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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Erfindungsgebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Steuersystem für ein Leistungswandlersystem
und im besonderen ein Steuersystem für ein Leistungswandlersystem,
das verwendet wird in beispielsweise einem Interkonnektionssystem,
zusammengesetzt aus einer Mehrzahl von Leistungswandlern zum Wandeln
von Wechselstromleistung in Gleichstromleistung oder Gleichstromleistung
in Wechselstromleistung, verbunden zwischen einer Mehrzahl von Wechselstromleistungssystemen
und einer Gleichstromleitung, zum Austauschen elektrischer Energie
zwischen den Wechselstromleistungssystemen und der Gleichstromleitung.
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Beschreibung
des verwandten Standes der Technik
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18 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Hauptschaltkreises
eines konventionellen Spannungsquelltyp-Selbstkommutations-Leistungswandlersystems
(im nachhinein bezeichnet als ein Leistungswandlersystem) zeigt. Ein
Leistungswandlersystem 100 ist zusammengesetzt aus einem
Leistungswandler 10, einem Gleichstromkondensator 20,
einer verbundenen Drossel 30 und einem Wandlertransformator 40,
und ist verbunden zwischen einer Gleichstromleitung, aufweisend eine
Gleichstromleistungsquelle 50, und einem Wechselstromleistungssystem,
enthaltend eine Wechselstromsystemleistungsquelle 60.
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Das
Betriebsprinzip des Leistungswandlersystems 100, das sich
zusammensetzt aus Leistungswandler 10, Gleichstromkondensator 20,
verbundener Drossel 30 und Wandlertransformator 40, in 18 gezeigt,
verbunden zwischen einer Gleichstromleitung und einem Wechselstromleistungssystem
zum Austauschen elektrischer Leistung zwischen diesen, ist allgemein
bekannt. Beispielsweise ist dies auf den Seiten 216 bis 220 von "Semiconductor Power
Conversion Circuit",
einer Ausgabe von Semiconductor Power Conversion System Research Specialized
Committee of the Institute of Electrical Engineers of Japan (die
erste Ausgabe wurde veröffentlicht
am 31. März
1987), beschrieben.
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19 zeigt
ein Beispiel eines Hauptschaltkreises des Leistungswandlers 10.
Dieser Schaltkreis ist zusammengesetzt aus einer Mehrzahl an brückenverbundenen
Selbstabschaltungsvorrichtungen (6 Stück in diesem Fall), beispielsweise
Gate-Abschalt-Thyristoren GU, GV, GW, GX, GY und GZ, und Dioden
DU, DV, DW, DX, DY und DZ, verbunden antiparallel zu diesen Thyristoren,
und ist ausgestattet mit Gleichstromterminals PT und NT und Wechselstromterminals
R, S und T.
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20 zeigt
ein Beispiel eines konventionellen Steuersystems eines Leistungswandlersystems 100,
wobei die wie in den 18 und 19 gezeigten
gleichen Abschnitte mit den gleichen Referenzziffern bezeichnet
sind und auf die Erklärung
dazu verwiesen wird. Ein Stromtransformator 45 detektiert Wechselstrom-Strom
i, der zwischen Wandlertransformator 40 und Wechselstromsystemleistungsquelle 60 fließt. Ein
Spannungstrans formator 46 detektiert Wechselstromspannung
v, die appliziert wird zwischen Wandlertransformator 40 und
Wechselstromsystemleistungsquelle 60.
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Ein
Leistungsdetektor (PQ-Detektion) 70 detektiert eine Aktivleistung
Pd und eine Blindleistung Qd mittels Wechselstrom-Stroms i, detektiert
durch den Stromtransformator 45, und Wechselstromspannung
v, detektiert mittels Spannungstransformators 46.
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Ein
Leistungssteuersystem 80 ist zusammengesetzt aus einem
Betriebsleistungsreferenzsetzer 71, einem Blindleistungsreferenzsetzer 72,
einem Betriebsleistungscontroller (APR) 73, einem Blindleistungscontroller
(AQR) 74, einem Spannungsphasendetektor (PLL) 75,
einem Konstantstromsteuerschaltkreis (ACR) 76 und Komparatoren 77, 78.
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Komparator 77 vergleicht
eine Betriebsleistungsreferenz Pdp, die eingestellt worden ist mittels Betriebsleistungsreferenzsetzers 71 mit
detektiertem Betriebsleistungswert Pd, der detektiert ist durch Leistungsdetektor 70,
und erhält
zwischen diesen eine Differenz. Betriebsleistungscontroller 73 gibt vom
Komparator 77 die Differenz zwischen Betriebsleistungsreferenz
Pdp und detektiertem Betriebsleistungswert Pd ein und gibt aus einen
Betriebsstrombefehlswert Ipref, um so die Differenz zu minimieren.
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Komparator 78 vergleicht
eine Blindleistungsreferenz Qdp, die eingestellt wird durch Blindleistungsreferenzsetzer 72 mit
detektiertem Blindleistungswert Qd, der detektiert wird durch Leistungsdetektor 70,
und erhält
eine Differenz zwischen diesen. Blindleistungscontroller 74 gibt
vom Komparator 78 die Differenz zwischen Blindleistungsreferenz
Qdp und detektiertem Blindleistungswert Qd ein und gibt aus einen
Blindstrombefehlswert Iqref, um so die Differenz zu minimie ren.
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Konstantstromsteuerkreis
(ACR) 76 empfängt
Wechselstrom-Strom i, detektiert durch Stromtransformator 45,
Wechselstromspannung v, detektiert durch Spannungstransformator 46,
eine Systemphase θ,
detektiert mittels Spannungsphasendetektor 75, und agiert,
um den detektierten Systemstromwert i zum Betriebsstrombefehlswert
Ipref in Übereinstimmung
zu bringen, der ausgegeben wird vom Betriebsleistungscontroller 73 und
Blindstrombefehlswert Iqref, der ausgegeben wird vom Blindleistungscontroller 74,
bei Verwendung des mittels Spannungsphasendetektors 75 und
Systemsspannungssignals v detektierten Systemphasensignals θ, und gibt
Ausgangspannungsbefehlswerte Vuc, Vvc und Vwc aus.
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Das
Prinzip des Konstantstromsteuerschaltkreises 76 ist offenbart
in der japanischen Patentveröffentlichung
(Kakai) Nr. Hei 1-77110. Die Beispiele des Konstantstromsteuerschaltkreises 76 sind
offenbart in einer Literatur mit dem Titel "Application of a digital instantaneous
current control for static induction thyristor converter in the
utility line", PCIM
Proceeding (8. Dezember 1988) von Shu-ichi Hirose, et al. und anderen,
so daß daher
die detaillierte Erklärung
hier ausgelassen wird.
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Ein
Gate-Steuerungsschaltkreis 90 legt ein Zündmuster
(An/Aus-Timing) für
jede Vorrichtung des Leistungswandlers 10 fest gemäß der Ausgabespannungsbefehlswerte
Vuc, Vvc und Vwc, die ausgegeben werden vom Konstantstromsteuerungsschaltkreis 76.
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21 zeigt
ein Beispiel eines Steuerungssystems eines Leistungswandlersystems,
in dem Gleichstromleistungsquelle 50 in 20 aufgebaut wird
durch ein Spannungsquelltyp-Selbstkommutations-Leistungswandlersystem 100B,
das fast im gleichen Aufbau ist wie das Spannungsquelltyp-Selbstkommutations-Wandlersystem 100,
wobei die gleichen Referenzziffern, die mit einem A oder B suffixiert
sind, den gleichen Abschnitten wie in 20 zugeordnet
sind und die Erklärungen
davon weggelassen werden.
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Im
Leistungswandlersystem 100B erhält ein Komparator 84 eine
Differenz zwischen einer Gleichstromspannungsreferenz Edp, eingestellt
durch einen Gleichstromspannungsreferenzsetzer 79 und einem
detektierten Gleichstromspannungswert Ed, der detektiert wird mittels
Gleichstromspannungsdetektors 21. Ein Gleichstromspannungscontroller
(AVR) 81 gibt vom Komparator 84 die Differenz
zwischen Gleichstromspannungsreferenz Edp und detektiertem Gleichstromspannungswert
Ed ein und gibt aus einen Betriebsstrombefehlswert Ipref, um so
die Differenz zu minimieren.
