SE514826C2 - Förfarande och anordning för styrning av en seriekompenserad strömriktarstation - Google Patents

Description

_ _ <<~<~ oev - »- f'- > f < i-c -r - t r. _ _ _; v' ,.- w' ... . ~-. ,. - _-- .rt-e etc . _ .H . " = 1 c r - f- » - , < c r - w <..- sexpulsbryggor, var och en ansluten till växelspänningsnätet via var sin sekundärlindning på strömriktartransformatorn, varvid transformatom är så kopplad att sekundärlindningarna har en inbördes fasförskjutning på 30°.

Under normal drift arbetar den ena strömriktaren, i fortsättningen benämnd likriktaren, i likriktardrift, och den andra, i fortsättningen benämnd växelriktaren, i växelriktardrift. En styrutrustning för respektive strömriktare alstrar en styrsígnal svarande mot en styrvinkel oz, vid vilken tändpulser påföres strörnriktarnas ventiler. I syfte att minimera strömrik- tarnas förbrukning av reaktiv effekt och minska påkänningarna på i strömriktarstationema ingående komponenter är det fördelaktigt att styra likriktaren med minsta möjliga styrvinkel oc samt att styra våxelriktaren med en styrvinkel som resulterar i minsta möjliga respektvinkel y (kommuteringsmarginal) utan att den kontrollerade driften äventyras.

Anläggningens styrsystem är därför vanligen så utformat att växelriktaren styrs till en för anläggningens driftförhållanden lämplig högsta likspänning med hänsyn tagen till säkerhetsmarginaler mot kommuteringsfel, spänningsvariationer på växelströmsnätet och andra avvikelser från nominell drift som kan förekomma. Likriktaren styrs i strömreglering, vars ledvärde bildas i beroende av en strömorder, i sin tur bildad i beroende av en effektorder och aktuell likspänning på ett sådant sätt att likströmmen och därmed den överförda aktiva effekten förblir på ett önskat värde.

För att tillförsäkra att ventilen i tändögonblicket har tillräcklig tänd- spänning, det vill säga framspänning i blockerat tillstånd, innefattar likriktarens styrutrustning vidare en undre begränsning av styrvinkeln så att dess minimala värde ej understiger ett förutvalt lägsta värde. Denna begränsning åstadkommes konventionellt genom att spänningen över ventilen avkänns med ett mätdon varvid tändpuls för ventilen alstras först då den avkända spänningen överstiger ett förutvalt värde.

Vanligen utformas styrutrustningen för lik- och växelriktare identiska varvid i likriktaren en strömregulator är aktiverad och i växelriktaren en styrutrustriing för en styrning syftande till att respektvinkeln skall förbli på men ej understiga ett förutvalt lägsta värde är aktiverad.

För en allmän beskrivning av tekniken vid överföring av högspänd likström hänvisas till Erich Uhlman: Power Transmission by Direct A5 11411826 - 3 . - - - . . . , f ._ Current. Springer Verlag. Berlin Heidelberg New York 1975, särskilt sidan 125-136. i Mellan styrvinkeln oc, respektvinkeln y och överlappsvinkeln u råder det kända sambandet ot + u + y = 180°. Det är således önskvärt att för växel- riktaren bestämma styrvinkeln så att respektvinkeln (kommuterings- marginalen) förblir på ett förutvalt lägsta värde.

Det är känt att seriekompensera strömriktarstationer genom att ansluta i strömriktarstationen innefattade strömriktarbryggor till respektive växelspänningsnät via seriekondensatorerer. Med detta uppnås flera fördelar. Seriekondensatorerna laddas periodiskt av den ström som genomflyter dem och den på detta sätt alstrade spänningen över kondensatorerna ger ett tillskott till kommuteringsspänningen över strömriktarens ventiler. Kommuteringsspänningen blir fasförskjuten relativt växelspänningsnätets spänningar på ett sådant sätt att, med styr-och respektvinklar fortfarande relaterade till fasläget för växelspänningsnätets spänningar, ventilerna vid likríktardríft kan styras med styrvinklar mindre än noll och vid växelriktardrift med respektvinklar mindre än noll (ehuru kommuteringsmarginalen relaterad till ventilens kommuteringsspänning givetvis är större än noll). Detta möjliggör en reducering av strömriktarnas reaktiva effektförbrukning. Därmed reduceras behovet av generering av reaktiv effekt i shuntfiltren och dessa kan således dirnensioneras huvud- sakligen utifrân behovet av övertonsfiltrering. Kondensatorernas laddningsström och därmed deras spänning är proportionell mot likströmmen i likströmsförbindelsen och genom lämplig dimensionering av kondensatorerna kan överlappsvínkelns beroende av likströmmens storlek kompenseras. Detta innebär att seriekompenseringen bidrar till att vidmakthålla ventilernas komrnuteringsmarginal även vid snabba strömtransienter. Även kommuteringsmarginalens beroende av växel- spänningsnätets amplitud påverkas i gynnsam riktning av seriekom- penseringen i det att den negativa ström/spänningskarakteristiken i växelriktarstyrningen påverkas i stabiliserande riktning och genom lämpligt val av seriekondensatorer även kan bringas bli positiv.

