DE3934836A1

DE3934836A1 - Anordnung zur umwandlung von zwei einphasigen wechselstroemen in einen symmetrischen dreiphasenstrom

Info

Publication number: DE3934836A1
Application number: DE3934836A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Ing Dr Haeusler; Josef Dipl Ing Kaeuferle
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Switzerland; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Schweiz Holding AG; ABB AB
Priority date: 1989-10-19
Filing date: 1989-10-19
Publication date: 1991-04-25
Also published as: JPH03212125A; US5084812A

Description

Technisches Gebiet

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer Anordnung zur Umwandlung von 2 einphasigen Wechselströmen in einen symme trischen Dreiphasenstrom nach dem Oberbegriff des Pa tentanspruchs 1.

Stand der Technik

Mit dem Oberbegriff nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik Bezug, wie er aus der US-A-48 00 481 bekannt ist. Dort ist ein Umrichter mit Gleichspannungszwischenkreis an gegeben, der ein Bahnnetz mit 16 2/3 Hz mit einem Landes netz mit 50 Hz verbindet. Dabei ist ein Spannungssummier transformator mit mehreren Teiltransformatoren einerseits an das Bahnnetz und andererseits über je einen Vierqua drantensteller je Teiltransformator an den Gleichspannungs zwischenkreis angeschlossen.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist, löst die Aufgabe, den Wechselstrom zweier separater, etwa leistungsgleicher Einphasengeneratoren mit einer ersten Wechselstromfrequenz in einen Drehstrom mit einer zweiten Wechselstromfrequenz umzuwandeln. Die Umwandlung soll mit geringem Geräteaufwand erfolgen.

Ein Vorteil der Erfindung besteht in der geringen Rückwir kung der 6pulsigen Oberschwingungen auf die Einphasengene ratoren und der einfachen Anpassung der gleichrichtersei tigen Wechselspannung über mindestens einen Transformator. Die erfindungsgemäße Anordnung eignet sich besonders für nur eine Energieflußrichtung, d. h. für die Speisung eines Landesnetzes durch zwei Einphasengeneratoren.

Würde man zwei Einphasengeneratoren mit 90° Phasenverschie bung ohne Transformator über Gleichrichter in Reihe oder parallelschalten, so erhielte man eine 4pulsige Schaltung, die einen höheren Filteraufwand im Gleichspannungszwischen kreis als die 6pulsige Schaltung erfordern würde. Ohne Pol radwinkelregler wäre mit einer solchen Einrichtung der Syn chronismus nicht gewährleistet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei spielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Umwand lung von 2 einphasigen Wechselströmen in einen symmetrischen Dreiphasenstrom mit einem Umrichter mit einem Gleichrichter, der wechselstromseitig über einen SCOTT-Transformator an 2 Einphasenge neratoren angeschlossen ist, und der über einen Gleichspannungszwischenkreis mit 2 in Reihe ge schalteten Wechselrichtern in Verbindung steht, welche über Netztransformatoren an ein Landesnetz angeschlossen sind, und mit einem Regelkreis für eine Generatorspannung,

Fig. 2 ein Schaltbild zweier Transformatoren, die an stelle des SCOTT-Transformators bei der Anordnung gemäß Fig. 1 einsetzbar sind,

Fig. 3 ein Spannungs-Zeigerdiagramm zu den Transformato ren gemäß Fig. 2,

Fig. 4 ein Blockschaltbild der Regelstruktur zum Betrieb der Anordnung gemäß Fig. 1,

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Löschwinkelistwertbild ners der Regelstruktur gemäß Fig. 1 und

Fig. 6a)-6e) Signaldiagramme von Zündsignalen für Thyristoren und von Thyristorströmen des Gleichrichters gemäß Fig. 1.

Wege zur Ausführung der Erfindung

In Fig. 1 sind mit (G1) und (G2) Synchronmaschinen bzw. einphasige Wechselspannungsgeneratoren bezeichnet, die von Turbinen (Tu1) bzw. (Tu2) angetrieben werden und Generator spannungen (u1) bzw. (u2) von 16 2/3 Hz erzeugen, die mit tels Wechselspannungswandlern (1) bzw. (2) als Generator spannungssignale (u1) bzw. (u2) detektierbar sind. Der Ein fachheit halber sind Generatorspannungen und dazu proportionale Generatorspannungssignale gleich bezeichnet. Das Gleiche gilt für Zündwinkel, Soll- und Istwerte sowie dazu proportionale Zündwinkelsignale sowie Soll- und Istwertsignale. (δ1) und (δ2) bezeichnen Polradwinkel signale der Wechselspannungsgeneratoren (G1) bzw. (G2), die durch Geber der Generatorwellen erhalten werden, und (P1 _s) sowie (P2_s) Leistungssollwertsignale für die Steuerung der Brennstoffzufuhr der Turbinen (Tu1) bzw. (Tu2).