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Werden
die Leistungswandlersysteme 100A und 100B wie
oben erläutert
aufgebaut, wird es möglich,
elektrische Leistung wie gewünscht
zwischen einer Wechselstromsystemleistungsquelle 60A und
einer Wechselstromsystemleistungsquelle 60B untereinander
auszutauschen durch Einstellen und Steuern von Gleichstromspannungsreferenz
Edp und Gleichstromspannung Ed im Leistungswandlersystem 100B und
durch Einstellen und Steuern von Betriebsleistungsreferenz Pdp und
Betriebsleistung Pd im Leistungswandlersystem 100A.
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Im
wie in 21 gezeigten Aufbau ist es nicht
länger
möglich,
Gleichstromspannung Ed aufrechtzuerhalten, wenn Leistungswandlersystem 100B,
das Gleichstromspannung Ed steuert, fehlerhaft wird und aufhört zu laufen
oder wenn Wechselstromsystemleistungsquelle 60 solche Probleme
verursacht wie Erdungsfehler und das Leistungswandlersystem 100B aufhört zu laufen.
Wenn der gestoppte Leistungswandler 100B operiert als ein Gleichrichter,
wird es nicht möglich,
Leistung zuzuführen,
und Gleichspannung-Unterspannung wird erzeugt. Darüber hinaus,
wenn das Leistungswandlersystem 100B als ein Inverter operiert,
wird es nicht möglich,
Leistung zu verbrauchen und Gleichstromüberspannung wird erzeugt.
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Wie
oben beschrieben, gemäß dem konventionellen
Stand der Technik, sind dort solche Defekte, daß, wenn die Gleichstromseiten
von Leistungswandlersystemen verbunden werden zum Austauschen von
elektrischer Energie zwischen zwei Wechselstromleistungssystemen,
wenn ein Leistungswandlersystem stoppt zu laufen für den Fehler
des Leistungswandlersystems oder für einen Erdungsfehler des Leistungssystems,
Gleichstromüberspannung
oder Gleichstromunterspannung erzeugt wird, und als ein Ergebnis
hiervon das andere normale Leistungswandlersystem ebenso stoppt
zu laufen.
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Im
besonderen, wenn elektrische Leistung durch mehr als drei Leistungswandlersysteme
mit den Gleichstromseiten von mehr als drei Leistungswandlersystemen
ausgetauscht wird mit den Gleichstromseiten von mehr als drei verbundenen
Leistungswandlersystemen, ist dort solch ein Defekt, daß, wenn
ein Leistungswandlersystem stoppt zu laufen, obwohl es möglich ist,
elektrische Leistung durch zwei normale Leistungswandlersysteme
auszutauschen, es nicht möglich
wird, Leistung auszutauschen, da die normalen Leistungswandlersysteme
ebenso aufgrund von Gleichstromüberspannung oder
Gleichstromunterspannung aufhören
zu laufen.
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In
einem in 21 gezeigten praktischerweise
verwendeten System, ebenso den Fall betrachtend, daß das Leistungswandlersystem 100A die Gleichstromspannung
steuert und das Leistungswandlersystem 100B die Betriebsleistung
steuert, werden ein Gleichstrom spannungsreferenzsetzer 79A,
ein Komparator 84A und ein Gleichstromspannungscontroller 81A in
einem Leistungswandlersystem 100A bereitgestellt, und ein
Betriebsleistungsreferenzsetzer 71B, ein Komparator 77B und
ein Betriebsleistungscontroller 73B werden in einem Leistungswandlersystem 100B bereitgestellt,
obwohl nicht in 21 gezeigt.
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Der
Leser wird ebenso verwiesen auf EP-A-367247.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Demgemäß ist es
Ziel der Erfindung, ein verbessertes Steuersystem bereitzustellen
für ein
Leistungswandlersystem, das sich zusammensetzt aus einer Mehrzahl
von Leistungswandlern, die verbunden sind zwischen einer Mehrzahl
von Wechselstromleistungssystemen und einer Gleichstromleitung zum
Austauschen elektrischer Leistung zwischen den Wechselstromleistungssystemen
und der Gleichstromleitung, das in der Lage ist, den Betrieb der
verbleibenden normalen Leistungswandler fortzusetzen, sogar dann,
wenn einer der Leistungswandler stoppt zu laufen aufgrund eines
Systemfehlers wegen eines anormalen Leistungszustandes eines Wechselstromleistungsystems.
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Diese
und andere Ziele der Erfindung können
erreicht werden durch Bereitstellung eines Steuerungssystems für ein Leistungswandlersystem,
das sich zusammensetzt aus einer Mehrzahl von Leistungswandlern,
von denen jeder zusammengesetzt ist aus einer Mehrzahl von Halbleiterschaltvorrichtungen,
Wechselstromleistung in Gleichstromleistung oder Gleichstromleistung
in Wechselstromleistung wandelt, verbunden ist zwischen einer Mehrzahl
von Wechselstromleistungssystemen und einer Gleichstromleitung,
um elektrische Leistung auszutauschen zwischen einem der Wechselstromleistungssysteme bzw.
der Gleichstromleitung. Das Steuerungs system ist aufgebaut aus einer
Mehrzahl von Steuerungseinheiten, wobei jede von diesen entsprechend
bereitgestellt wird für
einen der Leistungswandler. Jede der Steuerungseinheiten umfaßt eine
Einheit zum Detektieren eines Wechselstrom-Stroms, der zwischen dem
Wechselstromleistungssystem und dem Leistungswandler fließt, eine
Einheit zum Detektieren einer Wechselstromspannung des Wechselstromleistungssystems,
eine Einheit zum Detektieren einer Gleichstromspannung des Leistungswandlers
und eine Einheit zum Detektieren einer Betriebsleistung und einer
Blindleistung, ausgetauscht zwischen dem Leistungswandler und dem
Wechselstromleistungssystem, basierend auf dem Wechselstrom-Strom und der Wechselstromspannung.
Jede der Steuerungseinheiten beinhaltet darüber hinaus eine Betriebsleistungssteuerungseinheit
zum Erzeugen eines Betriebsstrombefehls, so daß die Gleichstromspannung fällt mit
dem Ansteigen der Betriebsleistung oder eines Gleichstrom-Stroms,
der zwischen der Gleichstromleitung und dem Leistungswandler fließt, eine Einheit
zum Einstellen einer Blindleistungsreferenz zum Austauschen zwischen
dem Leistungswandler und dem Wechselstromleistungssystem, eine Blindleistungssteuerungseinheit
zum Vergleichen der Blindleistungsreferenz und der Blindleistung,
um eine Blindleistungsdifferenz zu erhalten und zum Erzeugen eines
Blindstrombefehls, um so die Blindleistungsdifferenz nahe an Null
heranzubringen, eine Stromsteuerungseinheit zum Erzeugen einer Mehrzahl
von Ausgangsspannungsbefehlen, um so den Wechselstrom-Strom mit
dem Betriebsstrombefehl und dem Betriebsstrombefehl, basierend auf
dem Wechselstrom-Strom,
der Wechselstromspannung, dem Betriebsstrombefehl und dem Blindstrombefehl, in Übereinstimmung
zu bringen, und eine Gate-Steuerungseinheit zum Schalten der Halbleiterschaltvorrichtungen
im Leistungswandler, basierend auf den Ausgangsspannungsbefehlen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Eine
vollständigere
Würdigung
der Erfindung und viele der damit verbundenen Vorteile werden leicht
erhalten ebenso wie besser verständlich
durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung bei
Betrachtung in Verbindung mit den angehängten Zeichnungen, wobei:
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1 ein
Blockdiagramm ist, das einen Hauptteil eines Steuersystems für ein Leistungswandlersystem
gemäß einer
ersten Ausführungsform der
Erfindung zeigt;
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2 ein
Kennliniendiagramm der Gleichstromspannung und der Betriebsleistung
gemäß der in 1 gezeigten
ersten Ausführungsform
ist;
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3 ein
Blockdiagramm ist, das ein Steuersystem für ein Leistungswandlersystem
gemäß einer ersten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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3A ein
Kennliniendiagramm der Gleichstromspannung und der Betriebsleistung
gemäß der ersten
in 3 gezeigten Ausführungsform ist;
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4 ein
Kennliniendiagramm der Gleichstromspannung und der Betriebsleistung
gemäß der in 3 gezeigten
ersten Ausführungsform
ist;
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5 ein
Zeitdiagramm ist, das den Betrieb eines normalen in 3 gezeigten
Terminals B darstellt;
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6 ein
schematisches Blockdiagramm ist, das ein Beispiel eines Leistungswandlersystems zeigt,
das zusammengesetzt ist aus drei Leistungswandlern, an denen diese
Erfindung angewandt wird;
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7 ein
Kennliniendiagramm der Gleichstromspannung und der Betriebsleistung
im in 6 gezeigten Leistungswandlersystem ist, auf das
die erste Ausführungsform
appliziert wird;
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8 ein
Kennliniendiagramm der Gleichstromspannung und Betriebsleistung
im in 6 gezeigten Leistungswandlersystem ist, auf das
die erste Ausführungsform
appliziert wird;
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9 ein
Kennliniendiagramm der Gleichstromspannung und Betriebsleistung
im in 6 gezeigten Leistungswandlersystem ist, auf das
die erste Ausführungsform
appliziert wird;
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10 ein
Blockdiagramm ist, das einen Hauptteil des Steuersystems für ein Leistungswandlersystem
gemäß einer
zweiten Ausführungsform dieser
Erfindung zeigt.