En allmän beskrivning av strömriktarstationens funktion med serie- kondensatorer införda i växelströmsanslutningarna mellan strömriktar- transformatorn och en strömriktare i sexpuls bryggkoppling ges i Iohn Reeve, Iohn A. Baron, and G. A. Hanley: A Technical Assessment of . > _ . u,- .-.<« t - _ i . ._ , s » .of f t . . . i . i _ ' _; r ',..:“f. E L s ( \ . : _ - - _. f., f” f f .» » .i ' ( l C (n ' . _ . f t t U « - Artificial Commutation of HVDC Converters with Series Compensation (IEEE Trans. on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-87, Oct. 1968, page 1830-1840).

Det är således i många sammanhang ett önskemål att seriekompensera strömriktarstationer av ovan beskrivna slag.

Seriekompenseringen av strömriktarstationen innebär emellertid att ventilernas kornmuteringsspänning är beroende av såväl amplitud som fas för den strömberoende spänningen över respektive seriekondensator. Vid seriekompensering kan således ventilernas kommuteringsspänning ej direkt härledas ur i växelspänningsnätet avkända spänningar på det sätt som är möjligt vid icke seriekompenserade strömriktarstationer och på vilken de ovan nämnda principerna för styrning av respektvinkeln och likriktarens tändspänningsvillkor bygger.

Den minsta styrvinkel som ger erforderlig tändspänning vid en seriekompenserad strömriktare blir beroende av bidraget till kommuteringsspänningen från spänningen över seriekondensatorerna.

Kondensatorspänningarna är beroende i första hand av strömmen i strömriktaren men även av växelspänningsnätets spänning. Därmed kommer för en seriekompenserad strömriktare den minsta styrvinkel som ger erforderlig tändspänning att bli beroende av desa storheter.

En direkt mätning av tändspänningen kompliceras avsevärt genom införandet av seriekompensering varför en tillämpning av den ovan nämnda kända metoden för styrning av likriktarens villkor för tändspänning vid en seriekompenserad strömriktarstation skulle innebära en individuell mätning vid varje ventil av dess kommuteringsspänning, vilket skulle innebära en avsevärd komplikation och kostnad.

Att begränsa styrvinkelns undre värde till ett konstant värde så valt att säker tändning åstadkommes inom likriktarens hela arbetsområde skulle innebära att seriekompenseringens fördelar ej kunde fullt utnyttjas.

Vidare måste alltid tillförsäkras att tändning av en ventil sker vid en styrvinkel som är större än den elektriska vinkel vid vilken likspänningen som funktion av den elektriska vinkeln antar sitt maximala värde eftersom - ' > ' ' .p- r-fç. > . _. v g' = - e: r r t . « 1 - _ _, a: r. i - t- i . « - ~ ..'.c :cr « n:- ' u c f. i < 1 , « a a - en n vid tändning av ventilen före denna maximipunkt likspänningen sjunker med minskande styrvinkel vilket leder till en instabil strömreglering.

För den seriekompenserade strömriktarstationens huvudkretsar kan på i och för sig känt sätt ström / spänningsekvationer ställas upp med styr- vinkeln a (relaterad till växelspänningsnätets spänningar), likströmmen Id, ideala tomgångslikspänningen Udi0 och ventilens tändspänning Ufir (vid likriktardrift) variabler. Ansätts i dessa ekvationer ett konstant förutvalt värde Uvref på tändspänningen låter sig styrvinkeln <1 beräknas med likströmmen och ideala tomgångslikspänningen som variabler.

Ström/spänníngsekvationerna blir emellertid vid seriekompenserade strömriktarstationer avsevärt mera komplicerade än vid icke serie- kompenserade och beräkningen kan ej utan vidare ske så att ett styrvinkeln explicit löses ut ut ekvationerna. En beräkning av styrvinkeln utifrån dessa ekvationer måste lämpligen utföras genom iteration, vilket ställer stora krav på beräkningssnabbhet och /eller uppbåd av beräkningskapacitet.

I den amerikanska patentskriften US 4, 210, 956 beskrivs ett förfarande för styrning av en anläggning för överföring av högspänd likström. Enligt förfarandet beräknas för var och en av de i anläggningen ingående strömriktarna dennas styrvinkel utifrån givna värden på spänning och ström vid varje strömriktare i anläggningen. Beräkningen sker medelst kända samband mellan ström, spänning, kommuteringsreaktans och styrvinkel i syfte att åstadkomma att anläggningen såsom helhet kan drivas under stabila förhållanden. Minimal tillåten styrvinkel, det vill säga minimal tändspänning, och minimalt tillåten respektvinkel, beaktas därvid såsom gränsvärden i dessa beräkningar. Strömriktarna är icke seriekompenserade och förfarandet förefaller väsentligen vara avsett för så kallade flerterminalsystem, i vilka mer än två strömriktarstationer är anslutna till en gemensam likströmsförbindelse.