Die Statorwicklungen der Wechselspannungsgeneratoren (G1, G2) sind je an Primärwicklungen mit Transformatorwicklungs zahlen (n1) bzw. (n3) eines Spezialtransformators zur Um wandlung einer dreiphasigen Netzspannung in eine dreipha sige Ausgangsspannung, d. h. eines sogenannten SCOTT-Trans formators (Tr1), angeschlossen, wie er z. B. aus dem Hand buch für Hochfrequenz- und Elektro-Techniker, V. Band, Ver lag für Radio-Photo-Kinotechnik GmbH, Berlin-Borsigwalde, 1957/1967, S. 618, bekannt ist. Die den Primärwicklungen zugeordneten Sekundärwicklungen weisen Transformatorwick lungszahlen (n2) bzw. (n4) auf mit Wicklungsverhältnissen n2 : n1 = 1 : 1 und n3 : n4 = √/2 : 1.

Von der Sekundärwicklung mit Transformatorwicklungszahl (n2) werden Wechselstromphasen (R) und (T) abgegriffen und von der Sekundärwicklung mit der Transformatorwicklungszahl (n4) die Wechselstromphase (S), welche Wechselstromphasen über Wechselstromwandler (37-39) Wechselstromeingängen eines gesteuerten ersten Stromrichters bzw. Brückengleich richters (SR1) zugeführt sind. An Ausgängen der Wechsel stromwandler (37-39) sind 3 Wechselstromsignale (i_1R, i_1S, i_1T) abgreifbar. Der Stromrichter (SR1) ist netzkommu tiert und weist Thyristoren (T1-T6) in den Brückenzweigen auf, die in Abhängigkeit von Zündwinkelsignalen (α11-α16) einschaltbar sind.

Mit (SR2) und (SR3) sind zwei in Reihe geschaltete Wechsel richter oder zweite bzw. dritte Stromrichter für 12pulsigen Betrieb bezeichnet, die netz- oder zwangskommutiert sein können. Sie sind gleich aufgebaut wie der erste Stromrich ter (SR1). Gleichstromseitig sind sie über einen Gleich spannungszwischenkreis, der zwei über einen Gleichspan nungsdetektor (5) in Reihe geschaltete Zwischenkreisdros seln (3) und (4) sowie einen Zwischenkreiskondensator (6) aufweist, an den Gleichspannungsausgang des ersten Strom richters (SR1) angeschlossen und wechselstromseitig über Wechselstromwandler (7) bzw. (8) und dazu in Reihe geschal teten Netztransformatoren (Tr2) bzw. (Tr3) mit Stern- Dreieck- bzw. Stern-Sternschaltung an ein Wechselstrom- bzw. Wechselrichter- oder Landesnetz (10) mit einer Netz frequenz von 50 Hz. An den Ausgängen der Wechselstromwand ler (7, 8) sind Wechselstromsignale (i2) bzw. (i3) abgreif bar. Zündwinkelsignale für die Stromrichter (SR2) und (SR3) sind mit (α2) bzw. (α3) bezeichnet. Der aus dem Gleichrich ter (SR1), dem Gleichspannungszwischenkreis (3-6) und den beiden Wechselrichtern (SR2, SR3) bestehende Umrichter ist für eine Hochspannungs-Gleichstromübertragung mit einer Gleichspannung von 30 kV und einen Gleichstrom von 3,3 kA ausgelegt.

Mit (9) ist ein Spannungabbildwandler für die Netztransfor matoren (Tr2) und (Tr3) bezeichnet, an dem Abbildspannungs signale (u92) und (u93) abgreifbar sind.

