SE517063C2 - Förfarande samt anordning för spänningssättning av en VSC- strömriktare - Google Patents

Description

_25 35 517 063 L-H-l. _L.-.L2._....- A2- ..R.,.-.l.-..2.-..!..~-.. f2....& _ ~ . . ..._-ll ._ A-tll l'l......:.'.... uawx-aiauuiit-fl, ua: vaawiapaiiiiiiigcir una: uiuvaiiuiâa un iirxopaii- ning och sedan denna till växelspänning liksom i SVC-er (Static Var Compensator), där likspänningssidan består av en eller flera fritt hängande kondensatorer.

Uppfinningen är inte begränsad till några spännings- eller effekt- nivåer, men är speciellt inriktad på spänningssättning av VSC- strömriktare för spänningar på likspänningssidan mellan 10 kV och 500 kV.

En fördel med att använda s k flernivà-omriktare, d v s omriktare hos vilka åtminstone tre olika spänningsnivåer kan "läggas ut" på nämnda fasutgàng, i förhållande till s k tvånivåbryggor, är att halvledarelementen hos nämnda enheter kan omkopplas med en betydligt lägre frekvens för uppnående av en växelspänning på växelspänningsfasledningen av en bestämd frekvens och kvalitet, så att förlusterna hos strömriktaren kan reduceras avsevärt. När- mare bestämt kan switchfrekvensen hos halvledarelementen med en trenivåriktare under nämnda förhållande reduceras till cirka 50%. En fördel med att använda s k flygande kondensatorer för att uppnå ytterligare spänningsnivåer hos fasutgången utöver spänningsnivàn hos likspänningssidans båda poler i förhållande till en användning av s k klampningsdioder är framförallt att halvledarelementen ldet senare fallet måste styras på sådant sätt att det sker en ojämn fördelning av switchförlusten mellan dem, så att i praktiken alla halvledarelement måste dimensione- ras för att klara den maximala belastning som ett enskilt halvle- darelement kan utsättas för, då i annat fall speciella hänsyn till utformningen av varje enskilt halvledarelement måste tas vid styrningen av dem. Detta gör att totalkostnaden för halvledar- elementen blir mycket hög, då vissa av dem kommer att i de flesta driftssituationer vara kraftigt överdimensionerade. Genom att istället använda sig av flygande kondensatorer, såsom är fal- let här, kan en flernivåomriktare med möjlighet till en jämnare belastning av halvledarelementen vad gäller switchförluster upp- nås utan användande av dyra s k klampningsdioder eller extra halvledarelement. annu. 10 15 20 .25 30 35 517 063 Ett problem vid användande av VSC~ trömriktare med flygande kondensatorer enligt ovan är emellertid att vid uppstart, d v s un- der spänningssättning av strömriktaren, tenderar belastningen på de yttre av nämnda enheter, d v s de belägna mellan respektive andra mittpunkt och respektive likspänningspol, att initiellt bli alltför hög. Oavsett om spänningssättningen sker från växel- spänningssidan genom anslutning av en växelspänningskälla till fasuttaget eller från likspänningssida genom anslutning av en lik- spänning till nämnda poler, kommer i det närmaste omedelbart full spänning att ligga mellan likspänningssidans båda poler och denna kommer att i all väsentlig del tas upp av nämnda båda yttre enheter om inte speciella åtgärder vidtages. Det kommer nämligen att dröja en förhållandevis lång tid, i storleksordningen av eventuellt flera minuter, innan den flygande kondensatorn uppladdas, då denna kommer att uppladdas långsamt genom en- dast den svaga läckström som förekommer igenom de spän- ningsdelare som är parallellkopplade med de olika enheterna.

Detta betyder att de yttre enheterna, d v s de däri ingående lik- riktardioderna och halvledarelementen, såsom exempelvis IGBT- er eller GTO-er, måste dimensioneras att klara denna toppspän- ning och även något högre spänningar som kan uppträda över de yttre enheterna p g a överspänningstransienter vid spännings- sättningen. Detta betyder att de måste kraftigt överdimensione- ras vad gäller spänningstålighet, vilket tar bort en del av vitsen med att använda en VSC-strömriktare av denna typ för omvand- ling av likspänning till växelspänning och vice versa.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en an- ordning samt ett förfarande av inledningsvis definierat slag, vilka gör det möjligt att långtgående ta itu med ovannämnda problem vid spänningssättning av en VSC-strömriktare av nämnt slag.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen vad gäller anordningen genom att förse en sådan anordning med medel för anslutning av en växelspänning till nämnda fasuttag för spänningssättning av 10 15 20 _25 30 35 517 063 strömriktaren. genom spänningssättning av dennas likspännings- sida och en inrättning anordnad att koordinera spänningssätt- ningen av strömriktarens likspänningssida och uppladdningen av den flygande kondensatorn som en följd av anslutningen av väx- elspänning till fasuttaget genom att ombesörja uppladdning av kondensatorn till en väsentlig andel av full uppladdning därav in- nan likspänningssidan erhåller full spänning mellan sina poler motsvarande den spänning den är avsedd att ha vid drift av den väl spänningssatta strömriktaren.

Genom att utföra spänningssättningen från strömriktarens växel- spänningssida och koordinera spänningssättningen av strömrikta- rens likspänningssida och uppladdningen av den flygande kon- densatorn pà detta sätt tillses att ovannämnda höga toppspän- ningar av nämnda yttre enheter (strömventiler) vid spännings- sättningen inte längre kan uppträda, eftersom det tillses att full spänning över likspänningssidans båda poler ej uppnås förrän en betydande spänning byggts upp över den flygande kondensatorn och därmed mellan nämnda båda andra mittpunkter. Detta inne- bär att dimensioneringen av de yttre enheterna kan skruvas ned och därmed betydande kostnader sparas.