I den amerikanska patentskriften US 4, 264, 951 beskrivs en utrustning för styrning av en anläggning för överföring av högspänd likström.

Utrustningen innefattar förutom styranordningar för styrning på konstant ström, konstant spänning och konstant respektvinkel, även en anordning vilken utifrån påförda värden på en vid strörnriktaren avkänd växelspänning och en avkänd likström beräknar de gränsvärden för strömríktarens styrvinkel vid vilka förlusterna i strömriktarventilernas . ; -.v » 111 1 1-1 -1 _ - 11 f: =1 1 f f1 - _ _ ,. -ci a r 1 - - 'r _.1 -. u: 1 1:-- - - ^* 1 z e t» f 1 ~ V1 i e - z: 11 dämpkretsar uppgår till ett visst värde. Utsignaler från de nämnda anordningarna pâföres en väljaranordning i vilken väljes en styrvinkelsignal från någondera av de nämnda styranordningarna under beaktande av att de beräknade gränsvärdena ej överskrids.

REDoGöRELsE FÖR UPPFmNmGEN Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma ett förfarande av inledningsvis angivet slag, vilket tillåter en ur teknisk och ekonomisk synpunkt enkel och tillfredställande styrning av likriktaren utan avkänning av över ventílerna uppträdande kommuteringsspänningar, samt en anordning för genomförande av förfarandet.

Därigenom kan seriekompenseringens fördelar tillvaratas utan att den tekniskt komplicerade och kostsamma mätningen av kommuterings- spänning och respektvinkel individuellt över var och en av strömriktar- bryggornas ventiler måste vidtas.

Vad som kännetecknar ett förfarande och en anordning enligt uppfinningen framgår av bifogade patentkrav.

Fördelaktiga vidareutvecklingar av uppfinningen framgår av nedanstående beskrivning och patentkrav.

FIGURBESKRIVN ING Uppfinningen skall närmare förklaras genom beskrivning av utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar, i vilka figur 1 visar schematisk en anläggning för överföring av högspänd likström med seriekompenserade strömriktarstationer, figur 2 visar en strömriktarbrygga ansluten via seriekondensatorer till ett trefas växelspänningsnät, figur 3 visar i blockschemaform delar av en styrutrustning för strömriktarstationerna enligt figur 1, vid en utföringsform av uppfinningen, . . _ . __ ~ .<. rf: . _ .. . t p .r r r . _ - _. ' ~ c.~..«c c e - * « cve- rec- ~ <. c e f _' , I z- o :- figur 4 visar i blockschemaform ett utförande av en strömregulator för en styrutrustning enligt figur 3, och figur 5 visar i blockschemaform en begränsning av minimal styrvinkel för en styrutrustning enligt figur 3, vid en utföringsform av uppfinningen.

BESKRIVNING Av UTFöRmGsExEMPEL Den följande beskrivningen avser såväl förfarandet som anordningen, varvid figurerna kan ses såväl som signalflödesschemor som blockschemor över anordningar. Uttrycken "beräkningsvärde" och "signal" används därför synonymt.

Det förutsätts i det följande att styrvinkeln d, vinkeln då kommutering påbörjas, och respektvinkeln y, vinkeln då kommutering avslutas, relateras till respektive växelspänningsnäts spänningar på konventionellt sätt. Med kommuteringsmarginal ym avses respektvinkeln relaterad till kommu- teringspänningen över en ventil i en strömriktarbrygga. För en icke seriekompenserad strömriktarstation är alltså respektvinkeln y är lika med kommuteringsmarginalen ym medan för en seriekompenserad strömriktar- station respektvinkeln y i allmänhet avviker från kommuterings- marginalen ym och även kan anta värden minde än noll.

Figur I visar en anläggning för överföring av högspänd likström mellan två endast antydda trefasiga växelspänningsnät NI och N2.

En strömriktare SRI är med sina växelspänningsuttag ansluten till nätet NI via seriekondensatorer SC1 och en transformator T1 och en strömriktare SR2 är med sina växelspänningsuttag ansluten till nätet N2 via seriekon- densatorer SC2 och en transformator T2. Var och en av transformatorerna är utrustad med en lindningskopplare TC1, TC2 respektive, i figuren markerad med en pil. En likströmsförbindelse LI, L2 förbinder ström- riktarens SRI likspänningsuttag med motsvarande likspänningsuttag på strömriktaren SR2. Likströmsförbindelsens impedanser markeras med ZI, Z2 respektive. Vidare är i figuren icke visade shuntfilter för generering av reaktiv effekt och filtrering av övertoner anslutna till respektive växel- spänningsnät. -. t. mm r - _ .' i ' "f 4 f f ' . _' = ' " plc e < v. - . ._ . _ -- 390.; <4 t.. - . _» _ '_ - .'- _ .ce o u t . - -, « e e r cr « 8 ' För beskrivningen av utföringsexemplet antas att strömriktaren SRl arbetar som likriktare och strömriktaren SR2 arbetar som växelriktare, men båda strömriktarna är på känt sätt anordnade att kunna arbeta såväl som lik- som växelriktare.