Jedem Wechselspannungsgenerator (G1, G2) ist ein gleich aufgebauter Spannungsregelkreis zur Konstanthaltung der je weiligen Generatorspannung (u1, u2) zugeordnet, von denen der Übersichtlichkeit halber nur derjenige für den Wechselspannungsgenerator (G2) dargestellt ist. Die Genera torspannung (u2) wird über einen Gleichrichter mit Spitzen wertglättung (40) einem negierenden Eingang eines Summie rers (41) zugeführt, an dessen nichtnegierendem Eingang ein vorgebbares Generatorspannungssollwertsignal (U_s) anliegt. Ausgangsseitig ist der Summierer (41) über einen Generatorspannungsregler (42) mit einem Steuereingang eines Erregerstromrichters (43) verbunden, der die Feldwicklung des Wechselspannungsgenerators (G2) speist.

Fig. 2 zeigt zwei gestrichelt umrandete Spezialtransforma toren (Tr4) und (Tr5) mit Primärwicklungen, die Transforma torwicklungszahlen (n5) bzw. (n7) aufweisen, und mit Sekun därwicklungen, die Transformatorwicklungszahlen (n6) bzw. (n8) aufweisen. Diese Spezialtransformatoren (Tr4, Tr5) können anstelle des SCOTT-Transformators (Tr1) gemäß Fig. 1 verwendet werden. Sie haben weniger Anzapfungen als der SCOTT-Transformator (Tr1) und können auch auf einen gemein samen Eisenkern zu einem einzigen Transformator vereinigt sein. Die Wicklungsverhältnisse sind: n5 : n6 = 1 : √ und n7 : n8 = 1 : 1. An die Primärwicklung des Transformators (Tr4) ist der erste Wechselspannungsgenerator (G1) ange schlossen. Der Wechselspannungsgenerator (G2) ist an ein die T-Phase bildendes erstes Ende der Sekundärwicklung und an ein die S-Phase bildendes erstes Ende der Primärwicklung des Transformators (Tr5) angeschlossen. Ein zweites Ende der Sekundärwicklung des Transformators (Tr5) ist mit einem ersten Ende der Sekundärwicklung des Transformators (Tr4) verbunden und bildet die Wechselsstromphase (R) für den er sten Stromrichter (SR1). Ein zweites mit (Q) bezeichnetes Ende der Primärwicklung des Transformators (Tr5) ist mit einem zweiten Ende der Sekundärwicklung des Transformators (Tr4) verbunden.

Fig. 3 zeigt mit Spannungsvektoren (SR, RT, -RT, TS, QR) die Spannungsverhältnisse an diesen Spezialtransformatoren (Tr4, Tr5). Es wird vorausgesetzt, daß |u1| = |u2| ist, d. h., daß die Generatorspannungen (u1) und (u2) mittels der jeweiligen Generatorspannungsregler (42) auf gleiche Amplitude geregelt werden. Dann gilt:

QR = -RT + SR = u1×√.

In Fig. 4 ist mit dem Bezugszeichen (11) ein näher in Ver bindung mit Fig. 5 beschriebener Löschwinkelistwertbildner bezeichnet, dem eingangsseitig die Abbildspannungssignale (u92) und (u93) sowie die Wechselstromsignale (i2) und (i3) zugeführt sind. Ausgangsseitig sind Löschwertistwertsignale (γ_i) bzw. (γ_SR2i, γ_SR3i) einem negierenden Eingang eines Summierers (17) zugeführt, an dessen nichtnegierendem Ein gang ein vorgebbarer Löschwinkelsollwert, entsprechend vor zugsweise 17°_el, anliegt. Ausgangsseitig steht der Summie rer (17) mit einem Löschwinkelregler (18) in Steuerverbin dung, an dem Zündwinkelsignale (α2, α3), entsprechend α=180°-γ, zum Einschalten der Ventile der Wechselrichter (SR2, SR3) abgreifbar sind. Es vesteht sich, daß für jeden Wechselrichter (SR2, SR3) ein Summierer (17) und ein Löschwinkelregler (18) vorgesehen sind, entsprechend den beiden Löschwinkelistwertsignalen (γ_SR2i) und (γ_SR3i), vgl. Fig. 5, und den beiden Zündwinkelsignalen (α2, α3). Da durch, daß die Wechselrichter (SR2) und (SR3) mit konstan tem Löschwinkel (γ) betrieben werden, bestimmen die Zünd winkel (α2) und (α3) in Verbindung mit dem jeweiligen Be triebsstrom (i2, i3) die Gleichspannung des Gleichspan nungszwischenkreises (3-6). Ein derartiger Löschwinkel regler ist in dem Vortragsbericht: H. Stemmler et al., PRO- GRAMMABLE PROCESSOR FOR THE CONTROL OF HVDC AND SVS, CANA- DIAN ELECTRICAL ASSOCIATION, Engineering and Operating De vision Meetings, Toronto, Canada, March 25-29, 1984, dort in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben.