Det påpekas här att det är tidigare känt genom US 5 668 711 att spänningssätta en VSC-strömriktare av detta slag, d v s med en flygande kondensator, från likspänningssidan, men den i den skriften beskrivna spänningssättningen tar sig inte an ovan- nämnda problem som föreliggande uppfinning löser.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar in- rättningen organ anordnade att efter nämnda anslutning av en växelspänning till fasuttaget göra den därigenom åstadkomna tillväxten av spänningen mellan likspänningssidans båda poler beroende av spänningen över kondensatorn, så att det effektivt säkerställs att inga höga toppbelastningar anbringas på nämnda yttre enheter vid spänningssättningen. in., 10 15 20 A25 30 35 517 063 Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen uppvi- sar inrättningen organ anordnade att efter nämnda anslutning av en växelspänning till fasuttaget retardera den tillväxt av spänning mellan likspänningssidans båda poler som sker som ett resultat av nämnda anslutning i förhållande till fallet om växelspännings- fasledningen skulle anslutits till fasuttaget utan någon påverkan på strömriktaren. Genom att bromsa upp spänningstillväxten över likspänningssidans båda poler kommer det att dröja längre tid innan full spänning nås mellan dessa och därigenom kommer den flygande kondensatorn att tills detta sker kunna laddas upp till en högre nivå än eljest. ”Utan någon påverkan” är här att tolka som att en jämförelse görs med fallet att för spänningssättningen växelspänningsfasledningen ansluts till strömriktaren på sådant sätt den skall vara ansluten vid den senare driften av den spän- ningssatta strömriktaren och det sedan väntas med att sätta igång driften av strömriktaren tills den är helt spänningssatt.

Dessutom är då alla anslutningar till och inom strömriktaren un- der spänningssättningen desamma som de senare ska vara un- der driften.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen inne- fattar inrättning organ anordnade att öka hastigheten hos upp- laddningen av den flygande kondensatorn i förhållande till en an- slutning av växelspänningsfasledningen till fasuttaget utan någon påverkan på strömriktaren. Genom att på detta sätt öka hastig- heten hos uppladdningen av den flygande kondensatorn kommer denna att ha en högre spänning uppbyggd över sig när den fulla spänningen nås över likspänningssidans båda poler, så att spän- ningen över de yttre enheterna då blir lägre än utan sådana or- gan för ökande av uppladdningshastigheten.

Det är därvid speciellt fördelaktigt om de båda sistnämnda utfö- ringsformerna av uppfinningen kombineras, så att hastigheten hos uppladdningen av den flygande kondensatorn ökas samtidigt som tillväxten av spänningen mellan likspänningssidans båda poler retarderas, så att det kan uppnås både att spänningssätt- ningen blir förhållandevis snabb, så att strömriktaren snabbt an- 10 15 20 .25 35 517 063 länder ti!! normala driftsförhållandcn, och att varje risk för över- drivna toppspänningar på nämnda yttre enheter under spän- ningssättningen elimineras.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen, vilken utgör en vidareutveckling av sistnämnda utföringsform, är nämnda styrorgan anordnat att under spänningssättningen ge- nom anslutningen av en växelspänning till fasuttaget styra tänd- ningen av haivledarelementet hos enheten/enheterna mellan åt- minstone en andra mittpunkt och närmaste likspänningspol när växelspänningen på fasuttaget är i sådant fasläge att en den fly- gande kondensatorn uppladdande ström alstras genom spän- ningen mellan nämnda andra mittpunkt och fasuttag. Genom att på detta sätt börja omedelbart under spänningssättningen tända någon av nämnda yttre enheter kan tiden för full uppladdning av den flygande kondensatorn förkortas avsevärt. En annan fördel med denna utföringsform är att ingen extra utrustning krävs för att uppnå en snabbare uppladdning av den flygande kondensa- torn, utan de styrorgan som finns för styrande av enheternas halvledarelement vid normal drift av strömriktaren kan utnyttjas för detta. Denna utformning av styrorganet för snabbare upp- laddning av den flygande kondensatorn bör emellertid kombine- ras med andra åtgärder som bromsar upp spänningstillväxten över nämnda yttre enheter, då i annat fall ifrågavarande yttre en- het måste koppla om (åtminstone släckas) mot en hög spänning (halva spänningen mellan likspänningssidans båda poler - spän- ningen över den flygande kondensatorn).

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen, vilken utgör en vidareutveckling av sistnämnda utföringsform, är styror- ganet anordnat att under spänningssättningen genom anslutning av en växelspänning till fasuttaget under varsin halvperiod av nämnda växelspänning styra tändning av haivledarelementet om- växlande hos enheten/enheterna mellan en andra mittpunkt och den ena likspänningspolen och hos enheten/enheterna mellan den motsatta andra mittpunkten och den andra likspänningspolen på sådant sätt att vid varje sådan tändning en den flygande kon- »man 10 15 20 -25 30 35 517 063 densatorn uppladdande ström alstras. Därvid är det speciellt f delaktigt att utforma styrorganet att åstadkomma tändning av halvledarelementet hos enheten/enheterna mellan en nämnd andra mittpunkt och likspänningssidans pluspol när växelspän- ningen hos fasuttaget är positiv och tända halvledarelementet hos enheten/enheterna mellan den motsatta andra mittpunkten och den negativa likspänningspolen när växelspänningen hos fasuttaget är negativ. Härigenom kan den spänning som de yttre enheterna måste koppla om mot hållas nere och därigenom höga toppspänningar över dessa enheter undvikas. ör- Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen inne- fattar anordningen organ anordnade att åstadkomma en omkopp- ling av den med en resistans försedda spänningsdelaren som är parallellkopplad med var och en av nämnda enheter mellan ett tillstånd under nämnda spänningssättning med ett första resi- stansvärde och ett tillstånd vid normal drift av strömriktaren efter utförd spänningssättning med ett väsentligt högre resistansvärde, så att strömmen till den flygande kondensatorn för uppladdning därav ökas vid spänningssättning i förhållande till vad den skulle varit vid normal driftresistans hos spänningsdelarna vid spän- ningssättningen. Härigenom kan tiden för uppladdning av den flygande kondensatorn förkortas avsevärt, så att en full spän- ningssättning av strömriktaren kan uppnås på förhållandevis kort tid utan någon risk för uppträdande av överdrivet höga toppspän- ningar på de yttre enheterna under spänningssättningen.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen inne- fattar anordningen organ anordnade att efter anslutning av nämnda växelspänning till fasuttaget vid spänningssättning an- sluta den ena terminalen hos den flygande kondensatorn till lik- spänningssidans pluspol och den andra terminalen hos den fly- gande kondensatorn till jord under brytande av förbindelsen mellan den flygande kondensatorns båda terminaler och nämnda andra mittpunkter, och nämnda organ är anordnade att efter genomförd spänningssättning koppla över nämnda båda termi- naler till att vara anslutna till nämnda båda andra mittpunkter och 10 15 20 .25 30 35 517 063 öppna förbindelsen ti!! pluspolen respektive jord. Härigenom till- ses att den flygande kondensatorn inte kopplas in mellan nämnda båda andra mittpunkter förrän efter genomförd spän- ningssättning, då den flygande kondensatorn laddats upp till en väsentlig spänningsnivå, så att under själva spänningssättningen samtliga seriekopplade enheter kommer att dela på spänningen mellan likspänningssidans båda poler och de yttre enheterna inte kommer att överbelastas.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är en seriekoppling av en extra kondensator och en likriktande diod ansluten mellan likspänningssidans pluspol och den närmast denna liggande andra mittpunkten samt likspänningssidans mi- nuspol och den närmast denna belägna andra mittpunkten med likriktardioden hos seriekopplingen ansluten till likspänningssi- dans pluspol med ledriktningen från pluspolen till den andra mitt- punkten och likriktardioden hos seriekopplingen ansluten till lik- spänningssidans minuspol med ledriktningen från den andra mittpunkten till minuspolen för snabb uppladdning av den fly- gande kondensatorn via ström från pluspolen via extrakonden- satorn till den flygande kondensatorn eller från nämnda fasuttag till den flygande kondensatorns positiva terminal och sedan via den andra extrakondensatorn till likspänningssidans minuspol.

