DE716489C

DE716489C - Verfahren zur Regelung der Blindleistung in einem Wechselrichterstromkreis

Info

Publication number: DE716489C
Application number: DES112066D
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1933-12-13
Filing date: 1933-12-13
Publication date: 1942-01-21

Description

Verfahren-zur Regelung der-Blindleistung in einem Wechselrichterstromkreis Wie bei jedem Wechselspannung liefernden- Leistungserzeuger,- der mit einem Ver-.braücher in Verbindung steht, muß, sich auch zwischen einer Wechselspannungerzeugenden Stromrichteranordizung einerseits und einem beliebigen Verbraucher ,andererseits ein Gleichgewicht zwischen der vom Erzeuger abgegebenen und der vom Verbraucher aüfgenommenen Wirkleistung und unabhängig davon zwischen der zwischen Erzeuger und Verbraucher schwingenden Blindleistung einstellen. Sind diese Gleichgewicht hergestellt, so nehmen die elektrischen Größen in dem Kreis stationäre Werte an.
Wird beispielsweise an einen fremd gesteuerten oder selbsttätig arbeitenden Wechselrichter ein Verbraucher angeschlossen, der 131indleistung vorn Wechselrichter anfordert, so ;gibt es eine- Reihe bekannter -Mittel, mit i denen das Blindleistungsgleichgewichtgeschaffen werden kann. Ist der Verbraucher etwa ein Asynchronmotor, so kann man bei Aufrechterhaltung konstanter Verbraucherspannung die Blindleistung in parallel zum Verbraucher geschaltetenKondensatoren erzeugen und damit den Wechselrichter von der Liefe-=rung der Blindleistung befreien: An Stelle der Kondensatoren lassen sich auch biindleistungsliefernde Maschinen; - z: E: -Synchronmaschinen, verwenden. In diesem Fall ist- es auch möglich, kapazitive Verbraucher durch entsprechende Einstellung der Erregung der Synchronmaschine zu speisen.
Schließlich ist es auch möglich, anstatt die Blindleistung zu kompensieren, zu gegebenen Zeitpunkten der Blindleistung einen Weg ins Gleichstromnetz zu ;öffnen. indem man besondere Blindrohre in die Schaltung einfügt.
Diese beka.miten Verfahren erfordern teils Verwendung rotierender Teile und verhältnismäßig hohe Kosten, teils verhindern sie eine stufenlose Regelung der angeforderten Blindleistung. Bei allen diesen Verfahren schwingt die Blindleistung zwischen Verbraucher und Wechselrichter oder Netz .hin und her. .
Der durch die Erfindung erreichte Fortschritt besteht nun außer der Vermeidung der vorgenannten Nachteile bei den bekannten Verfahren darin, daß, die Blindleistung weder kompensiert noch in das Gleichstromnetz zurückgeführt, sondern durch die Wechselrichteranordnung selbst verzehrt wird.
Gemäß, der Erfindung kann dies dadurch erreicht werden, daß die elektrischen Kenngräß.en der `Vechselrichteranordnung, z. B. die Spannung, Frequenz, Dämpfung usw:, in .eine eindeutige Beziehung zur angeforderten Blindleistung gebracht «-erden. - In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für einen Parallelwechselrichter dargestellt.
U ist eine Gleichspannungsquelle genügen der Ergiebigkeit und T ein Transformator, der hier der Einfachheit halber als Spartransformator geschaltet ist.
Die Induktivität der Vorschaltdrosselspule ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit der Transformatorstreuinduktivität vereinigt gedacht. Mit C ist der Löschkondensator und mit R ein Verbraucher, beispielsweise ein teilweise induktiver Widerstand bezeichnet. U stellt ein zweianodi.ges Entladungsgefäß mit beliebiger Kathode, das zur Steuerung Gitter enthält, und St einen Steuerapparat dar, der die Frequenz des Wechselrichters vorschreibt.
Ändert sich nun der Blindlastanteil des Verbrauchers R, so wird im allgemeinen die Spannung an den Klemmen des Verbrauchers 1Z sich ändern. Ist der Verbraucher ein induktiver Widerstand, so wird beim Zuschalten des induktiven Lastanteils die Klemmenspannung des Wechselrichters langsam ansteigen, da zwischen dem Löschkondensator und der Induktivität des Verbrauchers Schwingungen auftreten. Dieser Spannungsanstieg wird so lange erfolgen, bis der durch die Schwingungen vergrößerte Schwingungsstrom einen solchen Verlust im Ohmschen Teil des Verbrauchers erleidet, daß wieder Gleichgewicht zwischen Erzeuger- und Verbraucherblind:eistung herrscht. Will man nun umgekehrt Blindleistung bei konstanter Spannung an den Verbraucher abgeben, so läßt sich dies erreichen, wenn abhängig von der Größe der angeforderten Blindleistung die Ohmsche Last verändert wird. Beispielsweise kann dies durch ein auf die Größe der Blindleistung ansprechendes Relais erzielt werden, das die Ohmsche Lastgröße verändert.
Einen weiteren Weg gemäß der Erfindung, die Zeit zur Erreichung des stationären Zustandes zu verkürzen oder die Spannung im Verbraucher auf einem vorgeschriebenen Wert konstant zu erhalten, besteht darin, daß beim Zuschalten der Blindlast die aufgedrückte Gleichspannung U verändert wird. Diese Veränderung kann, wie im vorhergehenden Fall, entweder durch Relais selbsttätig erfolgen, oder es kann die Gleichspannung oder das Übersetzungsverhältnis des Transformators geregelt werden.