Mit (12) ist ein Wirkleistungsbildner bezeichnet, der für die jeweilige Wechselstromphase (R, S, T) aus der Grund schwingung der Abbildspannungssignale (u92, u93) und der Wechselstromsignale (i2, i3) der Wechselrichter (SR2, SR3) die Produkte für die elektrische Leistung U×i×cos ϕ bil det und diese 6 Produktwerte zu einem einzigen Leistungs istwertsignal (Pi) mittelt, wobei (ϕ) der Phasenwinkel zwi schen der jeweiligen Spannung (U) und dem jeweiligen Strom (i) ist.

Der Leistungsistwert (Pi) ist einem negierenden Eingang ei nes Summierers (19) zugeführt, an dessen nichtnegierendem Eingang ein von einer übergeordneten Regelung vorgebbares Leistungssollwertsignal (Ps) anliegt. Ausgangsseitig ist der Summierer (19) über einen ersten Steuereingang mit ei nem Leistungsregler (20) mit Proportional-Integral- bzw. PI-Charakteristik verbunden, dessen Ausgang mit dem Divi deneneingang eines Teilers (21) verbunden ist, an dem aus gangsseitig ein Gleichstromsollwertsignal (i_ds) abgreifbar ist. Einem zweiten Eingang des Leistungsreglers (20) sowie einem Devisoreingang des Teilers (21) ist ein Gleichspan nungsistwertsignal (U_di) vom Ausgang eines Rechners bzw. Gleichspannungsistwertbildners (15) zugeführt.

Mit den Bezugszeichen (13), (14) und (23) sind Gleich stromistwertbildner bezeichnet, wie sie z. B. aus dem Ta schenbuch Elektrotechnik, Band 5, VEB Verlag Technik Berlin 1980, Herausgeber: E. Philippow, S. 835-836, bekannt sind, die jeweils in Abhängigkeit von eingangsseitigen Wechselstromistwertsignalen (i1) bzw. (i2) bzw. (i3) aus gangseitig gleichgerichtete Stromistwertsignale (i1 _di) bzw. (i2 _di) bzw. (i3 _di) liefern.

Die Stromistwertsignale (i2 _di) und (i3 _di) sind über einen Umschalter (16) als Stromistwertsignale (i_di) einem ersten Eingang des Gleichstromistwertbildners (15) zugeführt, der eingangsseitig zusätzlich die Abbildspannungssignale (u92, u93) und das Löschwinkelistwertsignal (γ_i) vom Ausgang des Löschwinkelistwertbildners (11) erhält. Im Gleichstromist wertbildner (15) wird für die Wechselstromphasen (R, S, T) der Wechselrichter (SR2, SR3) die Gleichspannung,

U_d = 1,35×U× cos γ_i-3×X_c×i_di/π,

berechnet, wobei X_c eine vorgebbare Konstante mit der Be deutung einer Kurzschlußreaktanz des SCOTT-Transformators (Tr1) bzw. der Transformatoren (Tr4) und (Tr5) ist und (U) ein Spannungssignal bedeutet, das entsprechend der Stellung des Umschalters (16) eines der Abbildspannungssignale (u92) bzw. (u93) sein kann. Das Gleichspannungsistwertsignal (U_di) am Ausgang des Gleichstromistwertbildners (15) ergibt sich aus den 6 berechneten (U_d)-Werten durch Mittelwertbil dung.

Das Gleichstromsollwertsignal (i_ds) wird einem nichtnegie renden Eingang und das Stromistwertsignal (i1 _di) einem ne gierenden Eingang eines Summierers (22) zugeführt. Aus gangsseitig steht der Summierer (22) über einen Gleich stromregler (24) mit PI-Charakteristik, der dem Leistungs regler (20) unterlagert ist, und über ein diesem nachge schaltetes arccos-Glied (25), das einer Linearisierung der Regelkennlinie dient und an dem ausgangsseitig ein Zündsi gnal für die Thyristoren (T1-T6) des Stromrichters (SR1), entsprechend einem Zündwinkelsignal (α1) anliegt, mit Steuereingängen der Thyristoren (T1, T4) und über negie rende Eingänge von Summierern (26-29) mit den Thyristoren (T3, T6, T2, T5) in Steuerverbindung.

