DE69403142T3

DE69403142T3 - Blindleitungsregler und Regelverfahren zur Reduktion von Schaltverlusten im Beharrungsbetrieb

Info

Publication number: DE69403142T3
Application number: DE69403142T
Authority: DE
Inventors: Fumitoshi Ichikawa; Takashi Mori
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-07-01
Filing date: 1994-06-29
Publication date: 2001-03-01
Anticipated expiration: 2014-06-30
Also published as: EP0633641A1; CA2127157C; CA2127157A1; EP0633641B1; DE69403142T2; DE69403142D1; US5485075A; JPH0720957A; EP0633641B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Blindleistungskompensationsgerät zum Stabilisieren einer Systemspannung eines Leistungssystems und insbesondere ein selbstkommutiertes Blindleistungskompensationsgerät mit der Fähigkeit zur Reduktion von Schaltverlusten in seinem Beharrungszustand.
Ein statischer Blindleistungskompensator ist im allgemeinen als Gerät zum Stabilisieren einer Systemspannung eines Leistungssystems bekannt. Vor allem besitzt ein selbstkommutierter statischer Blindleistungskompensator (hiernach als selbstkommutierter SVC bezeichnet) eine hervorragende Ansprechcharakteristik und den Vorteil eines raschen Funktionierens entsprechend den Veränderungen des Leistungssystems. Der selbstkommutierte SVC variiert eine Ausgangsspannung eines an das Leistungssystem angeschlossenen selbstkommutierten Umsetzers, um einen Wert der Blindleistung zu regulieren, und daraufhin eine Systemspannung. Der selbstkommutierte Umsetzer umfaßt im allgemeinen eine Selbstabschalt-Schaltungsvorrichtung und einen Gleichstromkondensator zum Herstellen einer Gegenleistung.
Fig. 5 ist eine Darstellung, die den Verlust eines üblichen selbstkommutierten SVC zeigt. Wie in dieser Figur gezeigt ist, ist der Verlust (Punkt B) an beiden Maximumpunkten QCmax und QLmax von dessen Blindleistungsausgang am größten, es tritt aber auch ein Verlust auf, wenn die Blindleistung Null ist (Punkt A). Der Verlust, der auftritt, wenn die Blindleistung Null ist, ist einer Schaltoperation eines selbstkommutierten Umsetzers zuzuschreiben.
Es gibt viele Fälle, bei denen ein Spannungsblindleistungsregler (VQC) zum Konstanthalten einer Systemleistung durch Öffnen/Schließen eines Leistungskondensators oder einer Paralleldrossel in einer Unterstation installiert ist. Es wurde deshalb erwartet, daß der Blindleistungsausgang vom selbstkommutierten SVC im Beharrungszustandsbetrieb im wesentlichen Null werden würde. Da der konventionelle selbstkommutierte SVC jedoch ständig geregelt wird, so daß die Ausgangsspannung des selbstkommutierten Umsetzers auch im Beharrungszustandsbetrieb mit der Systemspannung übereinstimmt, selbst wenn der Blindleistungsausgang vom selbstkommutierten SVC im wesentlichen Null ist, wird die Schaltoperation des selbstkommutierten Umsetzers wiederholt, was zu einem Schaltverlust führt.
Die Druckschrift US-A-4 353 024 offenbart einen Blindleistungskompensator mit den Merkmalen der Zeilen 1 bis 14 und 18 bis 25 von Anspruch 1. Darüber hinaus lehrt dieser Stand der Technik, die Verluste durch Anhalten der Steuer- bzw. Regelpulse, die von dem Steueranschluß der Schaltvorrichtung geliefert werden, herabzusetzen, wenn ein Blindleistungsausgang vom Umsetzer nahe Null ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines anderen selbstkommutierten SVC, der einen Verlust infolge einer Schaltoperation eines selbstkommutierten Umsetzers eliminiert, wenn ein Blindleistungsausgang des selbstkom mutierten SVC im wesentlichen Null ist, und daher mit hohem Wirkungsgrad arbeitet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 9 bereitgestellt. Eine Schaltverlustreduktionsschaltung ist in einem Regelsystem eines selbstkommutierten SVC vorgesehen, um das Senden eines Gateansteuerpulses zum selbstkommutierten Umsetzer zu stoppen und einen Schaltverlust in dem Fall zu reduzieren, wenn ein Blindleistungsausgang vom selbstkommutierten SVC nahe Null ist. In diesem Fall wird daher eine Schaltoperation zur Regulierung eines Blindstroms gestoppt und ein Schaltverlust wird dementsprechend unterdrückt.
Diese Erfindung kann mit der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser verstanden werden, in denen zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Aufbaus eines selbstkommutierten SVC gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 die Eingangs/Ausgangs-Charakteristika einer Totzonenbestimmungsschaltung;
Fig. 3 einen Schaltverlust des selbstkommutierten SVC von Fig. 1;