Eine weitere Möglichkeit, Blindleistung bei konstanter Spannung abzugeben, falls die Größe des Blindlastverbrauchers sich ändert, besteht erfindungsgemäß beim Wechselrichter darin, daß. die Eigenfrequenz oder Arbeitsfrequenz unabhängig geändert wird. Sowohl bei einem Serien- als auch bei einem Parallelwechselrichter läßt sich vor jeder Kommutierurig des Stromes zwischen den einzelnen Entladungsstrecken eine stromlose Zeit der Ventilrohre einfügen. Während dieser stromlosen Zeit ist die Wechselstromsehe des Wechselrichters sich selbst überlassen, und es können noch stehengebliebene elektrische oder magnetische Felder sich über den Ohinsehen Widerstand der Verbraucher verlieren, ehe die neue Kommutierung einsetzt. Wählt man diese stromlose oder Dunkelzeit der Ventilrohre lang genug, so hat man auch bei Änderung der l3tindiast eine Zeitreserve zur Einstellung des energielosen Zustandes. Man kann also dadurch, daß man die Eigenfrequenz des Wechselrichters etwa durch Veränderung der Kapazität oder der Induktivität der Vorschaltdrossel oder des Transformators beeinflußt, die Dunkelzeit so klein halten, daß durch eine Blindlaständerung auf der Wech-. selstromseite keine zusätzlichen Spannungsänderungen entstehen können. Für diesen Fall ist es besonders vorteilhaft, die Eigenfrequenz des Wechselrichters sehr .hoch gegen die Arbeitsfrequenz zu wählen. Da es auf das Verhältnis beider Frequenzen in dem vorliegend--n Fall ankommt, wirkt eine Veränderung der Arbeitsfrequenz bei festliegender Eigenfrequenz im gleichen Sinne. Ebenso wirken alle anderen M-t.el, welche die gemciisame Dunkelzeit der Ventilrohre beeinflussen können, wie z. B. Steuerung der Entladungsgefäße, Veränderung der Wellenform des vom Wechselrichter abgegebenen Stromes, usw.
Ein einfaches Mittel, um eine Veränderung der Spannung bei Blindlastveränderung zu vermeiden, besteht ferner darin, daß die Einregelung der induktiven Eigenfrequenz bzw. ,gemeinsamen Dunkelpause der Stromrichteranoden selbsttätig durch den vom Wechselrichter abgegebenen Blindstrom gesteuert wird. Bei Zunahme des Blindstromes kann der Blindstromanteil des vom Wechselrichter abgegebenen Arbeitsstromes direkt oder nach vorhergehender Gleichrichtung die Induktivität einer der im Wechselrichter vor handenen Drosselspulen verändern. Ein An stieg des Blindstromverbrauchs würde dann beispielsweise die Induktivität der Vorschalt drosselspule sinken lassen, wodurch die Eigenfrequenz des Wechselrichters erhöht, die Dunkelpause verlängert wird und der Wechselrichter somit in der Lage ist, ohne sein(: Spannung zu verringern, einen größeren Be trag der Blindleistung zu verzehren.
Dieses angegebene Mittel läßt sich natur gemäß nur dann .anwenden, wenn von vornherein der Charakter der Blindleistung (kapazitiver oder induktiver Verbraucher] bekannt ist. Für die beiden Fälle, nämlich kapazitiver und induktiver Verbrauch, ist es notwendig. eine Induktivität durch einen Gleichstrom abhängig zu verändern, indem man beispielsweise der Vorschaltdrosselspule einen Gleichstrom solcher Richtung zuführt, daß, bei induktiver Lastzunahme .eine Induktivi.ätssenkun;g oder bei kapazitiver Lastzunahme eine Indvktivitätssteigung erfolgt. Als Indikator für d:e Richtungsbestimmung des zuzuführenden Gleichstromes kommt beispielsweise ein cosinus q)-Messer in Frage.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Regelung der Blindleistung in einem Wechselrichterstromkreis, dadurch gekennzeichnet, daß die im Stromkreis .auftretende Blüidleistung in der Wechselrichteranlage selbst verzehrt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei konstanter abgegebener Wechsqlspannung des Wechselrichterkreises de elektrischen Kenngrößen der Wechselrichteranordnung in eine eindeutige Beziehung zur angeforderten Blindleistung gebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei konstanter abgegebener Wechselspannung durch abhängige oder unabhängige selbsttätig geänderte Schaltmittel das Blindleistungsgleichgewicht der Anlage eingestellt wird.
4.. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Wechselrichteranordnung speisende Gleichspannung verändert wird.
5. Verfahren nach Anspruch g, dadurch gekennzeichnet, daß, das übersetzungsverhältnis des Wechselrichtertransformators geändert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität der Vorschaltdrosselspule geändert wird.
7. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität der Drosselspule selbsttätig durch Änderung des abgegebenen Wechselstromes geregelt wird. B.
Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß vor jeder Kommutierung des Stromes zwischen den einzelnen Entladungsgefäßen stromlose Pausen eingefügt werden.
9. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Eigenfrequenz zur Arbeitsfrequenz des Wechselrichters geändert wird. io. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenform des vom Wechselrichter abgegebenen Stromes verändert wird.