SE444376B - Statisk frekvensomformare for koppling av ett flerfasigt primernet till ett enfasigt sekundernet - Google Patents

Description

1. 7809490-1 2 för den aktiva effekten identiskt lika vid ingångs- och utgångs- sidan.JDen heräknas enligt följande ekvationer i PÅ =M4É4 ' (5) i Pzäuæia. i s :ul I* mlwøtfifun) °°'(Wt+'fi4) =uzLäL°°°(Wt+°F«L)W(“tW¿I-) =~efl~flß~f~;f«»~fif>+mçf«~fíf>1 aïßlwflwgwumlwwuyfl In; ,%== i 'Pina fä;= Den aktiva effekten består sålunda av en konstant andel pl, 2= och en pulserande andel pl, 2fv. Såsom summaeffekt p erhålls: Përiff* 5). ell-g:- mßwtfifm+lß¿,}tfi=ša.mfïwffifg4,_+lf¿¿)+ßšhßøå(ffqfifi Vid symmetriska trefassystem enhålles såsom känt ett kontinu- erligt effektflöde. Vid enfasiga växelströmssystem däremot är den aktiva effekten principiellt pulserande.

Vid direktfrekvensomformare, som förbinder ett trefassystem med ett enfas växelströmssystem, kan man därför endast hindra överföring av den pulserade, aktiva effekten till trefassidan, om nätkopplingen innehåller ytterligare, på lämpligt sätt I anordnade lagringsorgan.

För detta ändamål tillförs utgångsspänningarna från de ovan nämnda, två direktfrekvensomformarna (DUR l och DUR 2 i fig.) över en induktans X respektive över en kapacitet och en induk- L tans XLC en gemensam transformator T, som matar bannätet. Induk- tanserna och kapaciteterna övertar lagringsfunktionen.Ü Induktanserna och kapaciteterna är dimensionerade så att man först vid 100 % effekt kan styra frekvensomformarnas utgångs- spänningar. ul och uz i sin amplitud lika och i sitt fasläge förskjutna 900 från varandra. Därvid är frekvensomformarnas utgângsströmmar il och i2 vid varje tidpunkt i fas med sina tillhörande spänningar ul och u2 och ävenledes lika i sina Vamplituder. 3 7so949o-1 Pâ detta sätt uppkommer vid 16 2/3 Hz-sidan ett roterande fäl _ med Kontinuerligt flöde av aktiv effekt. I 1 Såsom ovan angetts, fungerar denna princip först vid full effekt (100 8) och är därför icke utan vidare allmänt användbar.

Föreliggande uppfinning har till ändamål att utforma och dimensionera den på basis av denna allmänna princip uppbyggda kopplingen så att en pulsation av I aktivieffekt undviks över hela effektområdet 0-100 %. Enligt uppfinningen upp- nås detta genom att de båda inpedanserna X1, XLC h0S flätk0PP1l"9ß" är Vilda lika stora med avseende på beloppetz' XL = *Le = * att amplituderna U1, U2 hos de båda omformarnas utgångsspänningar är valda lika och deras faslägen UI, U2, i förhållande till sekundärnätspännings- vektorn väljs motsatt lika: ' U1 = U2 = U; u1 = ~ uz- där U betyder utgångsspänningen hos den av de båda parallellkopplade direkt- frekvensomformarna bestående statiska frekvensomformaren; varmed även de mot- svarande strömmarna il, i2 blir lika varandra: 'i1,=i2=l där i betyder utgångsströmmen hos den av de båda parallellkopplade direkt- frekvensomformarna bestående statiska frekvensomformaren, och vilkas faslägen står i följande samband med varandra V i1 = ' iz- Såsom lätt kan visas, bortfaller under dessa förhållanden den pulsationsberoende andelen av den aktiva effekten. Om man dess- utom sätter 7 ~ frwn =-( -78009490-1 04 och substituerar de ovan nämnda uttrycken i ekvation 5 för den, aktiva effekten, erhåller man: “ i g Pšlg mßwf -äfiwfïwhšflffibš- malpu; flg» Wik/Wax) Den inom klammer stående, första termen försvinner uppenbarligen så att man erhåller: ' p = 'lll maya; dvs., att pulsationsberoendet är eliminerat.

Man kan även uttrycka det så att med avtagande effekt, varvid på grund av det ringa spänningsfallet vid XL och XLC de båda frekvensomformarnas utgångsspänningsvektorer gl och 02 allt mer närmar sig varandra i fasläge, en styrning är möjlig, vid vilken frekvensomformarnas utgångsströmvektorer 11 och 12 i sådan grad avlägsnar sig från varandra i sitt fasläge som spänningsvektorerna närmar sig varandra, och att_därvid flödet av aktiv effekt förblir kontinuerligt.