Fig. 4 Ansteuercharakteristika des selbstkommutierten SVC von Fig. 1; und
Fig. 5 einen Schaltverlust eines konventionellen selbstkommutierten SVC.
Ein selbstkommutierter SVC gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Funktion des selbstkommutierten SVC der vorliegenden Erfindung zeigt. In dieser Figur bezeichnet die Bezugsziffer 1 ein zu steuerndes bzw. regelndes Leistungssystem. Das Leistungssystem 1 umfaßt einen Haupttransformator 2, und ein selbstkommutierter Konverter 3 ist über einen Transformator 4 an eine Tertiärwicklung des Haupttransformators 2 angeschlossen. Der Haupttransformator 2 entspricht einem Haupttransformator einer in einer Unterstation und dergleichen vorgesehenen Bank, und eine Phasenmodifizierausstattung sowie der selbstkommutierte Umsetzer 3 ist an die Tertiärwicklung des Haupttransformators 2 angeschlossen. Der Transformator 4 senkt eine in der Tertiärwicklung erzeugte Spannung auf ein Optimum und legt sie an den selbstkommutierten Umsetzer 3 an.
Der selbstkommutierte Umsetzer 3 besteht aus einem Spannungstypinverter und umfaßt einen Gleichstromkondensator 5 zum Herstellen einer Gegenleistung, eine Selbstabschalt-Schaltungsvorrichtung mit einem Wechselstromanschluß, der mit dem Transformator 4 verbunden ist, und einem Gleichstromanschluß, der mit dem Gleichstromkondensator 5 verbunden ist, und einen Gleichspannungsdetektor 7 zum Detektieren einer Gleichspannung des Gleichspannungskondensators 5.
Der selbstkommutierte SVC empfängt ein Detektionssignal entsprechend der Systemspannung des Leistungssystems 1 von einem PT (Potentialtransformator) 8, und er empfängt auch ein Detektionssignal entsprechend dem in oder aus dem selbstkommutierten Umsetzer 3 fließenden Strom von einem CT (Stromtransformator) 9. Ein Spannungsdetektor 11 liefert ein Spannungsdetektionssignal, das die Systemspannung des Leistungssystems 1 darstellt, in Abhängigkeit von dem vom PT 8 eingegebenen Detektionssignal an einen Subtrahierer. Der Subtrahierer 12 vergleicht das Spannungsdetektionssignal mit einer Referenzspannung Vref, die von einem Referenzspannungsgenerator 13 erzeugt ist, und überträgt eine Differenz zwischen ihnen zu einem Regler 14 zum Beibehalten einer konstanten Systemspannung. Im Gegensatz dazu liefert ein Stromdetektor 15 ein Stromdetektionssignal, das einen Strom repräsentiert, der zwischen dem selbstkommutierten Umsetzer 3 und dem Transformator 4 fließt, in Abhängigkeit von dem vom CT 9 eingegebenen Detektionssignal zu einem Subtrahierer 16. Der Subtrahierer 16 vergleicht das Stromdetektionssignal mit einem von einem Referenzstromgenerator 17 erzeugten Referenzstrom Iref und überträgt eine Differenz zwischen ihnen über einen Multiplizierer 18 zum Regler 14.
Der Regler 14 berechnet einen ersten Zielwert des Blindstroms zum Stabilisieren des Leistungssystems 1 auf der Basis der Ausgänge des Subtrahierers 12 und des Multiplizierers 18. Eine Schaltverlustreduktionsschaltung 19 ist mit einem Ausgangsanschluß des Reglers 14 verbünden, von dem der Referenzwert des Blindstroms ausgegeben wird.
Die Schaltverlustreduktionsschaltung 19 umfaßt eine Totzonenbestimmungsschaltung 21, in der eine in Fig. 2 gezeigte Totzone eingestellt wird, eine in Abhängigkeit sowohl eines Startsignals als auch eines Rücksetzsignals, die von der Totzonenbestimmungsschaltung 21 geliefert werden, gesteuerte Zeitgeberschaltung 22 und eine UND- Schaltung 23 zum Durchführen einer UND-Operation zwischen einem von der Zeitgeberschaltung 22 ausgegebenen invertierten Signal und einem vom Regler 14 ausgegebenen nichtinvertierten Signal und zum Aussenden des ersten Zielwerts des Blindstroms, nur wenn die Bedingungen der UND-Operation erfüllt sind.
Das Detektionssignal des CT 9 wird über einen Drei-Phasen/Zwei-Phasen-Umsetzer 24 an einen Subtrahierer 25 angelegt. Der Subtrahierer 25 subtrahiert einen gemessenen Wert (Strom) vom ersten Zielwert des Blindstroms, der von der Schaltverlustreduktionsschaltung 19 geliefert wird, und gibt einen Subtraktionswert aus. Ein Ausgangsanschluß des Subtrahierers 25 ist mit einem Blindstromregler 26 verbunden. In Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des Subtrahierers 25 berechnet der Blindstromregler 26 eine vom selbstkommutierten Umsetzer 3 auszugebende Blindleistungskomponente. Diese Komponente wird dann zu einem Umsetzerregler 27 zum Regeln des Umsetzers geliefert.