Därvid har nämnda extrakondensator företrädesvis en kapacitans som är något lägre än kapacitansen hos den flygande konden- satorn, och ett anordnande av detta arrangemang kommer att medföra att den flygande kondensatorn laddas upp på några fåtal perioder av växelspänningen, d v s inom bråkdelar av en sekund, efter anslutningen av växelspänningskällan till fasuttaget, vilket kan jämföras med ett par minuter, som det skulle kunna ta om spänningssättningen skulle ske på tidigare känt sätt.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen inne- fattar nämnda medel för anslutning av en växelspänning till fas- uttaget en första brytare mellan nämnda fasuttag och en växel- spänningskälla och en mellan brytarna och fasuttaget med dessa seriekopplad resistans med ett sådant värde att den är anordnad 10 15 20 ,25 35 517 063 att väsentligt retardera spänningssättningen av likspänningssidan vid slutande av nämnda brytare, och anordningen innefattar även en andra brytare anordnad parallellt med nämnda resistans och anordnad att när spänningen över den flygande kondensatorn nått en förutbestämd nivå sluta och därmed koppla anslutningen mellan växelspänningskällan och fasuttaget förbi resistansen.

Härigenom tar det i och för sig längre tid innan likspänningssidan erhåller full spänning, men laddningsförloppet hos den flygande kondensatorn blir mera likt laddningsförloppet av de kondensato- rer som finns på likspänningssidan mellan dess båda poler, och det blir dessutom möjligt att vid uppträdande av något fel, såsom en kortslutning, och därmed en felström vid nämnda fasuttag öppna den första brytaren och därigenom koppla bort nämnda växelspänningskälla innan någon högre spänning hinner byggas upp över likspänningssidans båda poler och därigenom riskerna för att komponenter skadas p g a ett sådant fel kan reduceras avsevärt. Således kan utrustningen på detta sätt överleva en in- koppling av strömriktaren vid ett fel. Det påpekas att därvid "växelspänningskälla" vanligtvis ät ett växelspänningsnät, såsom ett matande trefas-växelspänningsnät.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen inne- fattar nämnda medel för anslutning av en växelspänning till fas- uttaget en seriekoppling av en kondensator och en andra brytare anordnad parallellt med en första brytare för anslutning av fas- uttaget till en växelspänningskälla, och organ är anordnade att vid nämnda spänningssättning först sluta den första brytaren och därigenom ansluta växelspänningskällan via kondensatorn till fasuttaget och när en viss spänningsnivå byggts upp över den flygande kondensatorn styra den andra brytaren att sluta och an- sluta växelspänningskällan direkt till fasuttaget. Denna utfö- ringsform har liknande funktion som den senast diskuterade utfö- ringsformen.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen uppvisar anord- ningen en, resistans seriekopplad med den flygande kondensa- torn mellan en av nämnda andra mittpunkter och den flygande ø~|;| 10 15 20 .25 30 35 517 063 10 kondensatorns ena terminal samt en därmed parallellkopplad brytare, och organ är anordnade att styra nämnda brytare att öppna vid spänningssättningen av strömriktaren för uppbyggande av en spänning väsentligen lika fort över samtliga enheter serie- kopplade mellan likspänningssldans båda poler och slutande av brytaren för förbikoppling av resistansen efter uppladdning av den flygande kondensatorn över ett förutbestämt värde. Härige- nom kommer de olika enheterna att uppladdas väsentligen lika snabbt, d v s erhålla väsentligen samma spänningstillväxt, me- dan den flygande kondensatorn laddas genom nämnda resistans, så att någon nämnd toppspänning aldrig uppträder över de yttre enheterna under spänningssättningen. När spänningen över den flygande kondensatorn är tillräckligt hög kan resistansen kopplas bort utan någon risk för överbelastning av de yttre enheterna p g a spänningssättningsproceduren.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen inne- fattar anordningen en lågspänningskälla ansluten till en reso- nanskrets anordnad att omvandla källans låga spänning till och därigenom alstra en väsenligt högre spänning, och nämnda me- del för anslutning av en växelspänning till fasuttaget innefattar en brytare anordnad att ansluta lågspänningskällan via resonans- kretsen till fasuttaget för spänningssättningen. En fördel med an- vändande av en sådan resonanskrets är att en låg spänning hos nämnda lågspänningskälla kan ge en hög ström, så.att spän- ningen över den flygande kondensatorn kan laddas upp till en hög nivå. Följaktligen kan en hög spänning över enheterna hos strömriktaren uppnås utan att någon hög spänning måste matas in. Detta gör att nämnda enheter kan spänningssättas utan att det finns risk för att de skadas.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen, vilken utgör en vidareutveckling av sistnämnda utföringsform, innefattar nämnda anslutningsmedel en första brytare anordnad att vara öppen under spänningssättningen och sluta sig efter genomförd spänningssättning under öppnande av brytaren mellan fasuttaget och lågspänningskällan för anslutning av fasuttaget till en växel- »ll-g 10 15 20 -25 30 35 517 063 11 f' |°fi spänningskälla för drift av strömriktaren. Gen t. .agspän- ningskällan används för spänningssättningen och först därefter nämnda växelspänningskälla för drift av strömriktaren anslutes till fasuttaget är det möjligt att kontrollera att allt är som det ska med strömkretsen, och sedan kan nämnda första brytare slutas och växelspänningskällan anslutas till fasuttaget med gott sam- vete.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är nämnda första brytare anordnad att slutas när spänningen över den flygande kondensatorn överskridit en förutbestämd nivå, och enligt en vidareutveckling därav är nämnda nivå halva spän- ningen över den flygande kondensatorn vid väl spänningssatt strömriktare. Härigenom undvikes att ett matande växelspän- ningsnät anslutes till strömriktaren innan det tillförsäkrats att en betydande del av spänningen på dennas likspänningssida kom- mer att tas av nämnda inre enheter.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen inne- fattar anordningen organ anordnade att detektera eventuella fel- strömmar hos strömriktarens fasuttag och att styra den första brytaren att ansluta växelspänningskällan till nämnda fasuttag om inga fel kan detekteras genom nämnda organ. Härigenom till- ses enligt ovan att växelspänningskällan överhuvudtaget inte kopplas in till strömriktaren förrän man förvissat sig om att inga fel förekommer i strömkretsen.