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11 ein
Blockdiagramm ist, das einen Hauptteil des Steuersystems für ein Leistungswandlersystem
gemäß einer
dritten Ausführungsform
dieser Erfindung zeigt;
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12 ein
Blockdiagramm ist, das einen Hauptteil des Steuersystems für ein Leistungswandlersystem
gemäß einer
vierten Ausführungsform
dieser Erfindung zeigt;
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13 ein
Blockdiagramm ist, das einen Hauptteil des Steuersystems für ein Leistungswandlersystem
gemäß einer
fünften
Auführungsform
dieser Erfindung zeigt;
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14 ein
Kennliniendiagramm der Gleichstromspannung und der Betriebsleistung
gemäß der in 13 gezeigten
fünften
Ausführungsform
ist;
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15 ein
Blockdiagramm ist, das einen Hauptteil eines Steuersystems für ein Leistungswandlersystem
gemäß einer
Modifikation der fünften Ausführungsform
dieser Erfindung zeigt;
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16 ein
Blockdiagramm ist, das einen Hauptteil eines Steuersystems für ein Leistungswandlersystem
gemäß einer
anderen Modifikation der fünften
Ausführungsform
dieser Erfindung zeigt;
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17 ein
Blockdiagramm ist, das einen Hauptteil eines Steuersystems für ein Leistungswandlersystem
gemäß einer
sechsten Ausführungsform
dieser Erfindung zeigt;
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18 ein
schematisches Blockdiagramm ist, das ein Beispiel eines Hauptschaltkreises
eines konventionellen Spannungsquelltyp-Selbstkommutations-Leistungswandlersystems
zeigt;
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19 ein
Schaltkreisdiagramm ist, das ein Beispiel eines Hauptschaltkreises
eines Leistungswandlers zeigt;
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20 ein
Blockdiagramm ist, das ein Beispiel eines konventionellen Steuersystems
für ein Leistungswandlersystem
zeigt; und
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21 ein
Blockdiagramm ist, das ein anderes Beispiel eines konventionellen
Steuersystems für ein
Leistungswandlersystem zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter
Bezugnahme der Zeichnungen, in denen gleiche Referenzziffern identische
oder entsprechende Teile durch die verschiedenen Ansichten kennzeichnen,
werden die Ausführungsformen
dieser Erfindung im nachhinein beschrieben.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das einen Hauptteil eines Steuersystems für ein Leistungswandlersystem
gemäß einer
ersten Ausführungsform dieser
Erfindung zeigt.
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In 1 ist
ein konventioneller Betriebsleistungscontroller 73, der
den Betriebsstrombefehlswert Ipref berechnet in einem konventionellen
in 20 gezeigten Steuerungsblockdiagramm, ausgetauscht durch
ein Betriebsleistungssteuersystem, das sich zu sammensetzt aus einem
Verstärker 82,
einem Gleichstromspannungsreferenzsetzer 79, einem Addierer 85,
einem Komparator 86 und einem Gleichstromspannungscontroller
(DC-AVR) 87.
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In 1 gibt
ein Verstärker 82 die
vom Komparator 77 erhaltene Differenz zwischen der Betriebsleistungsreferenz
Pdp und dem detektierten Betriebsleistungswert Pd ein, und durch
Applizieren eines gewünschten
Gains (Verstärkungsfaktors)
R zu dieser Differenz einen Gleichstromspannungsreferenzkorrekturwert
Edpr aus. Gain (Verstärkungsfaktor)
R des Verstärkers 82 kann
optional eingestellt werden.
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Der
Addierer 85 addiert den eingestellten Gleichstromspannungsreferenzwert
Edp, der der Ausgang des Gleichstromspannungsreferenzsetzers 79 ist,
und den Gleichstromspannungsreferenzkorrekturwert Edpr auf, um eine
korrigierte Gleichstromspannungsreferenz zu erhalten. Der Komparator 86 erhält eine
Differenz zwischen dem addierten Wert (der addierte Wert von Edp
und Edpr) des Komparators 85 und des detektierten Gleichstromspannungswertes
Ed. Der Gleichstromspannungscontroller 87 gibt ein Eingangssignal
Is des Ausgangs des Komparators 86 ein und gibt den Betriebsstrombefehlswert Ipref
aus, um so den Ausgang des Komparators 86 zu minimieren.
Der Betriebsstrombefehlswert Ipref wird appliziert auf den Konstantstromsteuerschaltkreis 76 in 20.
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2 zeigt
ein Kennliniendiagramm der Gleichstromsspannung Ed und der Betriebsleistung Pd
des Leistungswandlersystems 100, das ausgestattet ist mit
dem in 1 gezeigten Betriebsleistungssteuersystem. In 2 ist
definiert, daß der
detektierte Betriebsleistungswert Pd positiv im Gleichrichterbetriebszustand
ist und negativ ist im Inverterbetriebszustand.
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Wie
aus den 1 und 2 zu ersehen, wenn
der de tektierte Betriebsleistungswert Pd gleich ist mit dem Betriebsleistungsreferenzsatzwert
Pdp, wird der Gleichstromspannungsreferenzkorrekturwert Edpr Null,
so daß die
Gleichstromspannung Ed so gesteuert wird, daß diese gleich dem Gleichstromspannungsreferenzsatzwert
Edp ist, der eingestellt wird durch den Gleichstromspannungsreferenzsetzer 79.
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Ist
der detektierte Betriebsleistungswert Pd größer als der Betriebsleistungsreferenzsatzwert Pdp,
wird der Gleichstromspannungsreferenzkorrekturwert Edpr ein negativer
Wert, so daß die
Gleichstromspannung Ed so gesteuert wird, daß diese geringer wird als der
Gleichstromspannungsreferenzsatzwert Edp.
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Weiterhin,
wenn der detektierte Betriebsleistungswert Pd kleiner als der Betriebsleistungsreferenzsatzwert
Pdp ist, wird der Gleichstromspannungsreferenzkorrekturwert Edpr
ein positiver Wert, so daß die
Gleichstromspannung Ed derart gesteuert wird, daß diese höher wird als der Gleichstromspannungsreferenzsatzwert
Edp. Ein Wechselverhältnis des
Gleichstromspannungsreferenzsatzwertes Edp gegen den detektierten
Betriebsleistungswert Pd hängt
ab vom Gain R, der im Verstärker 82 eingestellt ist.
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3 ist
ein Systemblockdiagramm, das ein Steuersystem für ein Leistungswandlersystem
zeigt, in dem der in 1 gezeigte Betriebsleistungssteuerblock
appliziert wird zu den beiden Betriebsstrombefehlsberechnungsschaltkreisen
der Leistungswandlersysteme 100A und 100B, gezeigt
in 21. Das heißt,
daß im
in 3 gezeigten Leistungswandlersystem im Leistungswandlersystem 100A (im nachhinein
bezeichnet als Terminal A), der in 1 (Referenzziffer
mit A suffixiert) gezeigte Betriebsleistungssteuerblock ersetzt
wird für
das Betriebsleistungssteuersystem, einschließend den in 21 gezeigten
Betriebsleistungscontroller 73 und das Gleichstromspannungssteuersystem
(nicht gezeigt), wobei im Leistungswandlersystem 100B (im
nachhinein bezeichnet als Terminal B) der in 1 gezeigte
Betriebsleistungssteuerblock (Referenzziffern werden mit B suffixiert)
ersetzt wird für
das Gleichstromspannungssteuersystem, einschließend den in 21 gezeigten
Gleichstromspannungscontroller 81 und das Betriebsleistungssteuersystem
(nicht gezeigt).