Der Umsetzerregler 27 umfaßt einen Zwei-Phasen/Drei-Phasen-Umsetzer 28 zum Umsetzen des Ausgangssignals des Blindstromreglers 26 in ein Drei-Phasen-Signal gemäß dem Leistungssystem 1, einen PWM-Gatter-Regler 29 zum Bestimmen der Gatterzeitsteuerung des selbstkommutierten Umsetzers 3 mit Hilfe eines Ausgangs des Zwei-Phasen/Drei- Phasen-Umsetzers 28 als zweiten Zielwert der vom selbstkommutierten Umsetzer 3 auszugebenden Blindleistung und eine Gatteransteuerschaltung 30 zum Steuern bzw. Regeln eines Gatters der Selbstabschalt-Schaltungsvorrichtung 6 entsprechend dem Gatterzeitsteuerablauf, der vom PWM- Gatterregler 29 bestimmt ist oder wird.
Der Drei-Phasen/Zwei-Phasen-Umsetzer 24, der Drei-Phasen/Zwei-Phasen-Umsetzer 28 und der PWM-Gatterregler 29 werden mit dem System 1 synchronisiert.
Ein Ausgangsanschluß des im selbstkommutierten Umsetzer 3 enthaltenen Gleichspannungsdetektor 7 ist mit einem Anschluß eines Subtrahierers 32 verbunden, wogegen ein Referenzgleichspannungsgenerator 33 mit einem Eingangsanschluß des Subtrahierers 32 verbunden ist. Der Subtrahierer 32 subtrahiert eine vom Gleichspannungsdetektor 7 detektierte Spannung von einer vom Referenzgleichspannungsgenerator 33 erzeugten Referenzgleichspannung und gibt von seinem Ausgangsanschluß einen Subtraktionswert aus. Ein Regler 34 zum Beibehalten einer konstanten Gleichspannung ist an den Ausgangsanschluß des Subtrahierers 32 angeschlossen. Der Regler 34 berechnet einen Referenzwert des Wirkstroms vom Ausgang des Subtrahierers 32. Ein Subtrahierer 35 berechnet eine Differenz zwischen dem Referenzwert des Wirkstroms und einem gemessenen Wert (Strom) und liefert die Differenz an einen Wirkstromregler 36. Der Wirkstromregler 36 berechnet eine Wirkleistungskomponente, die vom selbstkommutierten Umsetzer 3 in Abhängigkeit vom Ausgang des Subtrahierers 35 auszugeben ist. Der Umsetzerregler 27 ist an einen Ausgangsanschluß des Wirkstromreglers 36 angeschlossen, um den selbstkommutierten Umsetzer 3 mit Hilfe eines Ausgangs des Wirkstromreglers 36 als zweiten Zielwert der Wirkleistung anzusteuern.
Die Referenzwerte der Generatoren 13, 17 und 33, die Totzone der Totzonenbestimmungsschaltung 21 und die Zeit der Zeitgeberschaltung 22 werden durch beliebige, von einer Parametereinstellschaltung 37 gelieferte Werte eingestellt.
Nachfolgend wird der Betrieb des Geräts mit obigem Aufbau beschrieben.
Zunächst setzt ein Bediener von der Parametereinstellschaltung 37 eine Referenzspannung Vref für den Referenzspannungsgenerator 13, einen Referenzstrom Iref für den Referenzstromgenerator 17 und einen Koeffizienten (Durchlaßblindwiderstand bzw. Steilheitsreaktanz Xs) für den Multiplizierer 18 fest. Der Bediener setzt auch einen Referenzwert der Gleichspannung, die durch den Gleichspannungskondensator 5 beizubehalten ist, für den Referenzgleichspannungsgenerator 33 fest.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, hängt der Ansteuerpunkt der Systemspannung von Vref und Iref ab. Der für den Referenzstromgenerator 17 eingestellte Referenzstrom Iref kann zwischen dem Maximalwert auf der Phasenvoreilseite und dem auf der Phasennacheilseite verschoben werden. Ebenso kann der Ansteuerpunkt gemäß dem Versatz von Iref verschoben werden. Die Steilheit einer Linie, entlang der sich der Ansteuerpunkt bewegt, wird durch die für den Multiplizierer 18 eingestellte Steilheitsreaktanz Xs bestimmt. Der Referenzstrom Iref ist variabel und der Ansteuerpunkt kann frei eingestellt werden, um einen regelbaren Bereich zu erhalten, der sich am besten für das Regeln der Systemspannung und das Stabilisieren des Leistungssystems gemäß dem Zweck der Betriebsarten geeignet ist.
In der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die in Fig. 2 gezeigte Totzone für die Totzonenbestimmungsschaltung 21 der Schaltverlustreduktionsschaltung 19 und eine Referenzperiode für die Zeitgeberschaltung 22 eingestellt. Hiernach wird die Totzone erläutert. Wie oben beschrieben worden ist, wird erwartet, daß der Blindleistungsausgang des selbstkommutierten SVC, der im stationären bzw. Beharrungszustand betrieben wird, im wesentlichen Null sein wird. Mit anderen Worten, wenn der Blindleistungsausgang vom selbstkommutierten SVC in der Nähe von Null ist, ist der Referenzwert des Blindstromausgangs vom Regler 14 ebenso in der Nähe von Null. In dieser Ausführungsform wird ein Bereich (Breite) der die Nähe um Null des Referenzwerts des Blindstroms abdeckt, als Totzone bestimmt. Dieser Bereich reicht normalerweise von 0 bis 10% zwischen QCmax und QLmax abhängig von den Bedingungen eines steuerbaren Systems.