Strömriktarna kan på känt sätt vara utförda som två seriekopplade 6- pulsbryggor för att bilda en 12-pulskoppling, varvid tr-anformatorerna var och en innefattar tvâ sekundärlindningar med en inbördes fasförskjutníng på 30°, exempelvis en sekundärlindning i Y-koppling och en sekundär- lindning i A-koppling. Figur 2 visar en sex-pulsbrygga, innefattande sex sinsemellan lika ventiler V1 - V6, i figuren visade som tyristorer, på växelspänningssidan via seriekondensatorer SClR, SCIS, SC1T anslutna till ett trefasnät innefattande tre spänningsgeneratorer GR, GS, GT i serie- koppling med tre induktorer LR, LS, LT respektive, vilket nät utgör en ekvivalent krets för ovan nämnda transformator, shuntfilter och växelspänningsnät.

Vid exempelvis kommutering från ventilen V1 till ventilen V3 är kommuteringsspänningen UKV = US - UCS - UR + UCR.

Likspänningen över sex-pulsbryggan betecknas med Udb och för det fall strömriktaren innefattar två seriekopplade sex-pulsbryggor blir strömriktarens líkspänning, betecknad med Ud, lika med två gånger Udb.

Vardera strömriktaren är utrustad med en styrutrustning CE1, CE2 respektive (figur 1). Var och en av styrutrustningarna innefattar en styrvinkelenhet CAC för bildandet av ett beordrat värde på styrvinkeln ot, vilken styrvinkelenhet nedan skall närmare beskrivas, på i och för sig känt sätt utformade enheter CFC för bestämning av respektive ventils tändögonblick i beroende av beordrat värde på styrvinkeln oc, och CPG för alstring av styrpulser CP1 och CP2 respektive till de i strömriktarna ingående ventilerna vid tändögonblicket. Från en effektstyrenhet POC påföres styrvinkelenheten CAC ett på i och för sig känt sätt bildat ledvärde för aktiv effekt. Styrvinkelenheten kan också påföras andra ledvärden från i figuren icke visade överordnade styrsystem, exempelvis för styrning av reaktivt effektutbyte med växelspänningsnäten.

Likspänningen Ud1 vid likriktaren och likspänningen Ud2 vid växel- riktaren mäts medelst spänningsmätdon UM1, UM2 respektive, vilka avger i 9 mätvärdena UD1 och UD2 respektive. Strömmen Id genom likströmsför- bindelsen mäts medelst strömmätdon IMI, IM2 respektive, vilka avger mätvärdena ID1 och ID2 respektive. Växelspänningsnätens spänningar Un1 respektive Un2 mäts medelst spänningsmätdon UMN1 och UMN2 respektive, vilka avger mätvärdena UN1 och UN2 respektive.

Srömriktarnas styrutrustningar påföres de ovan nämnda mätvärdena på anläggningens driftparametrar, det vill säga likriktarens styrutrustning påföres mätvärden för växelspänningsnätets spänning, för likspänningen vid likriktaren och likströmmen i likströmsförbindelsen och växelriktarens styrutrustning påföres motsvarande mätvärden avseende växelriktaren.

Dessutom påföres styrutrustningarna på ett i figuren inte visat men i och för sig känt sätt insignaler med information om lindningskopplarnas läge och en effektriktningssignal RECT/ INV, vilken effektriktningssignal indikerar likriktardrift och växelriktardrift respektive, och bestäms i beroende av av anläggningens operatör begärd effektriktning.

I beroende av styrutrustningarna påförda mätvärden och insignaler alstrar likriktarens och växelriktarens styrutrustningar styrpulser CPI, CPZ respektive, för strömriktarnas ventiler och påför dessa på respektive ventil.

De båda styrutrustningarna står på i och för sig känt sätt i förbindelse med varandra via en telelänk TL för dubbelriktad överföring av information om strömriktarnas driftparametrar.

I respektive styrutrustning kan också innefattas en i figurerna icke visad, på i och för sig känt sätt utformad lindningskopplarstyrenhet för alstring av ÖKA/MINSKA-impulser för lindningskopplarna, vilka impulser påföres lindningskopplarnas manöverutrustning.

Figur 3 visar delar av en styrutrustning för strömriktarstationerna enligt figur 1, vid en utföringsform av uppfinningen. Styrutrustningarna utförs vanligen lika för såväl lik- som växelriktare varför i figur 3 och i den följande figur 4 index 1 respektive 2 för indikering av storheter avseende lik- respektive växelriktare ej anges.