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3A zeigt
ein Kennliniendiagramm der Gleichstromspannung Ed und der Betriebsleistung Pd
jedes der in 3 gezeigten Leistungswandlersysteme 100A und 100B.
In 3A ist ein Betriebsleistungsreferenzsatzwert des
Terminals A gezeigt durch PdpA und die Kennlinie des Terminals A
gezeigt durch eine durchgezogene Linie, während ein Betriebsleistungsreferenzsatzwert
des Terminals B gezeigt ist durch PdpB und die Kennlinie des Terminals
B durch eine Punktkettenlinie gezeigt ist. In diesem Falle, in dem
das System aus zwei Leistungswandlersystemen 100A und 100B besteht,
werden die Betriebsleistungsreferenzsatzwerte PdpA und PdpB gesetzt/eingestellt
als PdpA = -PdpB durch den Betriebsleistungsreferenzsetzer 71A und 71B.
Im Falle der in 3A gezeigten Kennlinie arbeitet
das System derart, daß die
Gleichstromspannung EdP ist, die Betriebsleistung des Terminals
A PdpA (Gleichrichterbetrieb) und die Betriebsleistung des Terminals
B PdpB (Inverterbetrieb) ist.
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4 zeigt
einen Fall, in dem der Betriebsleistungsreferenzsatzwert PdpA nicht
gleich ist mit dem Betriebsleistungsreferenzsatzwert PdpB, das heißt, daß entweder
der Betriebsleistungsreferenzsatzwert PdpA oder PdpB fehlerhaft
ist. Was in 4 gezeigt ist, ist der Fall,
in dem ein absoluter Wert des Betriebs leistungsreferenzsatzwertes
PdpA des Terminals A für
den Gleichrichterbetrieb größer ist
als ein absoluter Wert des Betriebsleistungsreferenzsatzwertes PdpB
des Terminals B für
den Inverterbetrieb. In dem Fall steigt die Gleichstromspannung
Ed. Steigt die Gleichstromspannung Ed, bewegen sich die Ausgänge der
Gleichstromspannungscontroller 87A und 87B der
beiden Terminals A und B, das heißt, die Betriebsstrombefehlswerte
Ipref A und Ipref B in die Richtung, um die Gleichstromspannung Ed
zu erniedrigen, das heißt,
in die negative Richtung. Das heißt, daß sich die detektierten Betriebsleistungswerte
PdA und PdB ebenso in die negative Richtung bewegen, wobei die Gleichstromspannungsreferenzkorrekturwerte
EdprA und EdprB beider Terminals A und B positive Werte werden und
die Gleichstromspannung Ed gesteuert wird, um anzusteigen. Schließlich operiert
das System unter der Bedingung, daß die detektierten Betriebsleistungswerte
PdA' und PdB' gleich PdA' = -PdB' sind und die Gleichstromspannung
Ep gleich Edp' ist.
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Nunmehr
wird ein Fall betrachtet, in dem Terminal A stoppt zu laufen für ein Problem
etc. im in 3 gezeigten Leistungswandlersystem
mit den in 3A gezeigten Kennlinien. Signale
im Steuerungsblock des in 3 gezeigten
Terminals B sind zu diesem Zeitpunkt in 5 gezeigt.
Wenn das Terminal A im Gleichrichterbetrieb stoppt zu laufen, fällt die
Gleichstromspannung, wobei der detektierte Gleichstromspannungswert
Ed fällt.
Anschließend wird
die Eingabe in den Gleichstromspannungscontroller 87B ein
positiver Wert, wobei der Betriebsstrombefehlswert IprefB aufgrund
des Inverterbetriebs des Terminals B einen negativen Wert aufweist,
in der Richtung wechselt, dabei nahe Null gehend. Anschließend ist
der detektierte Betriebsleistungswert PdB ebenso nahe Null. Wenn
der detektierte Betriebsleistungswert PdB in der Richtung wechselt,
dabei nahe Null gehend, wenn ein negativer Wert eingestellt wird
für die
effektive Leistungsreferenz PdpB durch den Betriebsleistungsreferenzsetzer 71B,
wird die Eingabe zum Verstärker 82B und der
Gleichstromspannungsreferenzkorrekturwert EpdrB negative Werte annehmen
und dadurch die Gleichstromspannungsreferenz Edp in der Richtung korrigieren,
um diese zu erniedrigen. Schließlich
operiert das Leistungswandlersystem an einem Punkt, an dem die Betriebsleistung
Pd Null ist und die Gleichstromspannung Pd gleich EdpB0 im Kennliniendiagramm
des in 4 gezeigten Terminals B ist.
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Als
nächstes
wird ein in 6 gezeigtes Leistungswandlersystem
mit den Gleichstromseiten von mehr als drei verbundenen Leistungswandlern betrachtet.
In dieser Figur sind die gleichen Referenzbezifferungen, die mit
A, B oder C suffixiert sind, zugeordnet zu den bereits erläuterten
Elementen, so daß hierzu
die Erläuterung
weggelassen wird.
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Weiterhin,
für jeden
der Leistungswandler 10A, 10B und 10C,
wird eines der in 3A gezeigten Steuerungssysteme
bereitgestellt mit einem der Suffixe A, B beziehungsweise C. Ist
das Leistungswandlersystem wie in 6 aufgebaut,
kann die Betriebsleistung unter den Wechselstromsystemen 60A, 60B und 60C wechseln.
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7 zeigt
Kennlinien der Gleichstromspannung Ed und der Betriebsleistung Pd,
wenn der in 1 gezeigte Aufbau appliziert
wird auf ein Betriebsleistungssteuersystem im Leistungswandlersystem
eines in 6 gezeigten 3-Terminal-Systems. 7 zeigt
einen Fall, in dem der Leistungswandler 10A (im nachhinein
bezeichnet als Terminal A) im Gleichrichtungsbetrieb ist, wobei
der Leistungswandler 10B (im nachhinein bezeichnet als
Terminal B) und der Leistungswandler 10C (im nach hinein
bezeichnet als Terminal C) im Inverterbetrieb sind. Betriebsleistungsreferenzsatzwerte
PdpA, PdpB und PdpC der Terminals A, B und C sind entsprechend so eingestellt,
daß die
Summe dieser Null wird. Sämtliche
Terminals A, B und C operieren unter der Bedingung, daß die Gleichstromspannung
Ed Edp ist und die Betriebsleistung PdA, PdB und PdC die Betriebsleistungsreferenzsatzwerte
PdpA, PdpB und PdpC sind, die an die entsprechenden Terminals A,
B beziehungsweise C gegeben sind.
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8 zeigt
die Kennlinien der Gleichstromspannung Ed und der Betriebsleistung
Pd des in 6 gezeigten Leistungswandlersystems
für den Fall,
wenn dieses operiert mit den in 7 gezeigten Kennlinien,
wobei Terminal B für
ein Problem etc. versagt zu laufen. Während das Terminal B stoppt
beim Durchführen
des Inverterbetriebs, steigt die Gleichstromspannung Ed an. Die
Ausgänge
der Gleichstromspannungscontroller 87A und 87C der
normalen Terminals A und C, das heißt die Betriebsstrombefehlswerte
IprefA und IprefC wechseln in die negative Richtung. Demgemäß wechseln
die detektierten Betriebsleistungswerte PdA und PdC in die negative Richtung,
wobei der Gleichstromspannungsreferenzkorrekturwert EdprA und EdprC
positive Werte annimmt und die Gleichstromspannng Ed gesteuert wird,
um anzusteigen. Schließlich
operiert das System unter der Bedingung, daß die detektierten Betriebsleistungswerte
PdA' und PdC' PdA' = -PdC' sind und die Gleichstromspannung
Ed gleich Edp' ist.
