Kreisstrom IoU zu erhöhen.
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Wenn der Absolutwert des Laststromes ILU groß ist, wird die Führungsgröße
IoU* klein, so daß nur ein Kreisstrom IoU von geringem Betrag fließt. In der Phase
V wird eine der der Phase U entsprechende Regelung jedoch mit einer Phasenverschiebung
von 120° gegenüber der Phase U durchgeführt. In der Phase W erfolgt ein entsprechender
Vorgang mit einer Phasenverschiebung von weiteren 1200.
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Insgesamt ergibt sich, daß die Kreis ströme 10V und IOW der Phasen
V und W klein sind, wenn der Kreisstrom IOU der Phase I groß ist. Umgekehrt sind
die Ströme 10V und 10W groß, wenn der Strom IOU klein ist. Auf diese Weise wirkt
das Regelsystem so, daß es insgesamt die erforderliche Größe des Blindstromes einstellt.
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Vom Ausgangsstrom Ipu der positiven Umrichtergruppe 24U-P der Phase
U her betrachtet bedeutet dies, daß, wenn der Laststrom ILU seinen Maximalwert Im
hat (Fig. 5A), der Kreisstrom 10U den Minimalwert I01 (Fig. 5B) annimmt. Dementsprechend
beträgt die maximale Strombelastbarkeit der positiven Umrichtergruppe, wie in Fig.
5C gezeigt, Im + I01 Das Vorsehen eines variierenden Kreisstromes 10U ermöglicht
daher eine bemerkenswerte Reduzierung der Leistung des Direktumrichters. Das gleiche
gilt für die übrigen Phasen.
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Aus der vorhergehenden Beschreibung ergibt sich, daß er erfindungsgemäße
Direktumrichter mit Blindleistungs-Kompensation den Leistungsfaktor für die Grundwelle
seiner Strom-
versorgung stets auf den Wert 1 einregeln kann, ohne
- wie ueblich - eine spezielle Blindleistungs-Kompensationseinrichtung zu verwenden.
Die Kreisströme der Direktumrichter der einzelnen Phasen werden so gesteuert, daß
der Kreisstrom klein ist, wenn der Absolutwert des Laststroms groß ist, und daß
er groß ist, wenn der Absolutwert des Laststroms klein wird. Dadurch wird die Strombelastung
des Umrichters wesentlich reduziert.
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Wenn auch in dem Ausführungsbeispiel ein dreiphasiger Direktumrichter
beschrieben wurde, so ist doch offensichtlich,'daß die vorliegende Erfinding auf
jeden zwei- oder mehrphasigen Direktumrichter, d. h. einen vielphasigen Umrichter,
anwendbar ist.
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