Anordnung zur Regelung der Blindleistung in einem Wechselsitromnetz
Es sind bereits Anordnungen zur Regelung der Blindleistung in einemWechselstromnetz
vorgeschlagen worden, bei den-en gittergesteuerte Entladungsstrecken, vorzugsweise
solche mit Dampf- oder Gasfüllung, sich in einem paraÜel zu oder in Reihe mi
' t den Leitungen des Wechselstroninetzes liegenden, zweckmäßigerweis,e kurz#geschlossenen
Stromkreis befinden. -
Die Erfindung stellt eine Weiterbildung des Vorschlages
dar, bei dem die Entladungsstrecken parallel zum Wechselstromnetz liegen. Sie besteht
erflii-dungsgemäß darin, daß in den Gleichstromkreis der Schaltung eine Gleichstromdrosselspule
eingefügt ist und die Schaltun- mit solcher Einstellung der Gittersteuerung betrieben
wird, daß -die Gleichspannung möglichst klein bzw. praktisch Null ist. Zweckmäßigerweise
sind die Entladungsstrecken in Gleich- und Wechselrichterschaltung' gleichstroms-eitig
miteinander in Reihe geschaltet.Arrangement for controlling the reactive power in a Wechselsitromnetz There have already been proposed arrangements for regulating the reactive power in an AC power line, on-en grid-controlled discharge paths, such preferably with steam or gas filling, in a paraÜel to or in series mi 't the lines of the The alternating current network is conveniently located in a short-circuited circuit. - The invention represents a further development of the proposal in which the discharge paths are in parallel with the AC mains. According to the invention, a direct current choke coil is inserted into the direct current circuit of the circuit and the circuit is operated with the grid control set in such a way that the direct voltage is as small as possible or practically zero. The discharge paths in the rectifier and inverter circuit are expediently connected in series with one another on the direct current side.
In Abb. i der Zeichnung sind die beiden Gruppen von Entladungsstrecken
13 (Gleichrichtergruppe) und 14 (Wechselrichtergruppe) dargestellt, die einerseits
mit dem, Wechselstroninetz stromführende io und Leitung anderseits 17, in über deren
die Zug gleich' die Gleichstromdrosselspule 18 liegt, unmittelbar miteinander verbunden
sind. Das Wechselstromnetz i o besitzt beispielsweise einen Nullleiter 17,
der z. B. aus dem Sternpunkt eines in Ste ' rn -geschalteten Netztransformators
ig herausgeführt ist. Zwischen diesem Nulleiter U' und der Leitung 17 herrscht
die Gleich-Spannung, die gemäß der Erfindung allemi durch Einstellung der
- Gittersteuerung der Gruppen 13 und 14 möglichst klein gehalten werden soll.
Auf die Gefäße bezogen, besagt diese Steuervorschrift, daß die Anoden im wesentlichen
zur Zeit des Nulldurchganges ihrer Anodenspannung Strom führ-en sollen. Dies ist
-bekanntlich durch die Wirkung der Drosselspule 18 ohne weitergs möglich.
Nünnit man zunächst an, daß der Gleichrichter mit den Entladungsstrecken 13R, 13S
und 13T SO
gesteuert ist,. daß er annähernd volle Gleichspannung
liefert, und daß der Wüchselrichter mit den Entladungsstrecken 14R, i4s und 14T
mit entsprechender Einstellungder Steuerung zurücharbeitet, so gelten die in Abb.
2 angegebenen Spannungs- und Stromverhältniss-e, wobei EI.3 die vom Gleichrichter
gelieferte, EI4 die am Wechselrichter -liegende ungeglättete Gleichspannung bedeuten.
Die KurvenE,3 und EL4 entsprechen dabei- dem normalen Gleichrichterbetrieb bzw.