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8 wird
erläutert
unter Verwendung des in 6 gezeigten 3-Terminal-Systems.
Es ist jedoch verständlich,
daß in
einem Leistungswandlersystem, das aus mehr als 3 Terminals zusammengesetzt
ist, die Gleichstromspannungsreferenz jedes Terminals korrigiert
ist, so daß die
Summe der Betriebsleistungen der verbleibenden normalen Terminals
Null wird und der Betrieb fortgesetzt werden kann. Darüber hinaus
das Leistungswandlersystem gemäß der ersten Ausführungsform
des Selbstkommutationstyps.
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Jedoch
ist es offensichtlich, daß der
gleiche Effekt erhalten werden kann in einem extern kommutierenden
Leistungswandlersystem, wenn die Beziehung zwischen Betriebsleistung
Pd und Gleichstromspannung Ed wie die durch die Kennlinien in den 7 und 8 gezeigte
ist.
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9 zeigt
ein Kennliniendiagramm der Gleichstromspannung Ed und der Betriebsleistung Pd,
wenn das Gain des Verstärkers 82A des
Betriebsleistungssteuersystems des Terminals A 1/3 des Gains der
Verstärker 82B und 82C der
Terminals B und C in dem in 6 gezeigten
System ausmacht. Nunmehr wird ein Fall betrachtet, bei dem das Terminal
B stoppt bei Betrieb an den in 9 gezeigten
Kennlinien.
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Ähnlich wie
in 8 operiert das System unter der gleichen Bedingung,
daß die
detektierten Betriebsleistungswerte PdA und PdC der Terminals A und
C gleich PdA' =
-PdC' sind und die
Gleichstromspannung Ed gleich Edp' ist. Ein Unterscheidungspunkt zu 8 ist,
daß der
Wechsel in Betriebsleistungen PdpA ~ PdA' am Terminal A bevor und nachdem das
Terminal B stoppt, größer am Terminal
A ist, dessen Gain eingestellt wird auf 1/3 des von Terminal C,
als der Wechsel in den Betriebsleistungen PdpC ~ PdpC' am Terminal C. Die
Gaineinstellung durch den Verstärker 82 ist äquivalent
zu einem Wechselverhältnis
der Gleichstromspannungsreferenz EdP gegen die Betriebsleistung
Pd in den Kennlinien des Leistungswandlersystems. Dementsprechend,
je geringer ein eingestellter Wert für den Gain ist, um so mehr Betriebsleistung
Pd wird benötigt
für den
Wechsel der Gleichstromspannung Ed. Im in 9 gezeigten
Kennliniendiagramm ist zu erkennen, daß, wenn die Gaineinstellung
durch den Verstärker 82A des Terminals
A kleiner gemacht wird, die Änderung
in der Betriebsleistung PdA des Terminals A größer wird. Wie in 9 zu
sehen, ist es möglich,
ein Teilungsverhältnis
jedes Terminals A, B oder C zu ändern
während
der Leistungsfluktuation durch Ändern eines
Gainwertes der Verstärker 82A, 82B und 82C. Beispielsweise,
im Falle der in 9 gezeigten Kennlinien, ist
es besser, das Terminal A mit einem relativ starken System zu verbinden
und Terminal C mit einem relativ schwachen System.
-
Wie
oben erklärt,
wird eine Neigung erzeugt in der Kennlinie der Betriebsleistung
und der Gleichstromspannung in einem Leistungswandlersystem, das
sich zusammensetzt aus einer Mehrzahl an Leistungswandlern mit deren
Gleichstromleitungen, die verbunden sind zum Wandeln von Wechselstromleistung
in Gleichstromleistung oder umgekehrt und zum Austauschen von Leistung
zwischen Wechselstromleistungssystemen und einer Gleichstromleitung, wenn
jeder der Leistungswandler eine Differenz berechnet zwischen einem
Referenzwert und einem detektierten Wert einer Betriebsleistung,
die ausgetauscht wird durch den Leistungswandler mit dem Wechselstromleistungssystem
und einen Gleichstromspannungsreferenzwert des Leistungswandlers
korrigiert im Verhältnis
zur berechneten Differenz. Beispielsweise, wenn Betriebsleistung
der Leistungswandler im Gleichrichtungsbetrieb bestimmt wird, positiv
zu sein, wenn eine Differenz berechnet wird durch Subtraktion eines
detektierten Betriebsleistungswertes von einer Betriebsleistungsreferenz, wird
eine Gleichstromspannungsreferenz korrigiert durch Addition eines
Wertes, der proportio nal ist zur Differenz, wobei der Leistungswandler
so gesteuert wird, um die Differenz zwischen der korrigierten Gleichstromspannungsreferenz
und einem detektierten Gleichstromspannungswert nahe an Null zu
bringen, wobei die Kennlinie, die die Gleichstromspannung mit dem
Ansteigen der Betriebsleistung drückt, gehalten wird. Wenn jeder
der Leistungswandler die oben beschriebene Kennlinie aufweist, operiert
ein Leistungswandlersystem während
des normalen Betriebs an einem Punkt, an dem die Summe der Betriebsleistungen
sämtlicher
Leistungswandler Null wird, wobei die Gleichstromspannungen der
Leistungswandler untereinander gleich werden. Sogar dann, wenn ein
Unfall auftritt und ein Leistungswandler aufhört zu laufen, kann der Betrieb
des Systems fortgesetzt werden an einem Punkt, an dem die Summe
der Betriebsleistungen der verbleibenden Leistungswandler Null wird
und die Gleichstromspannungen sämtlicher
Leistungswandler untereinander gleich werden.
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Darüber hinaus
ist der stabilisierte Betrieb sogar dann möglich, wenn eine Betriebsleistungsreferenz
fälschlicherweise
eingestellt ist und die Summe der eingestellten Betriebsleistungswerte
als ein System nicht Null ist. Darüber hinaus ist es möglich, ein
Teilungsverhältnis
der Leistungsfluktuation zu ändern
für jeden
Leistungswandler durch Ändern
eines Korrekturfaktors für
die Gleichstromspannung für
jeden Leistungswandler, um dadurch die Leistungswandler gemäß den Kennlinien
der Wechselstromleistungssysteme zu steuern, mit denen die Leistungswandler
verbunden sind.
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Unter
Bezugnahme auf 10 ist ein Steuersystem für ein Leistungswandlersystem
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. In dieser Ausführungsform ist der in 1 gezeigte
Steuerblock ersetzt durch den in 10 gezeigten.
In 10 setzt sich der Steuerblock zusammen aus einem
Betriebsleistungsreferenzsetzer 71, einem Gleichstromspannungsreferenzsetzer 79,
einem Verstärker 82a,
einem Betriebsleistungscontroller 73, Komparatoren 88, 101 und
einem Addierer 89. Dieses System ist im Schaltkreisaufbau
zu dem in 1 gezeigten unterschiedlich,
wobei jedoch die Funktionen die gleichen sind.
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Der
Komparator 88 berechnet eine Differenz zwischen einem Gleichstromspannungsreferenzsatzwert
Edp, der eingestellt ist durch den Gleichstromspannungsreferenzsetzer 79 und
dem detektierten Gleichstromspannungswert Ed. Der Verstärker 82a teilt
den Ausgang (die Differenz zwischen Edp und Ed) des Komparators 88 durch
einen Gain R und gibt diesen als einen Betriebsleistungskorrekturwert
Pdpr aus. Der Addierer 89 addiert die Betriebsleistungsreferenz
Pdp vom Betriebsleistungsdifferenzsetzer 71 und Ausgang
Pdpr des Verstärkers 82a,
um eine korrigierte Betriebsleistungsreferenz zu erhalten. Der Komparator 101 berechnet
eine Differenz zwischen dem Ausgang Pdpr des Addierers 89 und
dem detektierten Betriebsleistungswert Pd und gibt die Differenz
als ein Eingangssignal Is aus an den Betriebsleistungscontroller 73.
Der Betriebsleistungscontroller 73 gibt das Eingabesignal
Is ein und gibt den Betriebsstrombefehlswert Ipref aus, um so das
Eingabesignal Is zu minimieren.