Det är på sin plats att nämna att utföringsformerna med nämnda lågspänningskälla och resonanskrets låter sig väl kombineras med andra utföringsformer, såsom den som avser tändning av de yttre enheterna under spänningssättningen för att uppnå en snabbare uppladdning av den flygande kondensatorn, då en styr- ning av dessa enheter i ett sådant fall kan ske enklare och säk- rare, då likspänningskällan exempelvis kan bringas att mata in en spänning som är hälften av normal driftspänning mellan likspän- ningssidans båda poler under drift av strömriktaren till nämnda fasuttag, så att de yttre enheterna ej måste släckas mot en över- ||;o| 10 15 20 .25 30 35 517 063 12 drivet hög spänning under tippladdningen av den flygande kon- densatorn. Naturligtvis finns det även en möjlighet att på kon- ventionellt, långsamt vis ladda den flygande kondensatorn under användande av nämnda lågspänningskälla till viss nivå och se- dan koppla in den ordinarie växelspänningskällan, såsom ett växelspänningsnät till strömriktaren.

Uppfinningen avser även förfaranden enligt bifogade förfarande- patentkrav, och de fördelar dessa förfaranden uppvisar framgår med all önskvärd tydlighet av ovannämnda diskussion av anord- ningar enligt föredragna utföringsformer av uppfinningen.

Ytterligare fördelar med samt fördelaktiga särdrag hos uppfin- ningen framgår av efterföljande beskrivning samt övriga osjälv- ständiga patentkrav.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Här nedan beskrivs såsom exempel anförda föredragna utfö- ringsformer av uppfinningen under hänvisning till bifogade rit- ningar, på vilka: är ett förenklat kopplingsschema illustrerande upp- byggnaden av en VSC-strömriktare försedd med en flygande kondensator av det slag som föreliggande uppfinning har som mål att förbättra spänningssätt- ningen av, Fig1 Fig 2-4 visar mycket schematiskt olika tänkbara uppfinnings- enliga alternativ till utformning av den inom den streckade rutan i Fig 1 förekommande delen av an- ordningen, illustrerar mycket schematiskt en del av en anordning enligt en annan föredragen utföringsform av uppfin- ningen, Fig 5 vanan 10 15 20 -25 30 35 517 063 13 illustrerar schematiskt en del av en strömriktar en- ligt Fig 1 försedd med en anordning enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen, Fig 6 Fig 7 och 8 är Fig 1 motsvarande vyer av anordningar enligt yt- terligare föredragna utföringsformer av uppfinningen, och illustrerar schematiskt en anordning enligt en ännu ytterligare föredragen utföringsform av uppfinningen.

Fig 9 DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGS- FORMER AV UPPFINNINGEN I Fig 1 är endast den del av en VSC-strömriktare som är avsedd att vid drift därav vara ansluten till en växelspänningskälla i form av en växelspänningsfasledning visad, varvid antalet faser nor- malt är tre, men det är även möjligt att det som visas i Fig 1 ut- gör hela strömriktaren, då denna är ansluten till ett enfas-växel- spänningsnät. VSC-strömriktaren uppvisar fyra enheter 1-4, van- ligtvis kallade transistorventiler eller alternativt tyristorventiler, seriekopplade mellan de båda polerna 5, 6 hos en likspännings- sida hos strömriktaren. Två seriekopplade kondensatorer 7, 8 är anordnade mellan nämnda båda poler, och en punkt 9 mellan dessa ansluts vanligtvis till jord, så att på detta sätt potentialerna + U/2 respektive - U/2 tillhandahålls hos respektive pol, varvid U är spänningen mellan de båda polerna 5, 6.

Enheterna 1-4 är var och en uppbyggd av ett släckbart halvle- darelement 10-13, såsom en IGBT eller en GTO, och en antipa- rallellt därmed kopplad likriktardiod 14-17, s k frihjulsdiod.

Fastän endast en IGBT eller GTO per enhet visas kan denna stå för en mängd seriekopplade, simultant styrda IGBT-er eller GTO- er, vilket ävenledes är fallet, då det krävs ett förhållandevis stort antal sådana halvledarelement för att hålla den spänning som varje enhet måste hålla i blockerat tillstånd. anno: 10 15 20 v25 30 35 517 063 14 En första mittpunkt 18 hos seriekopplingen mellan de båda en- heterna 2 och 3, vilken utgör strömriktarens fasutgång är anslut- bar till en växelspänningsfasledning 19 via en induktor 20 och en första brytare 21. På detta sätt uppdelas nämnda seriekoppling i två likadana delar med två enheter 1, 2 respektive 3, 4 hos varje sådan del.

En andra mittpunkt 22 mellan två nämnda enheter hos den ena delen hos seriekopplingen är via en flygande kondensator 23 an- sluten till en med avseende på fasutgången motsvarande andra mittpunkt 24 hos seriekopplingens andra del.