Die Referenzperiode ist für die Zeitgeberschaltung 22 eingestellt, um zu bestimmen, ob der Beharrungszustandsbetrieb aufrechterhalten werden soll. Wenn sich beispielsweise der Referenzwert des Blindstroms für einige Sekunden nach Eintritt des Referenzwerts in die Totzone in der Totzone befindet, wird bestimmt, daß der Beharrungszustandsbetrieb aufrechterhalten wird.
Gemäß dem selbstkommutierten SVC der vorliegenden Erfindung wird die Systemspannung durch den Subtrahierer 12 von der Referenzspannung Vref subtrahiert, und der Subtraktionswert wird in den Regler 14 eingegeben. Darüber hinaus wird der Referenzstrom Iref durch den Subtrahierer 16 vom Strom des selbstkommutierten SVC subtrahiert, und der Subtraktionswert wird durch den Multiplizierer 18 mit der Steilheitsreaktanz Xs multipliziert. Dieser Multiplikationswert wird an den Regler 14 geliefert. Um die Systemspannung an die Referenzspannung Vref anzugleichen, berechnet der Regler 14 eine vom selbstkommutierten Umsetzer 3 auszugebende Blindleistung in Form eines Referenzwerts des Blindstroms auf der Basis einer Differenz zwischen der Referenzspannung Vref und der momentanen Systemspannung und dem momentanen Ausgangssignal des selbstkommutierten Umsetzers 3. Der berechnete Referenzwert des Blindstroms wird an die Schaltverlustreduktionsschaltung 19 gesandt.
Die Totzonenbestimmungsschaltung 21 bestimmt, ob der Referenzwert des Blindstroms in die Totzone fällt und sendet, wenn der Referenzwert in die Totzone eintritt, ein Startsignal an die Zeitgeberschaltung 22. Wenn der Referenzwert des Blindstroms aus der Totzone austritt, liefert die Schaltung 21 ein Rücksetzsignal an die Zeitgeberschaltung 22. Die Zeitgeberschaltung 22 beginnt die Zeit nach Empfang des Startsignals zu messen und macht ihren Ausgang aktiv, nachdem die vorbestimmte Zeitperiode vergangen ist. Wenn die Zeitgeberschaltung 22 das Rücksetzsignal empfängt, bevor die vorbestimmte Zeitperiode vergangen ist, setzt sie die Meßzeit zurück und hält ihren Ausgang inaktiv.
Wenn sich der selbstkommutierte SVC nicht im Beharrungszustandsbetrieb befindet, ist der vom Regler 14 berechnete Referenzwert des Blindstroms nicht in der Totzone enthalten, die für die Totzonenbestimmungsschaltung 21 eingestellt ist. Daher sind die Voraussetzungen für die UND- Bedingung der UND-Schaltung 23 erfüllt, was zur Folge hat, daß der Referenzwert des Blindstroms über die UND- Schaltung 23 an den Subtrahierer 25 geliefert wird. Im Subtrahierer 25 wird der gemessene Wert, in den der Ausgangsstrom des Umsetzers 3 durch den Drei-Phasen/Zwei- Phasen-Umsetzer 24 umgesetzt ist, vom Referenzwert des Blindstroms subtrahiert. Dieser Subtraktionswert wird dann an den Blindstromregler 26 angelegt. Der Regler 26 erzeugt vom Subtraktionswert eine Blindleistungskomponen te, die vom selbstkommutierten Umsetzer 3 auszugeben ist, und sendet sie zum Umsetzerregler 27. Die Blindleistungskomponente wird dann durch den Drei-Phasen/Zwei-Phasen- Umsetzer 28 in eine Drei-Phasen-Blindleistungskomponente umgesetzt. Der Gatterregler 29 erhält eine vom Umsetzer 3 auszugebende Spannung auf der Basis der Drei-Phasen- Blindleistungskomponente und bestimmt die Gatterzeitsteuerung des Umsetzers 3, wodurch der selbstkommutierte Umsetzer 3 durch die Gatteransteuerschaltung 30 angesteuert wird. Daher wird die Systemspannung durch die Blindleistung entsprechend der Ausgangsspannung des selbstkommutierten Umsetzers 3 geregelt.
Der Betrieb des selbstkommutierten Umsetzers 3 basiert auf der Voraussetzung, daß die im Gleichspannungskondensator 5 gespeicherte Gleichspannung (Gegenspannung) auf einem konstanten Wert gehalten wird. Wenn eine Phase der Ausgangsspannung des Umsetzers 3 verzögert wird und Wirkleistung vom Leistungssystem 1 in den Umsetzer 3 fließt, wird dessen Energie im Gleichspannungskondensator 5 angesammelt, was dazu führt, daß die Gleichspannung des Gleichspannungskondensators 5 ansteigt. Im Gegensatz dazu, wenn Wirkleistung vom Umsetzer 3 in das Leistungssystem 1 fließt, sinkt die Gleichspannung des Gleichspannungskondensators 5; daher muß der Gleichspannungskondensator 5 mit Wirkleistung aufgefüllt werden, welche vom Umsetzer 3 zu verbrauchen ist.
Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die vom Gleichspannungsdetektor 7 detektierte Gleichspannung des Gleichspannungskondensators 5 in den Subtrahierer 32 eingegeben und mit der durch den Referenzgleichspannungsgenerator 33 vorgegebenen Referenzgleichspannung verglichen. Der Regler 34 berechnet einen Referenzwert des Wirkstroms auf der Basis des Vergleichsresultats. Im Subtrahierer 35 wird der gemessene Wert, in den der Ausgangsstrom des Umsetzers 3 durch den Drei-Phasen/Zwei- Phasen-Umsetzer 24 umgesetzt ist, vom Referenzwert des Wirkstroms subtrahiert. Dieser Subtraktions-(Referenz)- Wert wird dann zum Wirkstromregler 36 geliefert. Wenn die Gleichspannung des Gleichspannungskondensators 5 geringer als der als Referenzgleichspannung eingestellte Subtraktionswert ist, berechnet der Regler 36 eine Wirkleistungskomponente, die vom selbstkommutierten Umsetzer 3 auszugeben ist, um den Gleichspannungskondensator 5 zu laden. Die Wirkleistungskomponente wird vom Drei-Phasen/Zwei-Phasen-Umsetzer 28 in eine Drei-Phasen-Wirkleistungskomponente umgesetzt, und die Drei-Phasen-Wirkleistungskomponente wird an den PWM-Gatter-Regler 28 geliefert. Der PWM-Gatter-Regler 29 bestimmt die Gatterzeitsteuerung des Umsetzers 3 auf der Basis der Drei-Phasen- Wirkleistungskomponente, wodurch der Umsetzer 3 durch die Gatteransteuerschaltung 30 angesteuert wird. Folglich wird eine Phase der Ausgangsspannung des selbstkommutierten Umsetzers 3 verzögert, und Wirkleistung fließt vom Leistungssystem 1 in den Umsetzer 3 und wird im Gleichspannungskondensator 5 angesammelt.
Wenn sich der selbstkommutierte SVC im Beharrungszustandsbetrieb befindet, ist der vom Regler 14 berechnete Referenzwert des Blindstroms in der von der Totzonenbestimmungsschaltung 21 festgesetzten Totzone enthalten. Wenn dieser Zustand während der Referenzperiode andauert, sind die UND-Bedingungen der UND-Schaltung 23 nicht erfüllt. Folglich wird der Subtrahierer 25 nicht mit dem Referenzwert des Blindstroms vom Regler 14 versorgt. Da im Beharrungszustandsbetrieb die Ausgangsspannung des selbstkommutierten Umsetzers 3 mit der Systemspannung übereinstimmt, ist der vom CT 9 detektierte Strom im wesentlichen gleich Null. Daher wird weder der Referenzwert des Blindstroms in den Blindstromregler 26 eingegeben noch der Zielwert der Blindleistungskomponente vom Regler 26 in den Umsetzerregler 27 eingegeben. Infolgedessen wird kein Gatteransteuerpuls des Zielwerts an den selbstkommutierten Umsetzer 3 angelegt. Dieser Zustand wird als Gatterblockade bzw. -auswahl bezeichnet.
Genauer gesagt, wenn die vom selbstkommutierten SVC auszugebende Blindleistungskomponente in der Nähe von Null ist und dieser Zustand nicht veränderbar ist, wird bestimmt, daß der Referenzwert des Blindstroms in die Totzone eintritt, und der selbstkommutierte Umsetzer 3 wird durch Blockieren von dessen Gatter in einen Bereitschaftszustand versetzt. Auch in diesem Bereitschaftszustand wird der Referenzwert des Blindstroms immer gewonnen und an den Eingangsanschluß der UND-Schaltung 23 geliefert. Wenn im Bereitschaftszustand der Gleichspannungskondensator 5 entladen ist und die Gleichspannung absinkt und von der Referenzgleichspannung abweicht, wird der Gatterpuls automatisch übertragen, um so die Gleichspannung konstant zu halten.
Wenn daher in einem regelbaren Leistungssystem eine Störung oder dergleichen auftritt und der Referenzwert des Blindstroms vom Bereich der Totzone abweicht, wird unmittelbar begonnen, den Gatterpuls zu senden, und das Leistungssystem zu regeln.
Fig. 3 zeigt einen Schaltverlust des selbstkommutierten SVC gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wenn das Gatter des selbstkommutierten Umsetzers nicht blockiert ist, wird der Schaltverlust am Punkt A ge stoppt, auch wenn die Ausgangsspannung des selbstkommutierten SVC Null ist. Wenn jedoch das Gatter blockiert ist, kann der Schaltverlust bis zum Punkt C reduziert werden.
In der vorhergehenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt der selbstkommutierte SVC einen einzelnen selbstkommutierten Umsetzer. Es können jedoch mehrere selbstkommutierte Umsetzer an das Leistungssystem angeschlossen werden, wobei jeder den gleichen Aufbau wie den der obigen Ausführungsform besitzt und in gleicher Weise betrieben werden kann. Wenn die mehreren selbstkommutierten Umsetzer eingesetzt werden, wirkt der Transformator 4 für den Umsetzer als Mehrfachtransformator, da er verschiedene Phasenwinkel an ihre entsprechenden Umsetzer liefert. Wenn die Primärspannung des Transformators 4 mit der Spannung des zu regelnden Leistungssystems übereinstimmt, wird der Haupttransformator 2 entfernt.