Einem nichtnegierenden Eingang eines Summierers (30) ist ein 90°-Signal und einem negierenden Eingang ein Differenz signal δ1-δ2 der Polradwinkelsignale (δ1) und (δ2) der Wechselspannungsgeneratoren (G1) bzw. (G2) zugeführt. Aus gangsseitig steht der Summierer (30) über einen Polradwin kelregler (31) mit PI-Charakteristik, an dem ausgangsseitig ein Zündwinkeldifferenzsignal (Δα) abgreifbar ist, mit einem Turbinenausgleichregler (32) mit PI-Charakteristik in Steuerverbindung, an dem ausgangsseitig ein 50-%-Leistungs differenzsollwertsignal (ΔP_s/2) abgreifbar ist. Das Zünd winkeldifferenzsignal (Δα) ist nichtnegierenden Eingängen der Summierer (26) und (27) zugeführt, an denen ausgangs seitig die Zündwinkelsignale (α13) bzw. (α16) für die Thy ristoren (T3) bzw. (T6) abgreifbar sind, und negierenden Eingängen der Summierer (28) und (29), an denen ausgangs seitig die Zündwinkelsignale (α12) bzw. (α15) für die Thy ristoren (T2) bzw. (T5) abgreifbar sind. Während der Pol radwinkelregler (31) schnell, d. h. innerhalb einer Periode der Bahnfrequenz von 16 2/3 Hz regelt, regelt der Turbinen ausgleichsregler (32) langsam, d.h. innerhalb von 1s-1 min, wobei eine momentane Polradwinkelabweichung 90°-(δ1 -δ2) von 2°-3° vom gewünschten 90°-Wert in Kauf genommen wird.

Das Leistungssollwertsignal (P_s) ist einem Teiler (33) zu geführt, der den Wert des Leistungssollwertsignals (P_s) halbiert zu einem einem 50-%-Leistungssollwertsignal (P_s/2), welches nichtnegierenden Eingängen von Summierern (34) und (35) zugeführt ist. Das 50-%-Leistungsdiffe renzsollwertsignal (ΔP_s/2) ist einerseits einem weiteren nichtnegierenden Eingang des Summierers (34) zugeführt, an dem ausgangsseitig das Leistungsollwertsignal (P1 _s) für die Steuerung der Turbine (Tu1) abgreifbar ist, und anderer seits einem negierenden Eingang des Summierers (35), an dem ausgangsseitig das Leistungssollwertsignal (P2 _s) für die Steuerung der Turbine (Tu2) abgreifbar ist.

In Fig. 5 ist der Löschwinkelistwertbildner (11) im Detail dargestellt. Nulldetektoren (44-47) sind eingangsseitig Wechelstrom- und Abbildspannungssignale (i2) bzw. (u92) von den Wechselstromeingängen des Stromrichters (SR2) sowie (i3) bzw. (u93) von den Wechselstromeingängen des Strom richters (SR3) zugeführt.

Die Nulldetektoren (44) und (45) sind ausgangsseitig mit S- bzw. R-Eingängen eines Flipflops bzw. SR-Kippgliedes (48) verbunden, an dem ausgangsseitig das Löschwinkelistwertsig nal (γ_SR2i) für den Stromrichter (SR2) abgreifbar ist. Die Nulldetektoren (46) und (47) sind ausgangsseitig mit S- bzw. R-Eingängen eines Flipflops bzw. SR-Kippgliedes (49) verbunden, an dem ausgangsseitig das Löschwinkelistwertsig nal (γ_SR3i) für den Stromrichter (SR3) abgreifbar ist.

Die für die Bildung des Löschwinkels (γ) relevanten Null durchgangssignale der Ventilströme sind immer dem Ende des Stromblockes zugehörig. Durch diese Signale werden die Aus gänge der SR-Kippglieder (48, 49) auf logisch 1 gesetzt. Durch das darauffolgende Nulldurchgangssignal der zugehöri gen Spannung wird der Ausgang des jeweiligen SR-Kippgliedes wieder auf logisch 0 gesetzt. Die Dauer des Zustandes lo gisch 1 ist ein direktes Abbild des Löschwinkels (γ).

