DE3341984A1

DE3341984A1 - Reactive-power compensation

Info

Publication number: DE3341984A1
Application number: DE19833341984
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Hochstetter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-11-21
Filing date: 1983-11-21
Publication date: 1985-05-30
Also published as: DE3341984C2

Abstract

For reactive-power compensation in hydroelectric generators (1), a loss reduction is achieved by connecting a fixed compensation circuit (6) to the secondary side of a mains transformer (5, 5'), which is connected via a converter (4, 7) to the generator (1) and is switchable in steps on the converter side, and the converter is adjustable over a wide voltage range. <IMAGE>

Description

BlindlejstungskompensationReactive power compensation

Die Erfindung betrifft eine Blindleistungskompensation nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to reactive power compensation according to the preamble of claim 1.

Da der netzseitige Blindleistungsbedarf, die sogenannte "Drossellast", für eine Anordnung von Generator und elektronischem Frequenzumformer in Gestalt von Direkt- oder Zwischenkreisumrichter nicht vom Generator gedeckt werden kann, wird auf der Netz seite des Umrichters eine Kompensationsanordnung benötigt. Bei als Kondensatoren oder Filterkreise ausgebildeten kapazitiven Kompensationsanordnungen müssen diese für die maximal benötigte Grundschwingungsblindleistung, das ist die Netz-plus-Umrichterblindleistung, bemessen sein. Wegen des Anschlusses des Generators an ein Netz mit konstanter Spannung und dem Wunsch nach konstantem Leistungsfaktor im Netz bei reduzierter Wirkleistung ist es notwendig, daß die jeweils überschüssige Blindleistung der ständig angeschlossenen Kompensationsanordnung ihrerseits kompensiert wird, was durch Aussteuerung des Umrichters in einen Bereich höherem Blindleistungsbedarf möglich ist, wobei aber höhere Verluste auftreten bei einer unveränderbaren Kompensationsanordnung oder aber zu deren Vermeidung eine aufwendigere, stufenweise veränderbare Kompensationsanordnung benötigt wird.Since the network-side reactive power requirement, the so-called "throttle load", for an arrangement of generator and electronic frequency converter in the form direct or intermediate circuit converter cannot be covered by the generator, a compensation arrangement is required on the line side of the converter. at Capacitive compensation arrangements designed as capacitors or filter circuits have to do this for the maximum required fundamental reactive power, that is the Mains plus converter reactive power. Because of the connection of the generator to a network with constant voltage and the desire for a constant power factor in the network with reduced active power, it is necessary that the excess Reactive power of the permanently connected compensation arrangement in turn compensated becomes what by modulating the converter in an area with higher reactive power demand is possible, but higher losses occur with an unchangeable compensation arrangement or, to avoid them, a more complex, step-wise variable compensation arrangement is needed.

Die Aufgabe der Erfindung, auch bei Verwendung einer einfachen, fest angeschlossenen Kompensationsanordnung eine Kompensation derselben bei veränderlicher Grundschwingungsblindleistung entbehrlich zu machen, wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die weiteren Ansprüche beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.The object of the invention, even when using a simple, fixed connected compensation arrangement a compensation of the same with variable Making fundamental reactive power superfluous is made possible by the characteristic Features of claim 1 solved. The further claims contain advantageous ones Refinements of the invention.

Die Erfindung ist anhand zweier in der Zeichnung vereinfacht dargestellter Beispiele nachfolgend näher erläutert.The invention is shown in simplified form with reference to two in the drawing Examples are explained in more detail below.

Es zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild der Blindleistungskompensationsanordnung, Fig. 2 ein Detail einer Variante der Fig. 1.1 shows a block diagram of the reactive power compensation arrangement, FIG. 2 shows a detail of a variant of FIG. 1.

