DEP0015929DA - Steuerverfahren für einen Wechselrichter. - Google Patents

Description

Bei einem über Wechselrichter mittelbar und Wechselstromgeneratoren unmittelbar gespeisten Drehstromnetz wird die von den Verbrauchern benötigte Leistung durch die an das Wechselstromnetz angeschlossenen Wechselstromerzeuger und die an eine Gleichstromleitung angeschlossene und von dieser Leistung entnehmende Wechselrichteranlage aufgebracht. Bei der Behandlung der hierbei auftretenden Probleme der Lastverteilung ging man bisher immer davon aus, dass die Steuerung der Wechselrichteranlage an das von dieser gespeiste Wechselstromnetz angeschlossen war. Die von einer Wechselrichteranlage in das Wechselstromnetz eingespeiste Leistung hängt in einem solchen Falle von dem Zündwinkel des Wechselrichters ab, wenn die Gleichspannung im Gleichstromnetz, an das der Wechselrichter angeschlossen ist, konstant ist. Der Zündwinkel des Wechselrichters muss dabei immer so früh vor den Phasenschnittpunkt gelegt werden, dass die Kommutierung des Wechselrichters spätestens im Phasenschnitt- punkt beendet ist. Eine Regelung der durch die Wechselrichteranlage übertragenen Wirkleistung kann dann so vorgenommen werden, dass bei zu vergrössernder Wechselrichterleistung der Zündwinkel des Wechselrichters weiter vom Phasenschnittpunkt entfernt eingestellt wird, wodurch die gezündete Gleichspannung des Wechselrichters kleiner wird, und damit das Spannungsgefälle vom Gleichstromnetz zum Wechselstromnetz wächst. Das Spannungsgefälle zwischen Gleichstrom- und Wechselstromnetz und damit die vom Wechselrichter eingespeiste Leistung kann man auch verändern, wenn man über einen Regeltransformator die Höhe der am Wechselrichter anliegenden Wechselspannung ändert. Wenn die Verbraucherleistung konstant bleibt, wird bei Vergrösserung der vom Wechselrichter eingespeisten Leistung die von den Wechselstromerzeugern unmittelbar in das Wechselstromnetz eingespeiste Leistung kleiner.

Diese Erkenntnisse können gemäss der Erfindung dazu verwendet werden, die Belastung des von einem Gleichstromnetz gespeisten Wechselrichter und der unmittelbar in das Drehstromnetz einspeisenden Wechselstromerzeuger so einzuregeln, dass ein gewünschtes Belastungsverhältnis gewahrt bleibt. Ebenfalls kann man auf Grund der Erkenntnisse die Belastungsschwankungen der Verbraucher entweder vom Wechselrichter oder von den unmittelbar in das Wechselstromnetz einspeisenden Stromerzeugern überneh- men lassen. Ausser der Wirkleistung haben die Wechselstromgeneratoren oder evtl. eingeschaltete Kondensatoren, die von der Wechselrichteranlage und von den Verbrauchern benötigte Blindleistung zu liefern. Da im Wechselstromnetz ein Gleichgewicht nicht nur der Wirkleistungen, sondern auch der Blindleistungen vorhanden sein muss, d.h. dass die Summe der von Wechselrichter und Generatoren abgegebenen Wirk- bzw. Blindleistung gleich den Wirk- bzw. Blindleistungen der Verbraucher sein muss, muss sich die Frequenz des von einem Wechselrichter gespeisten Wechselstromnetzes nach der Grösse der Blindleistungen einstellen. Wird beispielsweise die Grösse der im Wechselstromnetz erzeugten Blindleistung durch eine grössere Kapazität und durch grössere Erregung der an das Wechselstromnetz unmittelbar angeschlossenen Synchronmaschinen vergrössert, so wird die Frequenz so weit absinken, bis wieder die gesamte induktive gleich der kapazitiven Blindleistung ist.

Diese Erkenntnisse können gemäss der Erfindung dazu verwandt werden, durch Veränderung der Blindleistung die Frequenz des gespeisten Wechselstromnetzes zu regeln.

Macht die vom Wechselrichter zu übertragende Wirkleistung einen beträchtlichen Anteil der gesamten Wirkleistung aus, so kann die Steuerung des Wechselrichters unter Umständen vorteilhafterweise an eine gesonderte Steuer- einrichtung gelegt werden, die unabhängig von dem gespeisten Wechselstromnetz arbeitet. Die Frequenz der vom Wechselrichter erzeugten Wechselspannung ist dann abhängig von der Frequenz, die die Steuerungseinrichtung dem Wechselrichter aufdrückt. Die in das Wechselstromnetz sonst noch unmittelbar einspeisenden Wechselgeneratoren müssen dann mit der gleichen Frequenz arbeiten. Die Regelorgane der in das Wechselstromnetz unmittelbar einspeisenden Generatoren erhalten ihre Regelimpulse bei Belastungsänderungen gewöhnlich durch die Abweichungen der Frequenz von dem einzuregelnden Sollwert. Wird nun die Frequenz des Wechselstromnetzes trotz der auftretenden Belastungsänderungen infolge der starren Frequenzsteuerung der Wechselrichteranlage konstant gehalten, so können die Generatoren bei Belastungsschwankungen keine grössere Leistung in das Verbrauchernetz liefern. Bei dieser Art der Steuerung der Wechselrichteranlage muss also diese die Belastungsschwankungen decken. Durch Ueberlastung ist daher die Wechselrichteranlage gefährdet. Dieser Gefahr kann nach der Erfindung dadurch begegnet werden, dass die Regelorgane der Generatoren von einem bestimmten gewünschten Leistungsverhältnis beeinflusst werden, so dass der Wechselrichter nicht die volle Belastungsänderung aufnehmen muss.