Ett särskilt viktigt användningsområde för uppfinningen är bandrift (helstatiska bannätkopplingsomformare). Man kan ej utan vidare åtgärder undvika att den vid 50 Hz-sidan befint- liga, reaktiva effekten först är pulserande.

I detta avseende är drift av nätkopplingsomformaren såsom trapets- frekvensomformare gynnsam. Härvid erhålls stark reduktion av den reaktiva effekten och den reaktiva effektens pulsation (maximalt från 100%-20% i det övre effektområdet). Vidare är därigenom även bättre utnyttjning av den installerade ström- riktareffekten möjlig med upptill 20%). Såsom nackdel framstår att den aktiva effektens pulsationer icke längre kan under- tryckas fullständigt. Dessutom erhålls vid l6 2/3 Hz-sidan mer strömövertoner. I För att i hela effektområdet kunna_köra i trapetsdrift måste antingen en transformator med uttag (på 50 Hz eller 16 2/3 Hs- sidan) anbringas, vilken, motsvarande den erforderliga utgångs- spänningen från frekvensomformaren, kan omställas mellan 0,5 p.u 7809490-1 och 0,7 p.u.“(härtill kommer ytterligare ett omställningsområde för att möjliggöra kompensering av spänningsändringarna i 50 Hz och 16 2/É Ha-nätet), eller också låter man frekvensomformarens utgångsspänningsamplitud vara konstant oberoende av effekten (medan fasvinkeln ändras)¿ I stället för lagringsseriekretsen XLC skulle teoretiskt endast en kapacitet erfordras. Den skulle emellertid ha till följd att övertonsströmmen i den ifrågavarande direktfrekvensomfor- maren skulle stiga starkt på 16 2/3 Hzfsidan. Därför är det av praktiska skäl ändamålsenligt att även koppla en induktans' i serie med kapaciteten. Därvid måste emellertid kapacite- «ten ökas i motsvarande grad.

Slutligen bör vidare framhållas att samma metod som här beskri- vits för undertryckning av den aktiva effektens pulsation vid den helstatiska mätkopplingsomformare som ovan beskrivits även kan användas för eliminering av mellankretseffektpulsationer vid lokomotiv med vid nätsidan tvångskommuterade växelriktare med Iikspänningsmellankrets. För detta fall är ett filter i likspänningsmellankretsen den hittills vanliga lösningen.

Claims (6)

1. 78094904 Patentkrav. V1. Statisk frekvensomformare för koppling av ett flerfasigt primärnät till ett enfasigt sekundärnät, särskilt för koppling av ett trefasigt 50-Hz-nät till ett enfasigt 16 2/3 Hz-nät, varvid den statiska frekvensomformaren består av två direktfrekvensomformare, vilka på trefassidan är parallellkopplade, varvid den ena direktfrekvensomformaren (DURI) vid den enfasiga utgången över en induktans (XL) och den andra direktfrekvensomformaren (DUR2) v1¿ den enfasiga utgången över en seriekoppling (XLC) av en kapacitans och en induk- tans är anšluten till en gemensam transformator, som matar det enfasiga sekun- därnätet, k ä n n_e t e c k n a d av att de båda impedanserna X1, XLC hos nätkopplingen är valda lika stora med avseende på beloppetà XL? XLc "' X i att fiNP1itfld@ïHfi U1, U2 hos de båda omformarnas utgångsspänningar är valda_ lika och deras faslägen fm, Quz, i förhållande till sekundärnätspännings- vektorn väljs motsatt lika: U1 = 'Uzw = U; fm? “fuz- vdär U betyder utgångsspänningen hos den av de båda parallellkopplade direkt- frekvensomformarna bestående statiska frekvensomformaren, varmed även de mot- svarande strömmarna 11, 12 blir lika varandra: 11 = 12 = 1 i där i betyder utgdngsströmmen hos den av de båda parallellkopplade direkt~ frekvensomformarna bestående statiska frekvensomformaren, och vilkas faàlägen står i följande samband med varandra V11 = “År -
2. 2. Frekvensomformare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att de sinsemellan lika impedanserna XL = XLC = X är så valda att deras spännings- fall il . X är lika med frekvensomfornareutgångsspänningen U: U = 11 . X och att strömmarnas och spänningarnas fasvinklar är så valda att förhållandena (ful *V11 = 'mzß fixz *piz “m2 är uppfyllda.
3. 3. Frekvensomformare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att de sinsemellan lika impedanserna XL = XLC= X är så valda, att frekvensomformar- utgångsspënningens amplitud hålls konstant oberoende av effekten, medan dess fas svänger. i, 7809490-1
4. 4. Frekvensomformare enlig: krav 1, k ä n n e c e c k n a d av att den är en tfapetsomformare. _
5. 5. FreKvensømformare_en1igt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att en stegtransformator är anordnad på primär- eller sekundärsidan; V
6. 6- Användning av frekvensonformare enligt något av krav 1 - 5, som bannätkopplingsomformare.