Effektstyrenheten POC innefattar en beräkningsenhet IOCAL för beräkning av en strömorder IO såsom kvoten mellan en effektorder PO för Överförd aktiv effekt i likströmsförbindelsen och ett mätvärde UD1 på likspänningen , _ _ . t f .> _ i, - . r t i ~ . - < < t _ '_ . 4 \-.- , < K ._ .. . , K e t 1 3514-fi “io Udl vid likriktaren. Strömordern påföres ett begränsningsorgan 1 för begränsning av strömordern i beroende av det nämnda begränsningsorgan påförda mätvärdet UDï på likspänningen Udl. Utsignalen IOL från begränsningsorganet 1 påföres därefter en i styrvinkelenheten CAC innefattad strömregulator CC såsom ledvärde för denna regulator.

Strömregulatorns utsignal AO begränsas till sitt minimala och sitt maximala värde i ett begränsningsorgan 2 medelst en första begränsningssignal AIVHNL respektive en tredje begränsningssignal AMAXL, vilka begränsningssignaler båda är påverkbara. Utsignalen AOL från begränsningsorganet 2, som alltså är beordrat värde på styrvinkeln a, påföres enheten CPC för bestämning av respektive ventils tändögonblick.

Figur 4 visar ett i och för sig känt utförande av strömregulatorn CC. En första summator 3 bildar som utsignal differensen mellan ledvärdet IOL för likströmmen Id och det uppmätta värdet ID på denna ström. Differensen påföres dels ett proportionalförstärkande organ 4 med en förstärkning GP och dels en andra summator 5. Summatorn 5 påföres också en förutvald strömmarginal IOM mellan lik- och växelriktare, och bildar alltså som utsignal differensen mellan strömmarginalen och utsignalen från den första summatorn 3. Utsignalen från summator-n 5 påföres ett integrerande organ 6 med integrationstidkonstanten 1/GI. Det integrerande organet innefattar ett begränsningsorgan 7 vilket begränsar utsignalen från det integrerande organet till sitt maximala och till sitt minimala värde i beroende av begränsningssignalerna AMAXL och AMINT.. respektive.

Utsignalerna från det proportionalförstärkande organet 4 och från det integrerande organet, begränsad av begränsningsorganet 7, påföres en tredje summator 8, vilken som utsignal bildar strömregulatorns utsignal AO såsom differensen mellan utsignalen från det integrerande organet och utsignalen från det proportionalförstärkande organet.

Strömordrarna och strömmarginalerna för lik- och växelriktare synkroníseras via telelänken TL.

Strömmarginalen IOM är vanligen lika med noll för likriktaren och sätts för växelriktaren till ett värde skilt från noll och med sådant tecken att växelriktarens styrutrustning strävar att minska den av likriktaren styrda likströmmen. 11 4 ' Figur 5 visar hur begränsningssignalen AMINL bildas vid en fördelaktig utföringsform av uppfinningen. En väljare 13, styrd av signalen RECT/ INV, väljer i beroende av denna signal begränsningssignalen AMINL som endera av en begränsningssignal AMINL' avseende likriktardrift och en begränsningssignal AMINL" avseende växelriktardrift.

Begränsningssignalen AMINL påföres det i strömregulatorns integrerande organ innefattade begränsningsorganet 7 och styrvinkelenhetens CAC begränsningsorgan 2.

Vid växelriktardrift sätts begränsningssignalen AMINL" till ett konstant värde AlNV, typiskt av storleksordningen 95°.

Vid likriktardrift är syftet med begränsningssignalen AMINL att tillförsäkra att tändning av en ventil sker vid en styrvinkel som är större än den elektriska vinkel vid vilken likspänníngen som funktion av den elektriska vinkeln antar sitt maximala värde och att tändning ej beordras innan ventilen har erforderlig tändspänning Ufir. En första beräkningsenhet AFCAL bildar en utsignal AFIRL såsom ett första beräkningsvärde på styr- vinkeln svarande mot en förutvald minimal tändspänning Uvref enligt ett visst samband H', av vilket några utföringsformer nedan skall närmare beskrivas. En andra beräkningsenhet AMCAL bildar en andra begränsningssignal AFIRMIN såsom ett beräknat värde på den styrvinkel som motsvarar maximal likspänníng Udmax för likriktaren enligt ett visst samband H", av vilket några utföringsformer nedan skall närmare beskrivas. Utsignalen AFIRL påföres ett begränsningsorgan 12, vilket begränsar signalen AFIRL till ett undre begränsningsvärde i beroende av begränsningssignalen AFIRMIN. Utsignalen från begränsningsorganet 12 utgör den ovan nämnda begränsningssignalen AMINL”.

För den seriekompenserade strömriktarstationens huvudkretsar i likriktardrift kan på i och för sig känt sätt ström/ spänningsekvationer ställas upp med styrvinkeln a (relaterad till växelspänningsnätets spänningar), likströmmen Id1, ideala tomgångslikspänningen Udi01 och ventilens tändspänning Ufír som variabler. Ansätts i dessa ekvationer ett konstant förutvalt värde Uvref på ventilens tändspänning låter sig styrvinkeln a beräknas, lämpligen iterativt, med likströmmen och ideala tomgångslikspänningen som variabler. Formellt kan detta uttryckas som att styrvinkeln är en funktion G'0 av likströmmen Id1 och ideala tomgångslik- 12 spänningen Udi01 vid en tändspänning för ventilerna lika med det förutvalda värdet Uvref, ot = G'0(Id1, Udi01, Uvref).