de#m# normalen
I Wechselrichterbetrieb. Der Übergang der Stromführung
von einer Entladungsstrecke zur anderen erfolgt innerhalb jeder Gruppe normal, genau
so, als ob die andere Gruppe nicht vorhanden wäre. In Abb. 2 ist außer den Spannungen
nochder Strom der Phase Reingezeichnet, und zwar ist der über das Gleichrichtergefäß
13R fließende Strom I,3p nach oben und der über das Wechselricht-ergefäß 14R fließende
StromII4R nach unten aufgetragen. Man erkennt, daß sich die Gleichrichter- und Wechselrichterstromanteile
bei dieser Aussteuerung zum Teil überlappen und daß daher aus der betrachteten Netzphase
R nur der schraffiert gezeichnete Anteil des Stromes I13R dem Gleichstromkreis zufließt
bzw. nur der schraffiert gezeichnete Anteil des Stromes I1,iR an das Wechselstromnetz
abgegeben wird. Für die Aufrechterhaltung des Stromes im Zwischenkreis
17, 18 sorgt die der Einfachheit halber als unendlich groß angenommene Drosselspule
18. Bezüglich der Blindleistungslieferung ist aber eine Aussteuerung entsprechend
der Abb. 2 ungünstig; denn es ergibt sich, daß für jede Phase der positive und der
negative Stromteil innerhalb ein und derselben, dieser Phase zugeordneten Halbwelle
der Spannung liegen, während in der darauffolgenden Halbwelle die Phase stromlos
ist. Der Strom ist also unsymmetrisch, er enthält außer dem gewünechten Blindstrom
noch einen recht erheblichen Verzerrungsstrorn.In Fig. I of the drawing, the two groups of discharge paths 13 (rectifier group) and 14 (inverter group) are shown, which on the one hand with the AC network current-carrying io and line 17, in which the train is equal to 'the DC choke coil 18, directly with one another are connected. The AC network io has, for example, a neutral 1 7, the z. B. is led out of the star point of a power transformer switched in Ste 'rn ig. Should be kept grid control of the groups 13 and 14 as small as possible - between this neutral U 'and the line 17, the DC-voltage to the invention by adjusting the allemi according prevails. In relation to the vessels, this control regulation states that the anodes should carry current essentially at the time their anode voltage crosses zero. This is known to be possible through the action of the choke coil 1 8 without weitergs. Now it is assumed first of all that the rectifier is controlled with the discharge paths 13R, 13S and 13T SO . that it supplies approximately full DC voltage, and that the inverter works back with the discharge paths 14R, i4s and 14T with the corresponding setting of the control, the voltage and current ratios given in Fig. 2 apply, where EI.3 is the one supplied by the rectifier, EI4 mean the unsmoothed DC voltage on the inverter. Curves E, 3 and EL4 correspond to normal rectifier operation or to normal inverter operation. The transfer of the current from one discharge path to the other takes place normally within each group, exactly as if the other group were not there. In Fig. 2, in addition to the voltages, the current of the phase Pure is plotted, namely the current I, 3p flowing through the rectifier vessel 13R upwards and the current II4R flowing through the inverter vessel 14R downwards. It can be seen that the rectifier and inverter current components partially overlap with this modulation and that therefore only the hatched portion of the current I13R flows into the direct current circuit from the considered network phase R or only the hatched portion of the current I1, iR to the AC network is delivered. For the sake of simplicity, the choke coil 18, which is assumed to be infinitely large for the sake of simplicity, ensures that the current in the intermediate circuit 17, 18 is maintained. because it results that for each phase the positive and the negative current part lie within one and the same half-wave of the voltage assigned to this phase, while the phase is de-energized in the following half-wave. The current is therefore asymmetrical; besides the desired reactive current, it also contains a considerable amount of distortion current.
Regelt man dagegen mittels der Steuerung den Gleichrichter auf die
Gleichspannung Null und den Wechselrichter auf eine Gleichspannung von nahezu Null,
so erhält man den in Abb. 3 dargestellten Verlauf von Strom und Spannung.
Sowohl beim Gleichrichter als auch beim Wechselrichter führt jetzt jede Entladungsstrecke
gerade dann Strom, wenn die zugehörige Phasenspannung durch Null geht. Gleich- und
Wechselrichterstrom überdecken sich nicht mehr, die Stromant#eile liegen jetzt in
bezug auf jede Halbwelle der zugeordneten Phasenspannung in gleichem Maße phasenverschoben
und haben die Lage des Blindstromes. Wie das Diagrammder Abb. 3 durch die
ausgezogene Linie des Wechselrichterbetriebes bzw. die gestrichelt eingezeichnete
Linie des Gleichrichterbetriübes zeigt, führt z. B. das Gefäß I IR einen Gleichrichterstrom
IlsR in den Zeitabschnitten i und 2, der im Zeitabschnitt i als StromI14_s über
das Ge-fäß I 4s, im Zeitabschnitt 2 als Strom IiIT über das Gefäß 147- an
die Phasen S und T des Wecliselstromnetzes zurückgeliefert wird. Entsprechend
;erhält das Gefäß i4,R der Wechselrichtergrup##e in dem Zeitabschnitt 4 den StromIlss
vom Gefäß 13s und im Zeitabschnitt 5 den Strom IIBT vom Gefäß i 3T
der Cleichrichtergruppe. Entsprechend verteilt sich auch beispielsweise der in den
Zeitabschnitten3 -und 4 vom Gleichrichter aus der Netzphase S bezogene Strom
II.,s, der im Zeitabs#Imitt3 von der Wechselrichtergruppe als .StromII4T an die
PhaseT, im Zeitabschnitt4 als Strom114R an die PhaseR zurückgeliefert wird, sowie
der Strom l,.37- der Phase T (s. die Diagramme der Abb.3). Bei dieser Einstellung
der Steuerung wird der Gleichstrom, der beispielsweise durch geringe Verschiedenheit
der Gleich- und Wechselrichteraussteuerung hervorgei-ufen und durch die Wirkung
der Drosselspule 18 ungefähr konstant aufm rechterhalten wird, am wirkungsvollsten
in Blindleistung umgesetzt. Gleichzeitig besitzt die Verzerrungsleistung einen Mindestwert.