Die Wirkung der erfindungsgemäßen Anordnung soll nachste hend in Verbindung mit den Diagrammen von Fig. 6 erläutert werden. Die beiden von Turbinen (Tu1) bzw. (Tu2) angetrie benen Einphasen-Wechselspannungsgeneratoren (G1, G2), die je für eine elektrische Leistung von 50 MW und eine Bahn netzfrequenz von 16 2/3 Hz ausgelegt sind, sollen über einen Spezialtransformator (Tr1; Tr4, Tr5) und einen Um richter (SR1, 3-6, SR2, SR3), der eine HGÜ-Anlage sein kann, elektrische Energie in ein Landesnetz (10) mit einer Netzfrequenz von 50 Hz einspeisen. Eine Umkehr der Energie richtung ist prinzipiell nach dem sogenannten Marginal stromverfahren möglich.

Eine erste Bedingung für den Betrieb einer solchen Anord nung mit minimalem Geräteaufwand ist die Regelung beider Wechselspannungsgeneratoren (G1, G2) auf konstante Leer laufspannung, d. h., es soll u1 = u2 = u_s sein. Zur Einhal tung dieser Bedingung genügt es, den Erregerstrom der Wech selspannungsgeneratoren (G1, G2) in Abhängigkeit vom jewei ligen geglätteten Spitzenwert der stromrichterseitigen Wechselspannung (u1, u2) mit je einem Generatorspannungs regler (42) zu regeln.

Eine zweite Bedingung ist der Betrieb beider Wechselspan nungsgeneratoren (G1, G2) mit um 90°_el versetzten Genera torspannungen (u1, u2). Zur Einhaltung dieser Bedingung ist ein Zusatz zur üblichen Stromrichterregelung erforderlich, da nur diese schnell genug ist, um den Synchronismus der beiden elektrisch getrennten Wechselstromgeneratoren (G1, G2) herzustellen. Dieser Zusatz ist der Polradwinkelregler (31).

Es wird zunächst angenommen, daß die ideale Phasenlage mit 90° Phasendifferenz der Maschinen- bzw. Generatorspannungen (u1, u2) vorhanden sei und die Stromrichterventile bzw. die Thyristoren (T1-T6) äquidistant gezündet werden. Hierbei ist Δα = 0. Für den SCOTT-Transformator (Tr1) sind die ent stehenden stromrichterseitigen Ströme (i_R), (i_S) und (i_T) in den Fig. 6c bis 6e unter Annahme einer unendlich großen Glättungsdrossel aufgezeichnet, bei Annahme der weiter oben angegebenen Windungsverhältnisse. Bei gleich großen Ma schinenspannungen u1 = u2 sind Grundschwingungsströme (I_1G1) und (I_1G2) für die Wechselspannungsgeneratoren (G1) bzw. (G2),

I_1G1 = I_1G2 = 3×Id/(√×π),

wobei Id die Amplitude der Ströme (i_R, i_S, i_T) bedeutet. Der Einfluß der Kommutierungsreaktanzen sei zunächst ver nachlässigt.

Sofern die Turbinenregelung nicht exakt im Gleichgewicht mit den elektrischen Leistungen ist, werden die Wechsel spannungsgeneratoren (G1, G2) von dem idealen Arbeitspunkt wegdriften. Die Abweichung von der idealen Phasendifferenz 90° erzeugt das Zündwinkeldifferenzsignal (Δα), siehe Fig. 4. Das Zündwinkeldifferenzsignal (Δα) kann dazu benutzt werden, um die Zündwinkel (α12, α15) der Thyristoren (T2) und (T5) der Wechselstromphase (T) von einem mittleren Ar beitspunkt von z. B. α12 = α15 = 15° zu verschieben, so daß das Leistungsgleichgewicht und die Phasenlage von 90°_el wieder hergestellt wird, noch ehe es zu einem Schlüpfen kommt. Hierzu ist die Erfassung des Istwertes der Phasen lage zwischen den beiden Wechselspannungsgeneratoren (G1, G2) erforderlich, was mittels der Messung bzw. Detektion der Polradwinkel (δ1, δ2) geschieht.