Anordningen uppvisar vidare ett organ 25 anordnat att styra de olika halvledarelementen hos enheterna 1-4 och därigenom tillse att nämnda fasutgång ansluts och erhåller samma potential som polen 5, polen 6 eller någon av nämnda andra mittpunkter 22, 24, vilket för mittpunkten 24 innebär att potentialen hos polen 5 sub- traherad med spänningen över kondensatorn 23 och för mitt- punkten 22 spänningen hos polen 6 adderad med spänningen över kondensatorn 23. Detta organ 25 och dess anordnande är mycket förenklat framställt här, och i praktiken torde ett separat sådant organ vara anordnat på hög potential vid varje enskild enhet och dessa erhålla styrsignaler från en på marknivå anord- nad styrinrättning.

Det illustreras även hur olika mätorgan 26-29 är anordnade att mäta elektriska värden hos olika delar av strömriktaren, framför- allt storlek och riktning på strömmar, vilka kan ligga till grund för styrande av strömriktaren, speciellt spänningssättningen därav, vilken föreliggande uppfinning är inriktad på och vilket nu kom- mer att diskuteras.

Skall VSC-strömriktaren spänningssättas utifrån växelspännings- sidan och därvid den första strömbrytaren 21 helt enkelt slutes utan några speciella åtgärder kommer i det närmaste momentant de båda kondensatorerna 7 och 8 att laddas upp helt och full spänning etableras mellan likspänningssidans båda poler 5 och :apan 10 15 20 _25 30 35 517 063 15 6. men den flygande kondensatorn 23 kommer endast att laddas mycket långsamt via den läckström, vanligtvis i storleksordningen 50 mA, som förekommer i spänningsdelarna (en sådan är mycket schematiskt visad i Fig 5) som är anordnade parallellt med re- spektive enhet för uppnàende av god spänningsdelning mellan enheterna under strömriktarens drift. Detta betyder då att de både yttre enheterna 1, 4 kommer att ensamma få ta väsentligen hela spänningen vid begynnelsen av spänningssättningen, och det kan ta flera minuter innan den flygande kondensatorn 23 är helt uppladdad.

En möjlighet att angripa detta problem är att utforma styrorganet 25 på tidigare beskrivet sätt att under spänningssättningen om- växlande tända de båda yttre ventilerna för att åstadkomma en laddningsström mellan en av nämnda andra mittpunkter 22, 24 och fasuttaget 18. Exempelvis kan enheten 4 tändas, så att en den flygande kondensatorn 23 laddande ström går via fasuttaget 18, igenom dioden 15, till den flygande kondensatorn 23 och ige- nom enheten 4 till minuspolen 6. Alternativt kan enheten 1 tän- das så att en ström för uppladdning av kondensatorn 23 går från pluspolen 5 igenom enheten 1, till den flygande kondensatorn 23, vidare till den andra mittpunkten 24 och igenom dioden 16 till fasuttaget 18. Därvid styrs företrädesvis halvledarelementen 10 och 13 att tända så att den maximala spänningsbelastningen pà enheterna reduceras, närmare bestämt genom att halvledarele- mentet 10 endast tändes när växelspänningen på fasuttaget 18 är under en positiv halvperiod och halvledarelementet 13 tändes endast när växelspänningen hos fasuttaget 18 är inom en negativ halvperiod. Därvid är det möjligt att styra tidpunkten för tänd- ningen inom respektive halvperiod så att just den önskade ladd- ningsströmmen och därmed laddningshastigheten av den fly- gande kondensatorn 23 uppnås.

I Fig 2 illustreras ett alternativ till den just beskrivna utförings- formen, vilket skiljer sig en del från övriga utföringsformer av uppfinningen genom» att här spänningssättningen sker utifrån lik- spänningssidan, och hos denna utföringsform är en brytare 30 »snus 10 15 20 .25 30 35 517 063 16 anordnad att under spänningssättníngen ansluta fasuttaget 18 ti!! jord, och styrorganet 25 är anordnat att under spänningssätt- ningen styra tändning av halvledarelementet hos enheten 1 eller 4 för att alstra en den flygande kondensatorn uppladdande ström genom spänningsskillnaden mellan respektive andra mittpunkt 22, 24 och fasuttaget 18. När spänningssättníngen väl är fullbor- dad öppnas brytaren 30 och brytaren 21 slutes.

Fig 3 illustrerar mycket schematiskt hur en annan anordning för spänningssättning av en VSC-strömriktare av detta slag kan vara utformad. Denna anordning innefattar i serie med den första brytaren 21 mellan denna och fasuttaget 18 en resistans 31 med ett förhållandevis högt resistansvärde, närmare bestämt med ett sådant värde att den är anordnad att väsentligt retardera spän- ningssättníngen av likspänningssidan vid slutande av brytaren 21. Härigenom är det möjligt att upptäcka eventuella fel innan full spänning nåtts på likspänningssidan och därigenom den första brytaren 21 kan öppnas innan skador uppträder. Den flygande kondensatorn hinner även laddas upp till en högre nivå innan full spänning etableras på likspänningssidan. Parallellt med resistan- sen 31 är en andra brytare 32 anordnad att när spänningen över den flygande kondensatorn når en förutbestämd nivå sluta och därmed koppla anslutningen mellan växelspänningskällan och fasuttaget förbi resistansen.

På motsvarande sätt är en seriekoppling av en kondensator 33 och en andra brytare 34 anordnad parallellt med en nämnd första brytare 21 för anslutning av fasuttaget 18 till en växelspännings- källa 19. Organ, såsom styrorganet 25, är anordnade att vid nämnda spänningssättning först sluta den andra brytaren 34 och därigenom ansluta växelspänningskällan via kondensatorn till fasuttaget och när en viss spänningsnivå byggts upp över den flygande kondensatorn styra den första brytaren 21 att sluta och ansluta växelspänningskällan direkt till fasuttaget. Funktionen hos och fördelarna med denna utföringsform är liknande de hos utföringsformen enligt Fig 3. ansv: 10 15 20 .25 30 35 517 063 17 Såsom redan tidigare nämnts uppvisar strömriktaren en s., n- ningsdelare med en resistans parallellkopplad med var och en av enheterna 1-4, och detta är mycket schematiskt illustrerat genom resistansen 35 i Fig 5 för en enhet. Enligt en föredragen utfö- ringsform av uppfinningen innefattar anordningen organ 36 an- ordnade att åstadkomma en omkoppling av spänningsdelaren 37 mellan ett tillstånd under nämnda spänningssättning med ett för- sta resistansvärde och ett tillstånd vid en normal drift av ström- riktaren efter utförd spånningssättning med ett väsentligt högre resistansvärde, vilket innebär att läckströmmen igenom spän- ningsdelaren blir betydligt högre under spänningssättningen än eljest vore fallet vid det högre resistansvärdet. Läckströmmen kan t ex bli 0,5 - 5A, d v s en ökning med en faktor 10-100 med avseende på normal drift av strömriktaren. Härigenom ökas has- tigheten för uppladdningen av den flygande kondensatorn. Därvid vore det möjligt att utforma spänningsdelaren på det i Fig 5 vi- sade sättet med en brytare 38 för konvertering mellan de båda lägena för valbar kortslutning av en del av resistansen 35. Det vore dock även möjligt att utforma resistansen 35 som en i prin- cip steglöst styrbar potentiometer för optimalt styrande av den flygande kondensatorns laddningsström.