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In
dem in 10 gezeigten Schaltkreis ist das
Eingangssignal Is zum Betriebsleistungscontroller 73 durch
die Gleichung (1) gezeigt. Eingabe/Eingangssignal Is = (Gleichstromspannungsreferenz
Edp – detektierter
Gleichstromspannungswert Ed)/(Gain R) + (Betriebsleistungsreferenz Pdp – detektierter
Betriebsleistungswert Pd) (1)
-
Wenn
beide Seiten der Gleichung (1) multipliziert werden mit dem Gain
R, wird die Gleichung (2) erhalten. Eingabesignal Is × Gain R = (Gleichstromspannungsreferenz
Edp – detektierter
Gleichstromspannungswert Ed) + (Betriebsleistungsreferenz Pdp – detektierter
Betriebsleistungswert Pd) × Gain
R (2)
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Die
rechte Seite der Gleichung (2) ist dasselbe wie die Gleichung für den Eingang
des Gleichstromspannungscontrollers 87 im in 1 gezeigten Steuerblockdiagramm.
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Daher,
sogar, wenn solch ein Steuerblockdiagramm wie in 10 gezeigt
verwendet wird, wird der gleiche Betrieb und Wirkung wie die oben
beschriebene erste Ausführungsform
erhalten. Das heißt
beispielsweise, daß,
wenn Betriebsleistung im Gleichrichtungsbetrieb jedes Leistungswandlers
bestimmt wird, positiv zu sein, wenn eine Differenz berechnet wird
durch Subtraktion eines detektierten Gleichstromspannungswertes
von der Gleichstromspannungsreferenz, die Betriebsleistungsreferenz korrigiert
wird durch Addition eines Wertes, der proportional ist zur berechneten
Differenz, wobei eine Differenz zwischen der korrigierten Betriebsleistungsreferenz
und dem detektierten Betriebsleistungswert so gesteuert wird, um
diesen nahe Null zu bringen, eine Kennlinie erhalten wird, daß die Gleichstromspannung
mit dem Ansteigen der Betriebsleistung fällt. Haben entsprechend sämtliche
Leistungswandler diese Charakteristik, operiert das System derart,
daß die
Summe der Betriebsleistung sämtlicher
Leistungswandler Null wird und die Gleichstromspannung der Leistungswandler
zu jedem anderen während
des normalen Betriebs gleich wird. Sogar dann, wenn ein Leistungswandler
stoppt zu laufen wegen einer Störung,
ist das Leistungswandlersystem in der Lage, den Betrieb an einem
Punkt fort zusetzen, an dem die Summe der Betriebsleistungen der
verbleibenden Leistungswandler Null wird und die Gleichstromspannungen
sämtlicher
verbleibender Leistungswandler zu jedem anderen gleich ist.
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Unter
Bezugnahme auf 11 wird ein Steuersystem für ein Leistungswandlersystem
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. In dieser Ausführungsform ist der in 1 gezeigte
Steuerblock ersetzt durch den in 11 gezeigten.
In 11 setzt sich der Steuerblock zusammen aus einem
Gleichstrom-Stromreferenzsetzer 83, einem Verstärker, einem
Gleichstromspannungsreferenzsetzer 79, einem Gleichstromspannungscontroller 87,
Komparatoren 91, 93 und einem Addierer 92.
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Im
in 3 gezeigten Leistungswandlersystem wird ein Gleichstrom-Strom
Id, der fließt
zwischen der Gleichstromleitung eines jeden Leistungswandlers 10A und 10B und
der Gleichstromleitung, detektiert durch einen Gleichstrom-Stromdetektor (nicht
gezeigt). Der Komparator 91 berechnet eine Differenz zwischen
einem Gleichstrom-Stromreferenzsatzwert Idp vom Gleichstrom-Stromreferenzsetzer 83 und
dem detektierten Gleichstrom-Stromwert Id. Der Verstärker 82 multipliziert
den Ausgang des Komparators 91 durch den Gain R und gibt
dieses als Gleichstromspannungsreferenzkorrekturwert Edpr aus. Der
Addierer 92 addiert den Gleichstromspannungsreferenzsatzwert
Edp vom Gleichstromspannungsreferenzsetzer 79 und Ausgang
Edpr des Verstärkers 82,
um eine korrigierte Gleichstromspannungsreferenz zu erhalten. Der
Komparator 93 berechnet eine Differenz zwischen dem Ausgang
des Addierers 92 und dem detektierten Gleichstromspannungswert
Ed. Der Gleichstromspannungscontroller 87 gibt ein den
Ausgang des Komparators 93 als Eingabesignal Is und gibt
aus den Betriebsstrom befehlswert Ipref, um so das Eingabesignal
Is zu minimieren.
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Gemäß der oben
beschriebenen dritten Ausführungsform
werden die folgenden Aktionen und Wirkungen erhalten. Das heißt, daß beispielsweise, wenn
die Gleichstromleistung jedes Leistungswandlers im Gleichrichterbetrieb
bestimmt wird, positiv zu sein, wenn eine Differenz berechnet wird
durch Subtraktion des detektierten Gleichstrom-Stromwertes von der
Gleichstrom-Stromreferenz, die Gleichstromspannungsreferenz korrigiert
wird durch Addition eines Wertes, der proportional ist zur berechneten
Differenz, wobei eine Differenz zwischen der korrigierten Gleichstromspannungsreferenz
und dem detektierten Gleichstromspannungswert so gesteuert wird, um
diesen nahe Null zu bringen, wobei eine Kennlinie, deren Gleichstromspannung
fällt mit
dem Anstieg des Gleichstrom-Stroms erhalten wird. Wenn sämtliche
Leistungswandler solch eine Kennlinie, wie oben beschrieben, aufweisen,
operiert das Leistungswandlersystem während des Normalbetriebs an
einem Punkt, an dem die Summe der Ausgangsgleichstrom-Ströme sämtlicher
Leistungswandler Null wird und die Gleichstromspannungen sämtlicher Leistungswandler
zu jedem anderen gleich werden. Sogar dann, wenn ein Leistungswandler
stoppt zu laufen wegen eines Problems, ist das Leistungswandlersystem
in der Lage, den Betrieb an einem Punkt fortzusetzen, an dem die
Summe der Ausgangsgleichstromströme
der verbleibenden Leistungswandler Null wird und die Gleichstromspannungen
der Leistungswandler zu jedem anderen gleich werden. Darüber hinaus
weist diese Ausführungsform
solch einen weiteren Vorzug auf, daß es einfach ist, die Equipments
zu schützen
im Leistungswandlersystem vor Gleichstromüberstrom, da dort keine Fluktuation
des Gleichstrom-Stroms vorhanden ist, re sultierend aus der Fluktuation
der Gleichstromspannung durch Steuerung des Gleichstrom-Stroms eher
als durch Steuerung der Betriebsleistung (ein Wert, der Gleichstromspannung
multipliziert durch den Gleichstrom-Strom).
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In 11 ist
die Gleichstromspannungsreferenz korrigiert unter Verwendung des
Gleichstrom-Stroms an Stelle der Betriebsleistung in 1. Ist
die Fluktuation der Gleichstromspannung gering, wird der Gleichstrom-Strom
ein Wert, der nahezu proportional zur Betriebsleistung ist, wobei
elektrische Leistung ausgetauscht werden kann unter den Wechselstromleistungssystemen
mit den verbundenen Leistungswandlern. Ähnlich der ersten Ausführungsform
ist es klar, daß der
Betrieb fortgesetzt werden kann durch die verbleibenden normalen
Leistungswandler, sogar dann, wenn mehr als ein Leistungswandler
stoppt zu laufen.
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Unter
Bezugnahme auf 12 wird ein Steuersystem für ein Leistungswandlersystem
gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. In dieser Ausführungsform ist der in 11 gezeigte
Steuerblock ersetzt durch den in 12 gezeigten.
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Wie
in 12 gezeigt, ist in dieser Ausführungsform die in 11 gezeigte
Gleichstrom-Stromreferenz Idp ersetzt durch den Ausgang eines Betriebsleistungscontrollers 94.
Der Steuerblock gemäß dieser
Ausführungsform
setzt sich zusammen aus einem Betriebsleistungsreferenzsetzer 71,
einem Betriebsleistungscontroller 94, einem Gleichstromreferenzspannungssetzer 79,
einem Verstärker 82,
einem Gleichstromspannungscontroller 87, Komparatoren 77, 95, 97 und
einem Addierer 96.