Claims

1. Selbstkommutiertes statisches Blindleistungskompensatorgerät zum Stabilisieren eines Leistungssystems (1), mit:

einem selbstkommutierten Umsetzer (3), der mit dem Leistungssystem (1) verbunden ist, um eine Leistung von/zu dem Leistungssystem (1) zu empfangen/zu speisen, wobei der selbstkommutierte Umsetzer (3) einen Gleichstromkondensator (5), einen Gleichspannungsdetektor (7) zum Erfassen einer in den Gleichstromkondensator (5) geladenen Gleichspannung und eine Selbstabschaltschaltvorrichtung (6) mit einem mit dem Gleichstromkondensator (5) verbundenen Gleichstromanschluß, einem mit dem Leistungssystem (1) verbundenen Wechselstromanschluß und einem mit einem Steuerimpuls beaufschlagten Steueranschluß aufweist,

einer Spannungsdetektoreinrichtung (11) zum Erfassen einer Spannung des Leistungssystems,

einer Stromdetektoreinrichtung (9) zum Erfassen eines zwischen dem Leistungssystem (1) und dem selbstkommutierten Umsetzer (3) fließenden Stromes,

einer Systemspannungssteuereinrichtung (14) zum Ausgeben eines ersten Zielwertsignales eines Blindstromes gemäß einer Differenz zwischen einem Spannungswert der durch die Spannungsdetektoreinrichtung (11) erfaßten Spannung und einem Bezugsspannungswert, um die Spannung des Leistungssystems (1) an eine vorliegende Bezugsspannung entsprechend dem Bezugsspannungswert anzugleichen,

einer mit der Systemspannungssteuereinrichtung (14) verbundenen Blindstromsteuereinrichtung (26) zum Ausgeben eines zweiten Zielwertsignales des Blindstromes, das von dem selbstkommutierten Umsetzer (3) auszugeben ist, gemäß einer Differenz zwischen dem ersten Zielwertsignal des Blindstromes und einem durch die Stromdetektoreinrichtung (9) erfaßten gegenwärtigen Wert des Stromes,