I Fig 6 illustreras schematiskt en anordning enligt en annan före- dragen utföringsform av uppfinningen, varvid endast de båda inre enheterna 2, 3 hos strömriktaren är visade. Hos denna utfö- ringsform är en resistans 39 seriekopplad med den flygande kon- densatorn 23 mellan en av nämnda andra mittpunkter 24 och den flygande kondensatorns ena terminal 40. En brytare 41 är paral- lellkopplad med resistansen 39. Organ, såsom styrorganet 25, är anordnade att styra brytaren 41 att öppna vid spänningssätt- ningen av strömriktaren för uppbyggande av en spänning väsent- ligen lika fort över samtliga enheter seriekopplade mellan lik- spänningssidans båda poler och slutande av brytaren 41 för för- bikoppling av resistansen efter uppladdning av den flygande kondensatorn över ett förutbestämt värde. Genom anordnande av en sådan förhållandevis betydande resistans 39 i serie med kon- densatorn 23 mellan de båda mittpunkterna 24 och 22 vid spän- .inøy 10 15 20 _25 30 35 517 063 18 (D ningssåttningen kommer en betydand spänning snabbt byggas upp även över de båda enheterna 2, .

I Fig 7 illustreras en anordning för spänningssättning av en VSC- strömriktare enligt en annan föredragen utföringsform av uppfin- ningen, hos vilken två mycket schematiskt visade omkopplare 42, 43 är anordnade. Omkopplaren 42 är anordnad att kunna ansluta den flygande kondensatorns 23 ena terminal 44 antingen till den andra mittpunkten 22 eller likspänningssidans pluspol 5, medan den andra omkopplaren 43 är utformad att kunna ansluta den fly- gande kondensatorns 23 andra terminal 40 antingen till den andra mittpunkten 24 eller jord (punkten 9). De båda omkopp- larna är anordnade att efter anslutning av växelspänningen till fasuttaget vid spänningssättningen ansluta den ena terminalen 44 hos den flygande kondensatorn till likspänningssidans pluspol 5 och den andra terminalen 40 hos kondensatorn till jord 9, så- som är illustrerat i Fig 7, under brytande av förbindelsen mellan den flygande kondensatorns båda terminaler och nämnda andra mittpunkter 22, 24. Härigenom kommer vid spänningssättningen den flygande kondensatorn att uppladdas mycket snabbt samti- digt som spänningssättningen av de fyra enheterna 1-4 blir sym- metrisk utan några ökade pàkänningar på någon av enheterna.

Omkopplarna 42, 43 är vidare anordnade att efter genomförd spänningssättning koppla över de båda terminalerna 44, 40 hos den flygande kondensatorn 23 till att vara anslutna till de båda andra mittpunkterna 22 respektive 24 och öppna förbindelsen mellan dessa och pluspolen respektive jord. l Fig 8 illustreras hur en anordning för spänningssättning av en VSC-strömriktare av beskrivet slag enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen kan se ut. Hos denna anordning är en seriekoppling av en extrakondensator 45, en resistans 46 samt en likriktande diod 47 ansluten mellan respektive likspän- ningspol 5, 6 och den ena terminalen hos den flygande konden- satorn 23. Därvid är de likriktande dioderna 47 så riktade att den mellan likspänningssidans pluspol och den flygande kondensa- torn har sin ledriktning mot den flygande kondensatorn, medan :>»vn 10 15 20 25 30 35 517 063 19 den andra dioden har sin ledningsriktning bort från den flygande kondensatorn mot Iikspänningssidans minuspol. Kondensatorerna 45 är något mindre än den flygande kondensatorn 23. Vid slutande av brytaren 21 kommer beroende på strömriktningen i fasuttaget 18 den flygande kondensatorn att antingen uppladdas genom en ström som gàr fràn fasuttaget 18 genom dioden 15, till den flygande kondensatorn 23 och vidare genom seriekopplingen av dioden 47', resistansen 46' och extrakondensatorn 45' till mi- nuspolen 6, eller vid en ström i fasuttaget 18 bort mot brytaren 21 via en ström igenom extrakondensatorn 45, resistansen 46, dioden 47, kondensatorn 23, dioden 16 till fasuttaget 18. Härige- nom kommer den flygande kondensatorn 23 att uppladdas helt på endast ett par perioder av växelspänningen ansluten till fasutta- get 18. Resistanserna 46, 46' är till för att begränsa laddnings- strömmen, exempelvis till 250 A, men det vore möjligt att ute- lämna dem, därest dioderna 47, 47' väljs så att de klarar tillräck- ligt höga strömmar. l Fig 9 illustreras uppbyggnaden hos en anordning för spän- ningssättning enligt en ytterligare, mycket föredragen utförings- form av uppfinningen. Här har några flera detaljer hos strömrikta- rens kringutrustning ritats in än i övriga figurer. Närmare bestämt har här samtliga tre fasledningar 19, 19', 19" hos en trefas-väx- elspänningsledning samt första brytare 21, 21', 21" för anslut- ning därav till en fasutgång hos varsitt fasben hos en VSC-ström- riktare ritats in, medan endast ett fasben hos strömriktaren visas i figuren. Vidare illustreras hur en transformator 48 är anordnad mellan växelspänningsledningen 19 och fasuttaget 18, och en sådan transformator kan mycket väl även vara anordnad hos de andra utföringsformerna, fastän någon sådan inte är utritad där.

Transformatorn har primärlindningarna 49 deltakopplade, medan sekundärlindningarna 50 är Y-kopplade. Vidare är en Iàgspän- ningskälla 51, vilken exempelvis kan vara utformad att alstra en spänning av i storleksordningen 100-200 V, anslutbar till Y-kopp- lingens stjärnpunkt 52 via en brytare 53 med en reglerbar resi- stans 54 och en reglerbar induktans 55 anordnade däremellan.