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Der
Komparator 77 berechnet eine Differenz zwischen einem Betriebsleistungsreferenzsatzwert Pdp
vom Betriebsleistungsreferenzsetzer 71 und dem detektierten
Betriebsleistungswert Pd. Der Betriebsleistungscontroller 94 agiert
dahingehend, die Differenz klein zu machen zwischen Pdp und Pd,
welche die Ausgabe des Komparators 77 ist. Der Komparator 95 erhält eine
Differenz zwischen dem Ausgang des Betriebsleistungscontrollers 94 und
dem detektierten Gleichstrom-Stromwert Id. Der Verstärker 82 gibt
einen Wert des Ausgangs des Komparators 95 multipliziert
durch einen Gain aus als einen Gleichstromspannungsreferenzkorrekturwert
Edpr. Der Addierer 96 addiert den Ausgang Edpr des Verstärkers 82 und
die Gleichstromspannungsreferenz Edp und gibt dieses aus als eine
korrigierte Gleichstromspannungsreferenz. Der Komparator 97 erhält eine
Differenz zwischen der korrigierten Gleichstromspannungsreferenz
aus dem Addierer 96 und dem detektierten Gleichstromspannungswert
Ed. Der Gleichstromspannungscontroller 87 gibt den Betriebsstrombefehlswert
Ipref aus, um so den Ausgang Is des Komparators 97 zu erbringen,
welcher die Differenz zwischen der korrigierten Gleichstromspannungsreferenz
und dem detektierten Gleichstromspannungswert Ed nahe an Null ist.
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Gemäß der oben
beschriebenen vierten Ausführungsform
werden die folgenden Aktionen und Wirkungen erhalten. Das heißt, daß beispielsweise die
Gleichstromleistung sämtlicher
Leistungswandler im Gleichrichterbetrieb bestimmt werden, positiv
zu sein, wenn das System derart gesteuert wird, daß eine Differenz
berechnet wird durch Subtraktion des detektierten Gleichstrom-Stromwertes vom Ausgang des
Betriebsleistungscontrollers, wobei die Gleichstromspannungsreferenz
korrigiert wird durch Addition eines Wertes, der proportional ist
zur berechneten Differenz und der Differenz zwischen der korrigierten Gleichstromspannungsreferenz,
wobei der detektierte Gleichstromspannungswert derart gesteuert
wird, um diesen nahe an Null heranzubringen, wobei eine Kennlinie,
bei der mit dem Ansteigen des Gleichstrom-Stroms die Gleichstromspannung
fällt,
erhalten wird. Wenn sämtliche
Leistungswandler solch eine Kennlinie aufweisen, operiert das Leistungswandlersystem
an einem Punkt, an dem die Summe der Ausgangsgleichstrom-Ströme sämtlicher
Leistungswandler Null wird und die Gleichstromspannungen sämtlicher
Leistungswandler zu jedem anderen gleich werden im Normalbetrieb.
Sogar dann, wenn ein Leistungswandler stoppt zu laufen, ist das
Leistungswandlersystem in der Lage, den Betrieb an einem Punkt fortzusetzen,
an dem die Summe der Ausgangsgleichstrom-Ströme der verbleibenden Leistungswandler
Null wird und die Gleichstromspannungen sämtlicher verbleibender Leistungswandler
zu jedem anderen gleich werden. Darüber hinaus ist es dahingehend
ausgelegt, daß eine
Differenz zwischen dem Ausgang des Betriebsleistungscontrollers
und dem Gleichstrom-Strom genommen wird. Demgemäß, sogar, wenn eine Abweichung
in der Betriebsleistung erzeugt wird, ändert sich der Ausgang der Betriebsleistungscontroller,
und ein Wert, der äquivalent
zur Gleichstrom-Stromreferenz ist, ändert sich, wobei dieser derart
korrigiert wird, daß die
Betriebsleistung nicht geändert
wird, sogar dann, wenn die Gleichstromspannungen und so weiter fluktuierend sind,
wobei die Betriebsleistung auf einem konstanten Level aufrechterhalten
werden kann.
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Unter
Bezugnahme auf 13 ist ein Steuerungssystem
für ein
Leistungswandlersystem gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. In dieser Ausführungsform ist der in 1 gezeigte
Steuerblock ersetzt durch den in 13 gezeigten.
-
Wie
in 13 gezeigt, was unterschiedlich ist zu der in 1 gezeigten
Ausführungsform,
ist, daß lediglich
die Betriebsleistungsreferenz Pdp verwendet wird zur Korrektur der
Gleichstromspannung Pdp ohne die Verwendung einer Differenz zwischen der
Betriebsleistungsreferenz Pdp und dem detektierten Betriebsleistungswert
Pd. Der Steuerblock gemäß dieser
Ausführungsform
setzt sich zusammen aus einem Betriebsleistungsreferenzsetzer 71,
einem Verstärker 82,
einem Gleichstromreferenzspannungssetzer 79, einem Gleichstromspannungscontroller 87,
einem Addierer 96 und einem Komparator 97.
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Der
Betriebsleistungsreferenzsetzer 71 gibt den Betriebsleistungsreferenzsatzwert
Pdp aus, wobei der Verstärker 82 diesen
Ausgang verstärkt
durch den Gain R und diesen ausgibt als Gleichstromspannungsreferenzkorrekturwert
Edpr. Der Addierer 96 addiert den eingestellten Gleichstromreferenzspannungswert
Edp vom Gleichstromreferenzspannungssetzer 79 und dem Ausgang
Edpr des Verstärkers 82 und
gibt diesen als korrigierte Gleichstromspannungsreferenz aus. Der
Komparator 97 erhält
eine Differenz zwischen der korrigierten Gleichstromspannungsreferenz,
das ist der Ausgang des Addierers 96, und dem detektierten
Gleichstromspannungswert Ed, und gibt dieses als ein Eingangssignal
Is zum Gleichstromspannungscontroller 87. Der Gleichstromspannungscontroller 87 gibt
den Betriebsstrombefehlswert Ipref aus, so daß das Eingangssignal Is, das
die Differenz zwischen der korrigierten Gleichstromspannungsreferenz
und dem detektierten Gleichstromspannungswert Ed ist, nahe an Null
herangebracht wird. In diesem Fall wird das Eingangssignal Is zum
Gleichstromspannungscontroller 87, wie unten beschrieben,
durch die Gleichung (3) gezeigt. Eingabesignal Is = (Betriebsleistungsreferenzwert Pdp × Gain R
+ Gleichstromspannungsreferenzwert Edp) – detektierter Gleichstromspannungswert
Ed (3)
-
Gemäß der oben
beschriebenen fünften Ausführungsform
werden die folgenden Aktionen und Effekte erhalten. Das heißt beispielsweise,
daß, wenn
die Betriebsleistung des Leistungswandlers im Gleichrichterbetrieb
bestimmt ist, positiv zu sein, wenn die Gleichstromspannungsreferenz
korrigiert wird durch Addition eines Wertes, der proportional ist zur
Betriebsleistungsreferenz, und eine Differenz zwischen der korrigierten
Gleichstromspannungsreferenz und dem detektierten Gleichstromspannungswert
derart gesteuert wird, um diese nahe an Null heranzubringen, eine
Kennlinie erhalten wird, bei der die Gleichstromspannung mit Anstieg
der Betriebsleistung fällt.
Wenn sämtliche
Leistungswandler solch eine Kennlinie aufweisen und die Gleichstromspannungsreferenz
sauber eingestellt ist, operiert das Leistungswandlersystem an einem
Punkt, an dem die Summe der Betriebsleistungen sämtlicher Leistungswandler Null
ist und die Gleichstromspannungen sämtlicher Leistungswandler zu
jedem anderen gleich werden im Normalbetrieb. Sogar dann, wenn ein
Leistungswandler wegen eines Problems aufhört zu laufen, ist das Leistungswandlersystem
in der Lage, den Betrieb an einem Punkt fortzusetzen, an dem die
Summe der Betriebsleistungen der verbleibenden Leistungswandler
Null wird und die Gleichstromspannung der verbleibenden Leistungswandler
zu jedem anderen gleich wird. In diesem System, da die Gleichstromspannungsreferenz
korrigiert wird lediglich durch den Betriebsleistungsreferenzwert,
besteht dort nicht länger
eine Interferenz zwischen einem Steuersystem, um die Gleichstromspannungsreferenz
zu korrigieren mittels des detektierten Betriebsleistungswertes,
und einem Gleichstromspannungssteuersystem, so daß daher
das Leistungswandlersystem gesteuert werden kann durch einen einfachen
Schaltkreis.