På likartat sätt kan i huvudkretsarnas ström/ spänningsekvationer ansättas ett värde på strömriktarens likspänning lika med dess maximala värde Udmax och en styrvinkel aUdmax beräknas som svarar mot nämnda maximala spänning. Formellt kan detta uttryckas som att styrvinkeln är en funktion av likströmmen Idl och ideala tomgångslikspänningen Udi01 vid en spänning för likriktaren lika med värdet Udmax. Eftersom vid denna spänning likriktarens spännings derivata med avseende på styrvinkeln, dUdl / da, är lika med noll, kan för detta fall styrvinkeln uttryckas som en funktion G"O av likströmmen Idl, ideala tomgångslikspänningen Udi01 och derivatan dUd1 /da, otUdmax = G"O(Id1, Udi01, dUd1 /dot = 0).

Beräkningsenheten AFCAL pâföres ett mätvärde ID1 på fortlöpande avkända värden på likströmmen Idl och ett spänningsvärde UDI01 på ideala tomgångslikspänningen, bildade i beroende av fortlöpande avkända spänningsvärden i växelspänningsnätet Nl. Genom att i beräknings- enheten innefatta beräkningsorgan anordnade att fortlöpande beräkna styrvinkeln enligt ett samband HT), enligt vilket styrvinkeln är den ovan nämnda funktionen G0, samt att begränsa styrvinkeln för likriktarens respektive ventiler till ett undre begränsningsvärde lika med nämnda beräknade värde, åstadkommes alltså att likriktarbryggornas ventiler kommer att arbeta med en tändspänning lika med eller större än det förvalda värdet Uvref för varierande värden på likström och ideal tomgångslikspänning, utan att de aktuella kommuteringsspänningarna över respektive ventiler är kända.

Beräkningsenheten AMCAL påföres likaså mätvärdet ID1 och spännings- värdet UDIOl och genom att anordna denna beräkningsenhet att fort- löpande beräkna styrvinkeln enligt ett samband H"0, enligt vilket styr- vinkeln är den ovan nämnda funktionen G"0, samt att påföra begränsningsorganet 12 en signal svarande mot detta värde åstadkommes alltså att det minsta värdet på styrvinkeln för likriktarbryggornas ventiler alltid kommer att vara större än eller lika med den styrvinkel vid vilken likriktarens spänning antar sitt maximala värde.

Funktionerna G'0 och G"0 är förhållandevis komplicerade och ett studium av representativa anläggningar har visat att en tillfredställande marginal för i s 1 .4l a 826.1 13 tändspänningen vid seriekompenserade strömriktarstationer respektive för tändning vid styrvinklar större än den vid vilken spänningen antar sitt maximala värde kan åstadkommas över stora intervall i ström och spänning även då utsignalen från respektive beräkningsenheten AFCAL och AMCAL bildas såsom ett beräknat uttryck enligt ett samband som approximativt efterliknar det ovan beskrivna sambandet G0 respektive G"O. Därvid kan förenklade funktioner för styrvinkelns beroende av likström och ideal tomgångslikspänning ansättas, vilket medför att de i beräkningsenheterna innefattade beräkningsorganen kan utföras enklare och genomföra beräkningen snabbare.

Vid ett givet val av seriekondensatorer kan sambandet G"0 med god noggrannhet approximeras med ett konstant förutvalt värde, det vill säga beräkningsenheten AMCAL anordnas att bilda begränsningssignalen AFIRIvflN enligt en funktion H"1 = konstant = AFIRMINI.

Det har visat sig fördelaktigt att bilda likriktarens begränsningssignal AMINL i beroende av strömmen, det vill säga anordna beräkningsenheten AFCAL att beräkna styrvinkeln enligt en linjär funktion ot = H'1(Id1) = C1 - D1*Id1, där Id1 är likströmmen uttryckt i per unit. En studie av en viss anläggning, där Cl valts till värdet 5.7 och D1 till 17.1 samt AFlRMlNl = -8°, visade att ventilernas tändspänning ökade med endast ca 0.06 per unit då likströmmen ökade från 0.3 per unit till 0.8 per unit vid ideala tomgångs- likspänníngen 1.0 per unit, baserat på strömriktarens nominella tom- gångslikspänning. Lägre likströmmar i kombination med lägre ideala tomgångslikspänningar respektive högre likströmmar i kombination med högre ideala tomgångslikspänningar medförde dock att tändspänningen minskade.

Genom att bilda likriktarens begränsningssignal AMINL i beroende av ström och spänning åstadkoms en ytterligare förbättring av tänd- spänningens beroende av strömriktarstationens ström och spänning.