Làgspänningskällans andra ände jordad. En ytterligare brytare 56 1:10; 10 15 20 '25 30 35 517 063 20 ord och de filter 57 scm strömriktarens väx- elspänningssida uppvisar för eliminerande av övertoner genere- rade på växelspänningssidan p g a de högfrekventa switchning- arna av halvledarelementen hos enheterna 1-4 vid nämnda puls- breddsmodulering. Filtren 57 är kapacitiva för grundton. Slutligen är en ännu ytterligare brytare 58 anordnad mellan jord och mittpunkten 9 mellan likspänningssidans båda kondensatorer. ar anordnad mellan Funktionen hos denna anordning är följande: När strömriktaren skall spänningssättas slutes brytaren 53, me- dan brytarna 21 hålls öppna. För en SVC hålls brytaren 58 öppen under spänningssättningen, men för HVDC-applikationen finns inte brytaren 58 utan punkten 9 är hela tiden jordad, även under spänningssättningen. Om inte filtrens nolledare är jordad hålls även brytaren 56 sluten. Q-värdet hos växelspänningsfiltren 57 skall vara högt vid grundfrekvensen hos växelspänningen. Q-vär- det hos transformatorns nollföljdsimpedans skall även vara högt.

Genom att reglera induktansen 55 kan härigenom en nollföljdsre- sonanskrets med ett högt Q-värde bildas, och denna krets består av de för grundton kapacitiva växelspänningsfiltren 57, transfor- matorns nollföljdsimpedans samt den tillkommande induktansen 55. Detta betyder vid anslutning av lågspänningskällan 51 att det är möjligt att ladda filtren med en nollföljdsspänning som är mycket högre än spänningen hos lägspänningskällan 51 genom inställning av amplituden hos lägspänningskällan, resonansfre- kvensen hos kretsen och Q-värdet hos kretsen kan amplituden hos filterspänningen styras. Spänningen på anslutningen till fas- uttaget 18 blir därvid QxU51, där Q är kretsens godhetstal och Usj är spänningen från källan 51. Spänningen på fasuttaget kan re- gleras genom att antingen ändra godhetstalet Q med resistansen 54 eller styra amplituden på källan 51. Således erhålls en till- räckligt hög spänning för att spänningssätta strömriktarens lik- spänningssida åtminstone till uppnående av en betydande andel, såsom exempelvis hälften av den fulla spänning den skall upp- visa vid normal drift av strömriktaren samtidigt som den flygande kondensatorn 21 kan spänningssättas. Det illustreras mycket nya: 10 15 20 _25 30 35 517 063 21 schematiskt hur organ 59 är anordnade att detektera eventuella fel, såsom kortslutningar i strömriktarens strömkrets eller i lik- spänningsnätet, så att detta görs innan någon hög spänning an- sluts tiil fasuttaget via växelspänningsnätet 19. Företrädesvis ökas på detta sätt filterspänningen till cirka 50 % av den nivå hos den fulla spänningen som växelspänningssidan skall uppvisa un- der drift av strömriktaren. När enheterna 1 och 4 har erhållit till- räcklig spänning och kan fungera tänds företrädesvis dessa en- ligt tidigare beskriven procedur för att snabba på uppladdningen av den flygande kondensatorn 23. Företrädesvis görs detta om- växlande för att balansera laddningen av de båda kondensato- rerna 7, 8, vilka på detta sätt laddas till cirka 50 % av den fulla spänningen. Det är möjligt att blockera alla enheterna eller ven- tilerna 1-4 och öka filterspänningen ytterligare till nämnda fulla spänning, så att då även den fulla spänningen kommer att ligga mellan likspänningspolerna över kondensatorerna 7 och 8. Slutli- gen är det fördelaktigt att märkbart reducera Q-värdet genom ökande av värdet hos den reglerbara resistansen 54 för urladd- ning av växelspänningsfiltren 57 innan brytarna 53, 56 och 58 öppnas. Sedan slutes brytaren 21 och växelspänningsnätet kopplas in till strömriktarens fasuttag 18 innan kondensatorerna 7, 8 och 23 hinner laddas ur.

I princip är det möjligt att ladda även tranmissionskablarna på strömriktarens likspänningssida och en annan omriktarstation hos en anläggning för överföring av elektrisk effekt via högspänd lik- ström, medan den flygande kondensatorn i den andra stationen laddas genom ventilernas eller enheternas spänningsdelare.

Det vore även möjligt att jorda nollpunkten hos transformatorn vid anslutningen av växelspänningsnätet via slutande av brytarna 21. Speciellt skulle detta kunna göras vid en frånvaro av en till- kommande làgspänningskälla 51, så att strömriktaren inte har tidigare laddats genom någon sådan ytterligare spänningskälla före anslutningen av växelspänningsnätet. Om ett jordfel skulle förekomma hos en av faserna skulle spänningen hos likspän- ningspolerna annars blir cirka två gånger så hög som normalt. >»»|| 10 15 20 517 063 22 Således skulle även spänningen mellan likspänningssidans båda poler bli två gånger så hög som det normala värdet. Eftersom den flygande kondensatorn 23 inte är uppladdad skulle då de båda yttre enheterna 1 och 4 belastas med denna höga pol-till- pol-spänning. Detta problem kan lösas genom ett jordande av transformatorns nollpunkt tills den flygande kondensatorn laddats upp till normal spänning.

Uppfinningen är givetvis inte pà något sätt begränsad till de ovan beskrivna föredragna utföringsformerna, utan en mängd möjlig- heter till modifikationer därav torde vara uppenbara för en fack- man på området, utan att denne för den skull avviker från uppfin- ningens grundtanke sådan denna definieras i bifogade patent- krav. Således torde en fackman på området vara kapabel att komma på andra sätt att koordinera spänningssättningen av strömrlktarens likspänningssida och uppladdningen av den fly- gande kondensatorn för att tillse att kondensatorn laddas upp till en väsentlig andel av full uppladdning därav innan likspännings- sidan tillåts erhålla full spänning mellan sina poler. Avslutnings- vis påpekas att det, såsom redan ovan antytts, är fullt möjligt och kanhända ofta även önskvärt att kombinera två eller flera av de ovan beskrivna utföringsformerna med varandra.