Zur sofortigen Anpassung an eine Leistungsdifferenz zwi schen den Wechselspannungsgeneratoren (G1, G2) wird von der äquidistanten Zündung der Thyristoren gewollt geringfügig abgewichen. Bei Überwiegen der Leistung des Wechselspan nungsgenerators (G1) werden die Zündwinkel (α13) und (α16), vgl. Fig. 6a) und 6b) der Thyristoren (T3) und (T6) der Wechselstromphase (S) um die Zündwinkeldifferenz (Δα) frü her und bei Überwiegen der Leistung des Wechselspannungs generators (G2) um Δα verzögert gezündet, vgl. Fig. 6d). Bei einer Zündverzögerung werden die Stromblöcke der Thyri storen (T3) und (T6) verkürzt, während die der Thyristoren (T1) und (T4) der Wechselstromphase (R), vgl. Fig. 6c), im gleichen Maß verlängert werden. Hierdurch wird die Bela stung des Wechselspannungsgenerators (G1) erhöht, während die von (G2) verkleinert wird. Diese Maßnahme wirkt bei zu großer Polradwinkeldifferenz im Sinne einer Verkleinerung. Nachteilig dabei ist, daß sich mit dieser Maßnahme die Leistungsfaktoren der Wechselspannungsgeneratoren (G1, G2) ändern. Falls dieser Effekt vermieden werden soll, kann das Zündwinkeldifferenzsignal (Δα), wie gestrichelt angedeutet, dazu benutzt werden, die Thyristoren (T2) und (T5) verfrüht zu zünden. Die Leistung des Wechselspannungsgenerators (G1) überwiegt dann, wenn δ1-δ2 < 90° wird.

Der im Teiler (33) halbierte 50-%-Leistungssollwert stellt den idealen Sollwert für die Turbinenleistungsregelung dar. Um das Zündwinkeldifferenzsignal (Δα) auf nahezu 0 zu be kommen, wird in dem Turbinenausgleichsregler (32) ein Zu satz- bzw. 50-%-Leistungsdifferenzsollwert (ΔP_s/2) gebil det, der dem idealen Leistungssollwert für die Turbine (Tu1) zugefügt und dem von Turbine (Tu2) abgezogen wird.

Wichtig ist, daß mit der Turbinenregelung die Wechselspan nungsgeneratoren (G1, G2) auf ein konstantes elektrisches Leistungsverhältnis sowie auf eine vorgebbare Summe der beiden elektrischen Leistungen geregelt werden. Die Wech selrichter (SR2, SR3) werden mit konstantem Löschwinkel (γ) geregelt.

Es versteht sich, daß anstelle des oberschwingungsgünsti gen 12Pulswechselrichters (SR2, SR3) ein 6pulsiger Wechsel richter mit nur einer Drehstrombrücke verwendet werden kann, was bei kleinerer Leistung bzw. bei sehr starkem Wechselrichternetz (mit geringer Oberschwingungsbeeinflus sung) vorteilhaft sein könnte. Anstelle einfacher Thyristo ren (T1-T6) können in den Wechselrichtern (SR1-SR3) GTO-Thyristoren mit antiparallelen Dioden verwendet werden.

Statt der Wechselstromwandler (7, 8) zur Ermittlung des im Gleichstromzwischenkreis (3-6) fließenden Gleichstroms (i_di), der im Gleichspannungsistwertbildner (15) zur Be rechnung des Gleichspannungsistwertsignals (U_di) benötigt wird, könnte auch der Gleichspannungsdetektor (5) im Gleichspannungszwischenkreis verwendet werden, der anson sten fehlen kann und relativ teuer ist.

Claims

1. Anordnung zur Umwandlung von zwei einphasigen Wechsel strömen in einen symmetrischen Dreiphasenstrom

a) mit einem Umrichter mit mindestens zwei Stromrichtern, welche über einen Gleichspannungszwischenkreis mitei nander in Wirkverbindung stehen,
b) welche Umrichter mindestens einen ersten Stromrichter (SR1) aufweist, der wechselstromseitig mit wenigstens zwei einphasigen Wechselstromanschlüssen in Wirkverbindung steht und
c) der mindestens einen zweiten Stromrichter (SR2, SR3) aufweist, der wechselstromseitig mit einem symmetri schen Dreiphasenstromanschluß in Wirkverbindung steht,