Resultatet blev att tändspänningen ökade med endast ca 0.06 per unit från sitt lägsta värde, då likströmmen, vid ideala tomgångslikspänningen 1 per unit, ökade från noll till 1.05 per unit. Vid ideala tomgångslikspänningen 1.3 per unit kunde likströmmen tillåtas öka till omkring 1.25 per unit inom samma variationsområde för tändspänningen. ' '- = _' ~ ~« rf i _ r-f 5q4l826_.u.. ,m _ " . _ w i-.oo ' _' v i f .i i _ .M t. t , , .t I detta fall var beräkningsenheten AFCAL anordnad att beräkna styrvinkeln enligt en funktion ot = H'2(Id1, UdiO1), där Udi01 är den ideala tomgångslikspänningen i per unit. Funktionen H'2 innefattade en av strömmen linjärt beroende term och en term innefattande en produkt av strömmen och spänningen, H'2 = 6 ~ 19=fId1 + 16*(Id1 - 0.3)*(Udi01 - 0.9).

Begränsningsvärdet AFIRMINI valdes till -10°.

Då beräkningsenheten AFCAL är anordnad beräkna styrvinkeln enligt någon av de ovan nämnda funktionera H1' och H'2 påföres den således fortlöpande mätvärdet ID1 på likströmmen Id1 och spänningsvärdet UDI01 på den ideala tomgångslikspänngen Udi01 och beräknar ett värde på styrvinkeln i beroende av dessa mätvärden och ett förvalt värdeUvref på tändspänningen. Då beräkningsenheten är anordnad att beräkna styr- vinkeln enligt den ovan nämnda funktionen H“1 är det givetvis tillräckligt att den påföres mätvärdet ID1. Då beräkningsenheten AMCAL är anordnad att bilda begränsningssignalen AFIRMIN så att den sätts till ett konstant värde AFIRMIN1 arbetar den oberoende av avkända driftparametrar i strömriktarstationen.

Spänningsvärdet UDIOI bildas på i och för sig känt sätt såsom utsignal från en likriktare 11, vilken likriktar mätvärdet UN1 på växelspänningsnätets spänning Un med hänsyn tagen till transformatorns aktuella omsättning..

De i blockschemorna visade begränsningsorganen, beräkningsenheterna och funktionsbildande organen kan i tillämpliga delar utföras som en modell innefattande analoga och/ eller digitala medel för modelleringen eller helt eller delvis utföras som beräkningar medelst analog och/ eller digital teknik i fasta kopplade kretsar eller implementerade som program i en mikroprocessor.

Ehuru figurena 1-2 visar seriekondensatorer anslutna vid strömriktar- bryggorna omfattar uppfinningen även de fall där strömriktarbryggorna är anslutna till transformatorer och seriekondensatorerna är anslutna mellan transformatorer och nät.

Ehuru det är fördelaktigt att använda likström och ideal tomgångslik- spänning som variabler i funktionerna G'0 och G"0 kan även motsvarande växelströmsstorheter vid respektive strömriktarstationer användas eftersom mellan lik- och växelström respektive mellan ideal isfl 15 tomgângslikspänning och växelspänningsnätets spänning, med hänsyn tagen till transformatoromsätming och lindningskopplarlâge, råder i och för sig kända konstanta förhållanden. I dessa fall kan beräkningsenheten givetvis påföras avkända värden på de nämnda växelströmsstorheterna.

Claims (10)

slrar4 * la:2:6 a *16 - PATENTKRAV

1. Förfarande för styrning i likriktardrift av en i en anläggning för överföring av högspänd likström ingående seriekompenserad strömriktarstation, vilken strömriktarstation innefattar en av en styrutrustning (CEl) styrd strömriktare (SRI), ansluten till ett trefasigt växelspänningsnät (N 1 ), styrutrustningen alstrande ett beordrat värde (AOL) på en styrvinkel (ot) för i strömriktaren ingående ventiler (V1-V6), vilket beordrade värde är begränsat till ett undre begränsningsvärde, k ä n n e te c k n a t av att ett första beräkningsvärde (AFIRL) på en styrvinkel fortlöpande beräknas enligt ett förutbestämt samband (H'l, H'2), som åtminstone approximativt efterliknar ett samband enligt vilket styrvinkeln, vid en tändspänning (Ufir) för ventilerna lika med ett förutvalt värde (Uvref), är en funktion (G0) av en ström (Idl) och av en spänning (Unl) i strömriktarstationen, och att det undre begränsningsvärdet bildas i beroende av det första beräkningsvärdet.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av att ett andra beräkningsvärde (AFIRMIN) på en styrvinkel fortlöpande beräknas enligt ett förutbestämt samband (H"0, H"1), som åtminstone approximativt efterliknar ett samband enligt vilket nämnda styrvinkel, då strömriktarens spännings derivata (dUd1/ dot) med avseende på styrvinkeln är lika med noll, motsvarande en spänning (Udl) för strömriktaren lika med dess maximala värde (Udmax), är en funktion (G"O) av en ström (Idl) och av en spänning (Unl) i strömriktarstationen, och att det undre begränsnings- värdet begränsas till sitt undre värde i beroende av det andra beräknings- värdet.

3. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av att det undre begränsningsvärdet begränsas till sitt undre värde och att detta undre värde är en konstant (AFIRMIN 1).