Die Transformatorausnutzung besitzt für eine geforderte Blindleistung einen Höchstwert.
Die Regelung der Blindleistung kann durch geringe Änderung der Steuerung des Gleich-oder
Wechselrichters abweichend von der günstigsten Lage erfolgen. Zweckmäßigerweise
arbeitet man aber mit fester Einstellung der günstigsten Betriebslage und verändert
die Blindleistung durch Regelung einer in den Gleichstromkreis eingeführten Zusatzgleichspannung,
z.B. Maschine, gesteuerterGleichrichter. InAbb.4isteineGleichstrommaschine 29 für
die Erzeugung der Zusatzspannung angenommen.If, on the other hand, the rectifier is regulated to a direct voltage of zero and the inverter to a direct voltage of almost zero by means of the controller, the current and voltage curve shown in Fig. 3 is obtained. Both the rectifier and the inverter for each discharge path ührt now power when the associated phase voltage crosses zero. The DC and inverter currents no longer overlap, the current components are now phase-shifted to the same extent with regard to each half-wave of the assigned phase voltage and have the position of the reactive current. As the diagram of Fig. 3 shows by the solid line of the inverter operation or the broken line of the rectifier operation, e.g. B. the vessel I IR a rectifier current IlsR in the periods i and 2, which in the period i as StromI14_s via the vessel I 4s, in the period 2 as a current IiIT via the vessel 147- returned to the phases S and T of the AC network will. Accordingly, the vessel i4, R receives the e Wechselrichtergrup ## in the period 4, the StromIlss from the vessel 13s and in the period 5, the current i from the vessel IIBT 3T of Cleichrichtergruppe. Correspondingly, for example, the current II., S drawn by the rectifier from grid phase S in time segments 3 - and 4 is distributed, which is returned from the inverter group as .StromII4T to phaseT in time interval # Imitt3, and in time segment 4 as Strom114R to phaseR, as well as the current I, .37- of phase T (see the diagrams in Fig.3). With this setting of the control, the direct current, which, for example, is caused by the small difference in the rectifier and inverter modulation and is kept approximately constant by the action of the choke coil 18, is most effectively converted into reactive power. At the same time, the distortion power has a minimum value. The transformer utilization has a maximum value for the required reactive power. The regulation of the reactive power can take place by a slight change in the control of the rectifier or inverter deviating from the most favorable position. However, it is expedient to work with a fixed setting of the most favorable operating position and to change the reactive power by regulating an additional direct voltage introduced into the direct current circuit, e.g. a machine, controlled rectifier. In Fig. 4, a DC machine 29 is assumed to generate the additional voltage.
Der Phasenschieber liefert bei natürlicher Kommutierung induktive
Blindleistung. Soll er kapazitive Blindleistung liefern, so werden zusätzliche Kom#mutie=gssclialtniittel
benötigt, wie sie bereits zahlreich vorgeschlagen worden sind. Man kann also mit
dem ruhenden Phasenschi#ber den Leistungsfaktor in beliebigern Sinn beeinflussen.*
Erwähnt sei noch, daß beim Betrieb mit der mittleren Gleichspannung Nullkein Unter-,schied
mehr besteht zwischen der als Gleichrichter und der als Wechselrichter arbeitenden
Gruppe von Entladungsstrecken. Man kann daher den Gleichstromkreis von Gleich-und
Wechselrichter auftrennen -und jeder Gruppe je eine Gleichstromdrosselspule
15 öder 16 zuordnen (vgl. Abb. 5). The phase shifter supplies inductive reactive power with natural commutation. If it is to supply capacitive reactive power, additional communication devices are required, as have already been proposed in large numbers. The power factor can therefore be influenced in any way with the stationary phase shifter. * It should also be mentioned that when operating with the mean DC voltage zero there is no difference between the group of discharge paths working as rectifiers and those working as inverters. One can therefore separating -and each group depending on a DC reactor 15 barren assign 16 (see. Fig. 5) to the DC circuit of DC and inverters.