In Fig. 1 arbeitet ein Drehstrom-Generator 1 auf ein Drehstromnetz 2 konstanter Spannung. Der von einer Wasserturbine 3 mit fest eingestellten Leit- und Laufschaufeln angetriebene Generator ändert seine Wirkleistung P bei unterschiedlicher Fallhöhe mit der 3. Potenz seiner Drehzahl, wodurch sich auch der netzseitige Wirkstrom J mit w der 3. Potenz der Drehzahl n ändert. Der Generator 1 ist über einen Umrichter 4 mit dem sekundärseitig stufenweise durch einen nicht dargestellten, Teil des Sekundärkreis bildenden Transformatorschalter schaltbaren Netztransformatur 5 verbunden, wobei zwischen dem Umrichter 4 und dem Netztransformator 5 eine unveränderliche kapazitive Kompensationsschaltung 6 angeschlossen ist. Das Windungsverhältnis des Netztransformators 5 wird so eingestellt, daß sich im Umrichter 4 am Anschlußpunkt der Kompensationssschaltung 6 ein konstantes Verhältnis von Netzspannung und Netzstrom (U/J = const) einstellt. Auf diese Weise kann der Umrichter4 bei jeder Drehzahl und Leistung mit bestmöglichem Leistungsfaktor cos f betrieben werden, bei dem nur die geringstmöglichen Verluste auftreten.In Fig. 1, a three-phase generator 1 operates on a three-phase network 2 constant voltage. The water turbine 3 with fixed control and blade driven generator changes its active power P at different Height of fall with the 3rd power of its speed, which also increases the line-side active current J changes with w to the 3rd power of the speed n. The generator 1 is via a converter 4 with the secondary side stepwise through a part of the secondary circuit, not shown forming transformer switch switchable network transformer 5 connected, wherein between the converter 4 and the mains transformer 5 an unchangeable capacitive Compensation circuit 6 is connected. The turns ratio of the network transformer 5 is set so that in the converter 4 at the connection point of the compensation circuit 6 sets a constant ratio of mains voltage and mains current (U / J = const). In this way, the converter4 can operate at the best possible speed at any speed and power Power factor cos f can be operated at which only the lowest possible losses appear.

Wenn zur Frequenzumformung ein Zwischenkreisumrichter 7 entsprechend Fig. 2 benutzt wird, kann er bei aus Redundanzgründen netzseitig parallelen Thyristorzweigen 8, 9; 10, 11 je Phase und entsprechender Zündsteuerung den Transformatorlastschalter ersetzen.If a DC link converter 7 is used for frequency conversion Fig. 2 is used, it can be used for redundancy reasons on the network side parallel thyristor branches 8, 9; 10, 11 per phase and corresponding ignition control the transformer load switch substitute.

Soll z.B. am Zwischenkreisumrichter 7 eine höhere Spannung eingestellt werden, so ist z.B. bei der Wicklung U von der Anzapfung U5 auf Anzapfung U4 der Sekundärseite des Netztransformators 5' zu verstellen, wozu die Thyristoren 8 und 9 gesperrt werden und die Thyristoren 10 und 11 vorübergehend den vollen Strom übernehmen.If, for example, a higher voltage is to be set on the DC link converter 7 , for example, the winding U is from the Tap on U5 To adjust the tap U4 of the secondary side of the mains transformer 5 ', including the Thyristors 8 and 9 are blocked and thyristors 10 and 11 temporarily take over full power.

Der mit den Thyristoren 8 und 9 verbundene Stellerkontakt wird von der Anzapfung U5 nach U4 (entsprechend Fig. 2) verstellt und in der neuen Kontaktstellung von den entsprechend gesteuerten Thyristoren 8 und 9 auf die Thyristoren 10 und 11 kommutiert. Die Thyristoren 8 und 9 bleiben danach solange gesperrt, bis der mit ihm verbundene Stellerkontakt ebenfalls auf die Anzapfung U4 umgestellt ist.The actuator contact connected to thyristors 8 and 9 is controlled by the tap U5 to U4 (according to Fig. 2) adjusted and in the new contact position from the correspondingly controlled thyristors 8 and 9 to the thyristors 10 and 11 commutes. The thyristors 8 and 9 then remain blocked until the the actuator contact connected to it has also been switched to tap U4.

Die Gesamtfunktion bleibt hierbei auch bei größeren Schaltstufen stetig, da die stufenweisen Anderungen durch entsprechend kleine Anderungen des Steuerwinkels am Zwischenkreisumrichter 7 ausgeglichen werden können.The overall function remains constant even with larger switching stages, because the gradual changes are caused by correspondingly small changes in the control angle can be compensated at the intermediate circuit converter 7.

3 Patentansprüche 2 Figuren3 claims 2 figures

Claims

Claims reactive power compensation with capacitive compensation circuit with a constant voltage on a network via an electronic frequency converter in the form of a direct or intermediate circuit converter and a network transformer, variable speed generator driven, d u r c h e k e n n n z E i c h n e t that a mains transformer which can be switched step by step on the converter side (5, 5 ') with a switch (transformer switch) that can be adjusted over a wide voltage range provided and an invariable capacitive compensation circuit (6) on the Inverter side (4) of the mains transformer (5, 5 ') is connected.

2. reactive power compensation according to claim 1, d a -d u r c h g e it is not stated that the transformer load switch is operated by a DC link converter (7) is replaced with redundant switching branches (8, 9, 10, 11) on the network side.

3. reactive power compensation according to claim 1 or 2, d a -d u r c I would like to say that the converter can be operated with the optimum control angle is if the converter reactive power is covered from the network (2) and a fixed ratio of converter reactive power to fed-in active power (constant rust).