einer Verlustreduktionseinrichtung (19) zum Stoppen des Steuerimpulses entsprechend dem zweiten Zielwert des zu dem Steueranschluß der Selbstabschaltschaltvorrichtung (6) gespeisten Blindstromes, wenn eine von dem selbstkommutierten Umsetzer (3) ausgegebene Blindleistung nahe bei Null ist und die Gleichspannung des Gleichstromkondensators innerhalb eines vorbestimmten Bereiches beibehalten wird,

einer Gleichspannungssteuereinrichtung (34) zum Ausgeben eines ersten Zielwertsignales eines aktiven Stromes gemäß einer Differenz zwischen einem Gleichspannungswert einer Bezugsgleichspannung, die eingestellt ist, um eine Gleichspannung des Gleichstromkondensators (5) beizubehalten, und einem Gleichspannungswert der durch den Gleichspannungsdetektor (7) erfaßten Gleichspannung,

einer aktiven Stromsteuereinrichtung (36) zum Ausgeben eines zweiten Zielwertsignales des aktiven Stromes, das von dem selbstkommutierten Umsetzer (3) auszugeben ist, gemäß einer Differenz zwischen dem ersten Zielwert des aktiven Stromes und dem durch die Stromdetektoreinrichtung (9) erfaßten gegenwärtigen Wert des Stromes, und

einer Umsetzersteuereinrichtung (27) zum Empfangen des zweiten Zielwertsignales des von der Blindstromsteuereinrichtung (26) eingegebenen Blindstromes und des zweiten Zielwertsignales des von der aktiven Stromsteuereinrichtung (36) eingegebenen aktiven Stromes und zum Anlegen des Steuerimpulses an den Steueranschluß der Selbstabschaltschaltvorrichtung (6) des selbstkommutierten Umsetzers (3) abhängig von dem zweiten Zielwertsignal des Blindstromes bzw. dem zweiten Zielwert des aktiven Stromes.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlustreduktionseinrichtung (19) das erste Zielwertsignal des zu der Blindstromsteuereinrichtung (26) gespeisten Blindstromes stoppt, um den selbstkommutierten Umsetzer (3) in einen Bereitschaftszustand zu bringen, wenn die Blindleistung des selbstkommutierten Umsetzers (3) nahe bei Null ist.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlustreduktionseinrichtung (19) aufgrund des ersten Zielwertsignales des Blindstromes bestimmt, ob das Gerät in einem stetigen Zustand arbeitet, und das erste Zielwertsignal des Blindstromes, das in die Blindstromsteuereinrichtung (26) eingespeist ist, stoppt, um den selbstkommutierten Umsetzer (3) in einen Bereitschaftszustand zu bringen, wenn das Gerät im stetigen Zustand arbeitet, und das erste Zielwertsignal des Blindstromes zu der Blindstromsteuereinrichtung (26) speist, wenn das Gerät in einem nicht stetigen Zustand arbeitet.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlustreduktionseinrichtung (19) zwischen der Systemspannungssteuereinrichtung (14) und der Blindstromsteuereinrichtung (26) angeordnet ist und aufgrund des ersten Zielwertsignales des von der Systemspannungssteuereinrichtung (14) eingespeisten Blindstromes bestimmt, ob das Gerät in einem stetigen Zustand arbeitet, wobei die Verlustreduktionseinrichtung (19) das erste Zielwertsignal des in die Blindstromsteuereinrichtung (26) eingespeisten Blindstromes stoppt, um den selbstkommutierten Umsetzer (3) in einen Bereitschaftszustand zu bringen, wenn das Gerät im stetigen Zustand arbeitet, und das erste Zielwertsignal des Blindstromes zu der Blindstromsteuereinrichtung (26) speist, wenn das Gerät in einem nicht stetigen Zustand arbeitet.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlustreduktionseinrichtung (19) eine Totbandbestimmungsschaltung (21), eine Zeitgeberschaltung (22) und eine UND-Schaltung (23) aufweist,

wobei die Totbandbestimmungsschaltung (21) ein Totband hat, das nahe bei dem ersten Zielwertsignal des von der Systemspannungssteuereinrichtung (14) ausgegebenen Blindstromes eingestellt ist, wenn die Blindleistung des Gerätes nahe bei Null ist, ein Startsignal ausgibt, wenn das erste Zielwertsignal des Blindstromes in das Totband geht und ein Rücksetzsignal ausgibt, wenn das erste Zielwertsignal des Blindstromes aus dem Totband geht,

wobei die Zeitgeberschaltung (22) das Startsignal und das Rücksetzsignal von der Totbandbestimmungsschaltung (21) empfängt, ein Messen der Zeit nach Empfang des Startsignales beginnt und ein Betriebserfassungssignal für einen stetigen Zustand ausgibt, wenn eine Bezugsperiode der Zeit abgelaufen ist, ohne das Rücksetzsignal zu empfangen, und

wobei die UND-Schaltung (23) ein investiertes Signal des Betriebserfassungssignales für den stetigen Zustand und ein nicht investiertes Signal des ersten Zielwertsignales des Blindstromes empfängt und das erste Zielwertsignal des Blindstromes zu der Blindstromsteuereinrichtung (26) speist, wenn eine UND-Bedingung erfüllt ist.