dadurch gekennzeichnet,

d) daß der mindestens eine erste Stromrichter (SR1) ein dreiphasiger Brückengleichrichter ist, der wechsel stromseitig über mindestens einen ersten Transformator (Tr1; Tr4, Tr5) sowohl mit einem ersten Wechselspan nungsgenerator (G1) als auch mit einem separaten zwei ten Wechelspannungsgenerator (G2) in Wirkverbindung steht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transformator ein SCOTT-Transformator (Tr1) ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

a) daß der mindestens eine erste Stromrichter (SR1) wechselstromseitig über zwei elektrisch miteinander verbundene zweite und dritte Transformatoren (Tr4, Tr5) in Wirkverbindung steht,
b) wobei der zweite Transformator (Tr4) mit mindestens einer Primärspule an den ersten Wechselspannungsgene rator und
c) ein dritter Transformator (Tr5) über dessen Primär- (n7) und Sekundärspule (n8) an den zweiten Generator angeschlossen ist, wobei die Sekundärspule (n6) des dritten Transformators über die Sekundärspule (n8) des zweiten Transformators mit der Primärwicklung des dritten Transformators in Reihe geschaltet ist, und
d) daß erste und dritte Abgriffe (RT) für den Dreipha senstrom mit Enden der Sekundärwicklung (n8) des drit ten Transformators (Tr4) und ein Abgriff (S) für den Dreiphasenstrom mit der elektrischen Anschlußstelle des zweiten Wechselspannungsgenerators (G2) an die Primärwicklung des dritten Transformators (Tr5) in Wirkverbindung steht (Fig. 2).

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

a) daß der mindestens eine zweite Stromrichter (SR2, SR3) ein Wechselrichter ist und
b) daß ein Löschwinkelregler (18) vorgesehen ist, der die Ventile des mindestens einen Wechselrichters auf konstanten Löschwinkel (γ) regelt.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

a) daß ein Leistungsregler (20) vorgesehen ist,
b) dem ein Stromregler (24) unterlagert ist, in Abhängig keit von dessen Ausgangssignal Zündwinkelsignale (α11- α16) für den ersten Stromrichter (SR1) gebildet wer den.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

a) daß für jeden Generator (G1, G2) ein Generatorspan nungsregler (38) vorgesehen ist, der die Ausgangsspan nung (u1, u2) des jeweiligen Generators auf einen vor gebbaren Generatorspannungssollwert (U_s) regelt und
b) der ausgangsseitig mit der Speisung (39) der Erreger wicklung des jeweiligen Generators in Steuerverbindung steht.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Polradwinkelregler (31) vor gesehen sind, welche die Polradwinkel (δ1, δ2) der beiden Wechselspannungsgeneratoren (G1, G2) auf eine relative Phasendifferenz zueiander von 90°_el regeln.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündwinkelsignale (α11-α16) des ersten Stromrichters (SR1) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal (Δα) mindestens eines Polradwinkelreglers (31) gebildet werden.

9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich net,

a) daß ein Turbinenausgleichsregler (32) mit Proportio nal-Integral-Charakteristik vorgesehen ist, deren Ab hängigkeit von einem Ausgangssignal bzw. Zündwinkel differenzsignal (Δα) mindestens eines Polradwinkelreglers (31) zwei separate, die Wechselspannungsgeneratoren (G1, G2) antreibende Turbinen (Tu1, Tu2) auf ein konstantes Verhältnis ihrer jeweils an die zugehörigen Wechselspan nungsgeneratoren abgegebenen Leistungen sowie
b) auf konstante Summe dieser Leistungen regelt.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

a) daß ein erstes Summierglied (34) vorgesehen ist, in dem ein dem Übertragungs-Leistungssollwert (P_s/2) zu geordnetes Signal und ein Ausgangssignal bzw. 50-%- Leistungsdifferenzsollwertsignal (ΔP_s/2) des Turbinenausgleichsreglers (32) additiv zu einem ersten Leistungssollwert (P1 _s) für eine erste Turbine (Tu1) überlagert wird, und
b) daß ein zweites Summierglied (35) vorgesehen ist, in dem ein dem Übertragungs-Leistungssollwert (P_s/2) zu geordnetes Signal und das Ausgangssignal (ΔP_s/2) des Turbinenausgleichreglers (32) subtraktiv zu einem zweiten Leistungssollwert (P2 _s) für eine zweite Tur bine (Tu2) überlagert wird.