Auch bei einem von einer gesonderten Steuereinrichtung gesteuerten Wechselrichter muss das Gleichgewicht der Blindleistungen erhalten bleiben. Da bei diesem Wechselrichter die Frequenz konstant bleibt, können Blindleistungsänderungen nicht, wie oben angegeben, durch Frequenzänderungen ausgeglichen werden. Hier wird sich bei Blindleistungsänderungen der Zündwinkel so einstellen, dass der Wechselrichter das Gleichgewicht der Blindleistungen herstellt. Wird beispielsweise die im Wechselstromnetz erzeugte Blindleistung vergrössert, dann verlagert sich der Zündzeitpunkt des Wechselrichters im Sinne einer früheren Zündung, so dass der Wechselrichter eine erhöhte induktive Blindleistung aufnimmt. Wird die im Wechselstromnetz erzeugte Blindleistung verkleinert, bzw. fordern die Verbraucher eine erhöhte Blindleistung, so verschiebt sich der Zündwinkel des Wechselrichters automatisch im Sinne einer späteren Zündung. Um Kippungen zu verhindern, darf der Zündwinkel nicht zu klein werden. Nach der Erfindung muss daher die Grösse der Blindleistung nach dem Zündwinkel des Wechselrichters eingeregelt werden.

In vielen Fällen wird es erwünscht sein, die Wechselrichteranlage je nach der Belastung des Wechselstromnetzes mit einer konstanten Leistung zu betreiben. Die Belastungsschwankungen müssen in einem solchen Falle von den unmittelbar in das Wechselstromnetz speisenden Stromerzeugern aufgenommen werden. Gemäss der Erfindung wird in einem solchen Falle die Steuerung des Wechsel- richters einer Steuereinrichtung entnommen, dessen Steuerfrequenz von der Frequenz des gespeisten Wechselstromnetzes abhängig ist. Soll dagegen die Leistung der in das Wechselstromnetz unmittelbar einspeisenden Stromerzeuger bei Belastungsschwankungen konstant bleiben, was besonders dann erwünscht sein wird, wenn dieselben nicht in der Lage sind, grössere Belastungsschwankungen aufzunehmen, so wird gemäss der Erfindung die Steuerung des Wechselrichters einer gesonderten vom Netz unabhängigen Steuereinrichtung entnommen.

Claims (7)

1. Steuerverfahren für einen Wechselrichter, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuerung des Wechselrichters und durch die Grösse der im gespeisten Wechselstromnetz erzeugten Blindleistung die Belastungsverhältnisse des Wechselrichters und der in das Wechselstromnetz unmittelbar einspeisenden Wechselstromerzeuger sowie die Frequenz im gespeisten Wechselstromnetz geregelt wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung des Wechselrichters, dessen Steuerfrequenz von der Frequenz des gespeisten Wechselstromnetzes abhängig ist, durch ein Gerät geregelt wird, welches den Zündwinkel und/oder die Spannungshöhe der am Wechselrichter anliegenden Wechselspannung auf einen Wert einstellt, der die gewünschte Belastung des Wechselrichters ergibt.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Speisung eines Wechselstromnetzes durch einen Wechselrichter, dessen Steuerfrequenz von der Frequenz des gespeisten Wechselstromnetzes abhängig ist, die Grösse der im Wechselstromnetz zu erzeugenden Blindleistung durch ein Steuergerät geregelt wird, welches durch die Frequenz im Wechselstromnetz beeinflusst wird.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung des Wechselrichters, dessen Steuerfrequenz von einer gesonderten Einrichtung geliefert wird, dadurch geregelt wird, dass die Antriebsmaschinen der Wechselstromerzeuger, die unmittelbar in das vom Wechselrichter gespeiste Wechselstromnetz einspeisen, mehr oder weniger stark beaufschlagt werden.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Speisung eines Wechselstromnetzes durch einen Wechselrichter, dessen Steuerfrequenz von einer gesonderten Einrichtung geliefert wird, die im gespeisten Wechselstromnetz zu erzeugende Blindleistung durch ein Steuergerät, welches von der Grösse des Zündwinkels am Wechselrichter beeinflusst wird, geregelt wird.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Wechselrichters einer Steuereinrichtung entnommen wird, deren Steuerfrequenz von der Frequenz des gespeisten Wechselstromnetzes abhängig ist, wenn die Belastungsschwankungen durch die Verbraucher im wesentlichen von den in das Wechselstromnetz unmittelbar speisenden Stromerzeugern aufgenommen werden sollen und die Stromrichteranlage etwa konstante Leistung in das Wechselstromnetz einspeisen soll.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Wechselrichters einer Steuereinrichtung entnommen wird, die unabhängig vom gespeisten Wechselstromnetz arbeitet, wenn die Belastungsschwankungen im wesentlichen von der in das Wechselstromnetz mittelbar einspeisenden Stromrichteranlage aufgenommen werden sollen und die unmittelbar in das Wechselstromnetz speisenden Stromerzeuger etwa konstante Leistung liefern sollen.