6. Gerät nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch weiterhin eine Parametereinstelleinrichtung (37) zum Einstellen wenigstens einer Breite des zu der Totbandbestimmungsschaltung (21) eingestellten Totbandes und einer Länge der zu der Zeitgeberschaltung (23) eingestellten Bezugsperiode der Zeit auf einen willkürlichen Wert.

7. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch weiterhin eine Einrichtung (17) zum Erzeugen eines Bezugswertes des Stromes und einen Subtrahierer (16) zum Berechnen einer Differenz zwischen dem Bezugswert des Stromes und des durch die Stromdetektoreinrichtung (9) erfaßten Stromes, wobei die Systemspannungssteuereinrichtung (14) das erste Zielwertsignal des Blindstromes aufgrund einer Differenz zwischen dem Spannungswert der durch die Spannungsdetektoreinrichtung (11) erfaßten Spannung und dem Bezugswert der Spannung und aufgrund eines Ausgangssignales des Subtrahierers (16) berechnet.

8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzersteuereinrichtung (27) einen Pulsbreitenmodulationscontroller (29) umfaßt, um eine Zeitsteuerung des selbstkommutierten Umsetzers (3) abhängig von dem zweiten Zielwertsignal des Blindstromes und dem zweiten Zielwertsignal des aktiven Stromes zu bestimmen, sowie eine Steueranschlußansteuereinrichtung (30) hat, um den Steuerimpuls an den Steueranschluß der Selbstabschaltschaltvorrichtung (6) aufgrund der durch den Pulsbreitenmodulationscontroller (29) bestimmten Zeitsteuerung anzulegen.

9. Verfahren zum Stabilisieren eines Leistungssystems (1) durch Steuern eines Ausganges eines selbstkommutierten Umsetzers (3) zum Empfangen/Einspeisen einer Leistung von/zu dem Leistungssystem (1), wobei der selbstkommutierte Umsetzer (3) einen Gleichstromkondensator und eine Selbstabschaltschaltvorrichtung (6) mit einem mit dem Gleichstromkondensator (5) verbundenen Gleichstromanschluß, einem mit dem Leistungssystem verbundenen Wechselstromanschluß und einem Steueranschluß, an dem der Steuerimpuls anliegt, umfaßt, wobei das Verfahren aufweist:

einen Schritt des Berechnens eines ersten Zielwertsignales eines Blindstromes gemäß einer Differenz zwischen einer Spannung des Leistungssystems und einer Bezugsspannung,

einen Schritt des Berechnens eines zweiten Zielwertsignales des von dem selbstkommutierten Umsetzer (3) auszugebenden Blindstromes gemäß einer Differenz zwischen dem ersten Zielwertsignal des Blindstromes und einem gegenwärtigen Wert eines in den selbstkommutierten Umsetzer (3) fließenden Stromes,

einen Schritt des Berechnens eines ersten Zielwertes eines aktiven Stromes gemäß einer Differenz zwischen einer Gleichspannung des Gleichstromkondensators (5) und einer Bezugsgleichspannung,

einen Schritt des Berechnens eines zweiten Zielwertes des von dem selbstkommutierten Umsetzer (3) auszugebenden aktiven Stromes gemäß einer Differenz zwischen dem ersten Zielwertsignal des aktiven Stromes und einem gegenwärtigen Wert des in den selbstkommutierten Umsetzer (3) fließenden Stromes,

einen Schritt des Anlegens eines Steuerimpulses an den Steueranschluß der Selbstabschaltschaltvorrichtung (6) des selbstkommutierten Umsetzers (3) gemäß einem zweiten Zielwertsignal des Blindstromes bzw. dem zweiten Zielwert des aktiven Stromes, und

einen Schritt des Stoppens des Steuerimpulses entsprechend dem zweiten Zielwert des zu dem Steueranschluß der Selbstabschaltschaltvorrichtung (6) des selbstkommutierten Umsetzers (3) gespeisten Blindstromes, wenn eine von dem selbstkommutierten Umsetzer (3) ausgegebene Blindleistung nahe bei Null ist und eine Gleichspannung des Gleichstromkondensators innerhalb eines vorbestimmten Bereiches beibehalten wird.