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14 zeigt
ein Kennliniendiagramm der Betriebsleistung Pd und Gleichstromspannung
Ed in einem Leistungswandlersystem, das sich zusammensetzt aus zwei
Leistungswandlern 10A, 10B, mit einem solchen
Aufbau wie den in 13 gezeigten durch Verbinden
ihrer Gleichstromleitungen.
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Wie
in 14 gezeigt, wenn die Gleichstromspannungsreferenz
EdpA des Leistungswandlers 10A, der den Gleichrichterbetrieb
durchführt, hoch
eingestellt ist, wird die Gleichstromspannungsreferenz EdpB des
Leistungswandlers 10B, der den Inverterbetrieb durchführt, niedrig
eingestellt, wobei die Gains der Verstärker 82A und 82B auf
saubere Werte eingestellt werden, wobei die zwischen den zwei Leistungswandlern
ausgetauschte Betriebsleistung gesteuert wird.
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In
dieser Ausführungsform,
da keine Korrektur durchgeführt
wird durch einen detektierten Betriebsleistungswert, ist dort solch
ein Vorzug gegeben dahingehend, daß das Steuersystem einfach
wird und es unnötig
ist, eine Interferenz zwischen dem Gleichstromspannungssteuersystem
und einem Steuersystem zu untersuchen, um die Gleichstromspannungsreferenz
durch den detektierten Betriebsleistungswert zu korrigieren.
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15 zeigt
eine Modifikation der in 13 gezeigten
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Diese Modifikation ist unterschiedlich
zu der in 13 lediglich dahingehend, daß die Gleichstromspannungsreferenz
Edp korrigiert wird unter Verwendung eines eingestellten Gleichstrom-Stromreferenzwertes
Idp vom Gleichstrom-Stromreferenzsetzer 83 anstelle eines
eingestellten Betriebsleistungswertes Pdp vom Betriebsleistungsreferenzsetzer 71.
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Im
speziellen wird der eingestellte Gleichstrom-Stromreferenzwert IdP (Gleichstrom-Stromreferenzsatzwert)
multipliziert durch den Gain R im Verstärker 82, um den Gleichstromspannungsreferenzkorrekturwert
Edpr zu erhalten, der auf den Addierer 96 appliziert wird,
um den Gleichstromspannungsreferenzwert Edp zu korrigieren.
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Im
allgemeinen wird die Betriebsleistung erhalten durch Multiplizieren
der Gleichstromspannung durch den Gleichstrom-Strom. Wenn die Gleichstromspannung
wenig fluktuiert, wird der Gleichstrom-Strom ein Wert, der nahezu
proportional ist zur Betriebsleistung, wobei die gleiche Aktion
und Effekt wie in 13 erhalten wird.
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16 ist
eine andere Modifikation der in 13 gezeigten
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In 16 ist
das Eingangssignal Is zum Gleichstromspannungscontroller 87 gezeigt
durch die unten beschriebene Gleichung (4). Eingangssignal Is = (Gleichstromspannungsreferenz EdP – detektierter
Gleichstromspannungswert Ed) + Betriebsleistungsreferenz Pdp × Gain R (4)
-
Diese
Gleichung (4) ist die gleiche wie Gleichung (3) des Eingabesignals
Is zum Gleichstromspannungscontroller 87 im in 13 gezeigten
Steuerblockdiagramm. Daher werden die gleiche Aktion und Effekt
erhalten bei Verwendung solch eines wie in 16 gezeigten
Steuerblockdiagramms.
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Unter
Bezugnahme auf 17 wird ein Steuersystem für ein Leistungswandlersystem
gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. In dieser Ausführungsform ist der in 13 gezeigte
Steuerblock ersetzt durch den in 17 gezeigten.
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Wie
in 17 gezeigt, wird in dieser Aus führungsform
die Korrektur der Gleichstromspannungsreferenz EdP durch den Ausgang
des Betriebsleistungscontrollers 94 addiert zum in 13 gezeigten Steuerblock.
Definitionsgemäß unterscheidet
sich diese Ausführungsform
von der in 13 gezeigten lediglich dahingehend
in einem Komparator 104, um eine Differenz zwischen der
durch den Betriebsleistungsreferenzsetzer 71 eingestellten
Betriebsleistungsreferenz Pdp und dem detektierten Betriebsleistungswert
Pd zu erhalten, wobei der Betriebsleistungscontroller 94,
der agiert, um die Differenz zwischen Pdp und Pd klein zu machen,
die der Ausgang des Komparators 104 ist, und einem Addierer 105, der
aufaddiert den eingestellten Gleichstromspannungsreferenzwert EdP
vom Gleichstromreferenzspannungssetzer 79, und auf dem
Ausgang des Betriebsleistungscontrollers 94, um so die
Gleichstromspannungsreferenz Edp zu korrigieren und diesen addierten
Wert zum in 13 gezeigten Addierer 96 auszugeben.
-
Gemäß dieser
Ausführungsform
werden die folgenden Aktionen und Effekte erhalten. Das heißt, daß in der
in 13 gezeigten Ausführungsform, um die Betriebsleistung
jedes einzelnen Leistungswandlers zu steuern, es notwendig ist,
die Gleichstromspannungsreferenz des Leistungswandlers für die Durchführung des
Gleichrichterbetriebs hoch einzustellen, die Gleichstromspannungsreferenz
des Leistungswandlers zum Durchführen
des Inverterbetriebs niedrig einzustellen, und den Gain des Verstärkers 82 auf
einen sauberen Wert. Jedoch, in der in 16 gezeigten
Ausführungsform,
sogar dann, wenn die Gleichstromspannungsreferenzen der Leistungswandler
den gleichen Wert annehmen, wird die Gleichstromspannungsreferenz
jedes der Leistungswandler korrigiert durch den Ausgang jedes der
Betriebsleistungscontroller 94. Demgemäß wird es unnötig, den
Gleich stromspannungsreferenzsatzwert zu ändern für jeden der Leistungswandler
für den Gleichrichterbetrieb
und Leistungswandler für
den Inverterbetrieb durch Berücksichtigung
des Spannungsabfalls durch den Widerstand der Gleichstromleitung.
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Gemäß einer
Modifikation dieser Ausführungsform
kann die Korrektur durch den Verstärker 82 weggelassen
werden. Dies daher, da es möglich ist,
die Korrektur des Verstärkers 82 zu
korrigieren durch den Ausgang des Betriebsleistungscontrollers 94.
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Die
erste bis sechste Ausführungsformen werden
erläutert
im obigen mit Ausnahme des Spannungsabfalls der Gleichstromleitungen.
Es ist jedoch offensichtlich, daß die gleichen Effekte erhalten
werden können,
wenn sämtliche
Leistungswandler derart gesteuert werden, daß die Summe der Betriebsleistungen
sämtlicher
Leistungswandler Null werden, einschließlich des Verlustes der Betriebsleistungen durch
die Widerstände
der Gleichstromleitungen.
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Wie
oben beschrieben, gemäß dieser
Erfindung, ist es möglich,
ein Steuersystem bereitzustellen für ein Leistungswandlersystem,
das sich zusammensetzt aus einer Mehrzahl von Leistungswandlern,
die verbunden sind zwischen einer Mehrzahl an Wechselstromleistungssystemen
und einer Gleichstromleitung zum Austauschen elektrischer Energie zwischen
den Wechselstromleistungssystemen und der Gleichstromleitung, was
in der Lage ist, den Betrieb der verbleibenden normalen Leistungswandler fortzusetzen,
sogar dann, wenn einer der Leistungswandler aufhört zu laufen aufgrund eines
Systemunfalls oder eines Fehlers des Leistungswandlers.
-
Es
ist zu verstehen, daß innerhalb
des Schutzbereichs der angehängten
Ansprüche
die Erfindung auf andere Art und Weise praktiziert werden kann als
die hier spezifisch beschriebene.