4. Förfarande enligt något av patentkraven 1-2, k ä n n e t e c k n a t av att det första beräkningsvärdet på styrvinkeln beräknas i beroende av en i strömriktarstationen fortlöpande avkänd ström (ldl), enligt ett förutbestäint samband (H'1) enligt vilket styrvinkeln är en linjär funktion av nämnda ström. -1 4¿ i _8"26>š i?

5. Förfarande enligt patentkrav 4, k ä n n e te c k n a t av att det första beräkningsvärdet på styrvinkeln beräknas i beroende även av en i strömriktarstationen fortlöpande avkänd spänning (Unl), enligt ett förutbestämt samband (H'2) enligt vilket styrvínkeln är en funktion av nämnda ström och av en produkt av nämnda ström och nämnda spänning.

6. Anordning för styrning i likriktardrift av en i en anläggning för överföring av högspänd likström ingående seriekompenserad strömriktar- station, vilken strömríktarstation innefattar en av en styrutrustning (CEI) styrd strömriktare (SRI), ansluten till ett trefasigt växelspänningsnät (N1), styrutrustningen innefattande en styrvinkelenhet (CAC) för alstrande ett beordrat värde (AOL) på en styrvinkel (oc) för i strömriktaren ingående ventiler (V1-V6), vilket beordrade värde är begränsat till ett undre begränsningsvärde i beroende av en första begränsningssignal (AMINL), k ä n n e t e c k n a d av att styrutrustningen innefattar en första beräkningsenhet (AFCAL) som påföres ett mätvärde (ID1) på en i strömriktaren fortlöpande avkänd ström (Id1) och ett spänningsvärde (UDIO), bildat i beroende av ett rnätvärde (UNI) på en i strömriktarstationen fortlöpande avkänd spänning (Uni), och som fortlöpande, i beroende av måtvärdet på nämnda avkända ström och nämnda spänningsvärde, beräknar ett första beräkningsvärde (AFIRL) på en styrvinkel enligt ett förutbestämt samband (H'1, H22), som åtminstone approximativt efterliknar ett samband enligt vilket styrvínkeln, vid en tändspänning (Ufir) för ventilerna lika med ett förutvalt värde (Uvref), år en funktion (G0) av nämnda avkända ström (Idl) och nämnda avkända spänning (Unl), och att den första beräkningsenheten bildar den första begränsningssignalen i beroende av det första beräkningsvärdet.

7. Anordning enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a d av att styrutrustningen ytterligare innefattar ett begränsningsorgan (12) och en andra beräkningsenhet (AMCAL), varvid det första beräkningsvärdet påföres begränsningsorganet för begränsning av dess undre värde i beroende av en påverkbar andra begränsningssignal (AFIRMIN) och den andra beräkningsenheten (AMCAL) påföres ett mätvårde (IDI) på en i strömriktaren fortlöpande avkänd ström (Id1) och ett spänningsvärde (UDI01), bildat i beroende av ett mätvärde (UNï) på en i strömriktar- stationen fortlöpande avkänd spänning (Uni), och fortlöpande, i beroende mätvärdet på nämnda avkända ström och nämnda spänningsvärde, beräknar ett andra beräkningsvärde (AFIRMIN) enligt ett förutbestämt 514 ¿ azel: 18 samband (H"0, H"1), som åtminstone approximativt efterliknar ett samband enligt vilket nämnda styrvinkel, då strömriktarens spännings derivata (dUd1 /dot) med avseende på styrvinkeln är lika med noll, motsvarande en spänning (Udl) för strömriktaren lika med dess maximala värde (Udmax), är en funktion (G"0) av nämnda avkända ström (Idl) och nämnda avkända spänning (Unl), och att den andra beräkningsenheten bildar den andra begränsningssignalen i beroende av det andra beräkningsvärdet.

8. Anordning enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a d av att styrutrustningen ytterligare innefattar ett begränsningsorgan (12), varvid det första beräkningsvärdet påföres begränsningsorganet för begränsning av dess undre värde i beroende av en andra begränsnings-signal (AFIRMIN) och att denna undre begränsníngssignal har ett konstant värde (AFIRMINI).

9. Anordning enligt något av patentkraven 6-7, k ä n n e t e c k n a d av att ett mätvärde (ID1) på en i strömriktaren fortlöpande avkänd ström (Idl) påföres den första beräkningsenheten, vilken beräknar styrvinkeln enligt ett förutbestämt samband (H1) enligt vilket styrvinkeln är en linjär funktion av nämnda mätvärde.

10. Anordning enligt patentkrav 9, k ä n n e t e c l< n a d av att ett spänningsvärde (UDIOl) bildat i beroende av ett mätvärde (UNI) på en i strömriktarstationen fortlöpande avkänd spänning (Uni) påföres den första beräkningsenheten, vilken beräknar styrvinkeln enligt ett förutbestämt samband (H2) enligt vilket styrvinkeln är en funktion av nämnda ström och av en produkt av nämnda ström och nämnda spänning.