Claims (1)

1. 0 15 20 _25 30 35 517 063 23 Patentkrav: 1. Förfarande för spänningssättning av en VSC-strömriktare för omvandling av Iikspänning till växelspänning och vice versa i en anläggning för överföring av elektrisk effekt, varvid ström- riktaren innefattar en mellan två poler (5, 6), vid utförd spän- ningssättning en positiv och en negativ, hos en likspännings- sida hos strömriktaren anordnad seriekoppling av minst fyra enheter (1-4) vardera innefattande ett släckbart halvledarele- ment och en därmed antiparallellt kopplad likriktardiod, en växelspänningsfasledning (19) ansluten till en första mittpunkt (18), benämnd fasuttag, hos seriekopplingen mellan två en- heter under uppdelande av seriekopplingen i två lika delar, varvid likspänningssidans båda poler är avsedda att läggas på väsentligen samma spänning men med motsatta tecken i förhållande till en nollspänningsnivå hos likspänningssidan efter nämnda spänningssättning, varvid strömriktaren inne- fattar en andra mittpunkt (22) mellan två nämnda enheter hos den ena delen hos seriekopplingen via en flygande konden- sator (23) ansluten till en med avseende på fasuttaget mot- svarande andra mittpunkt (24) hos seriekopplingens andra del, och ett organ (25) anordnat att när strömriktaren väl är spänningssatt styra enheternas halvledarelement att alstra ett tåg av pulser med bestämda amplltuder enligt ett pulsbredds- moduleringsmönster på strömriktarens fasuttag, känneteck- Ädärav, att spänningssättningen av strömriktaren utförs genom spänningssättning av likspänningssidan via anslutning av en växelspänning till nämnda fasuttag (18), och att spän- ningssättningen av strömriktarens likspänningssida och upp- laddningen av den flygande kondensatorn koordineras så att kondensatorn laddas upp till en väsentlig andel av full upp- laddning därav innan likspänningssidan tillåts erhålla full spänning mellan sina poler motsvarande den spänning den är avsedd att ha vid drift av den väl spänningssatta strömrikta- ren. 10 15 20 _25 30 35 l\) 517 063 24 Förfarande enligt krav 1, kännetecknat därav, att efter nämnda anslutning av en växelspänning till fasuttaget (18) görs den därigenom åstadkomna tillväxten av spänningen mellan likspänningssidans båda poler (5, 6) beroende av spänningen över kondensatorn. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat därav, att efter nämnda anslutning av en växelspänning till fasuttaget (18) retarderas den tillväxt av spänning mellan likspänningssidans båda poler (5, 6) som sker som ett resultat av nämnda anslut- ning i förhållande till fallet om växelspänningsfasledningen (19) skulle anslutits till fasuttaget (18) utan någon påverkan på strömriktaren. ._ Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att hastigheten hos uppladdningen av den flygande kondensatorn (23) ökas i förhållande till en anslutning av väx- elspänningsfasledningen (19) till fasuttaget (18) utan någon påverkan på strömriktaren. Förfarande enligt krav 4, kännetecknat därav, att under spänningssättningen genom anslutningen av en växelspän- ning till fasuttaget styrs tändning av halvledarelementet (10, 13) hos enheten/enheterna mellan åtminstone en andra mitt- punkt (22, 24) och närmaste likspänningspol (5, 6) när växel- spänningen på fasuttaget är i sådant_fasläge att en den fly- gande kondensatorn (23) uppladdande ström alstras genom spänningen mellan nämnda andra mittpunkt och fasuttaget. Förfarande enligt krav 5, kännetecknat därav, att under spänningssättningen genom anslutning av en växelspänning till fasuttaget under varsin halvperiod av nämnda växelspän- ning styrs tändning av halvledarelementet omväxlande hos enheten/enheterna (1) mellan en andra mittpunkt (22) och den ena likspänningspolen (5) och hos enheten/enheterna (4) mellan den motsatta andra mittpunkten (24) och den andra likspänningspolen (6) på sådant sätt att vid varje sådan tänd- mala 10 15 20 _25 30 35 517 063 25 ning en den flygande kondensatorn (23) uppladdande ström alstras. . Förfarande enligt krav 6, kännetecknat därav, att det åstad- kommes tändning av halvledarelementet (10) hos enhe- ten/enheterna mellan en nämnd andra mittpunkt (22) och lik- spänningssidans pluspol (5) när växelspänningen hos fasutta- get är positiv och halvledarelementet (13) tänds hos enhe- ten/enheterna mellan den motsatta andra mittpunkten (24) och den negativa likspänningspolen (6) när växelspänningen hos fasuttaget är negativ. . Förfarande enligt krav 7, kännetecknat därav, att tändnings- tidpunkterna hos halvledarelementet (10, 13) hos respektive enhet/enheter väljs under ifrågavarande halvperiod hos växel- spänningen för styrning av laddningshastigheten hos den fly- gande kondensatorn (23). . Förfarande enligt krav 4, varvid strömritaren uppvisar en spänningsdelare (37) med en resistans (35) parallellkopplad med var och en av nämnda enheter, kännetecknat därav, att det àstadkommes en omkoppling av spänningsdelaren mellan ett tillstånd under nämnda spänningssättning med ett första resistansvärde och ett tillstånd vid normal drift av strömrikta- ren efter utförd spänningssättning med ett väsentligt högre resistansvärde, så att strömmen till den flygande kondensa- torn (23) för uppladdning därav ökas vid spänningssättningen i förhållande till vad den skulle varit vid normal driftresistans hos spänningsdelarna vid spänningssättningen. 10.Förfarande enligt krav 4, kännetecknat därav, att efter an- slutning av nämnda växelspänning till fasuttaget (18) vid spänningssättningen anslutes den ena terminalen (44) hos den flygande kondensatorn (23) till likspänningssidans pluspol (5) och den andra terminalen (40) hos den flygande konden- satorn till jord (9) under brytande av förbindelse mellan den flygande kondensatorns båda terminaler och nämnda andra :vann 10 15 20 .25 30 35 11. 12. 13. 14. os. se; s s n o mittpunkter (22, 24), och att efter genomförd spänningssätt- ning kopplas nämnda bàda terminaler över till att vara an- slutna till nämnda båda andra mittpunkter och förbindelsen till pluspolen respektive jord öppnas. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat därav, att vid anslut- ning av växelspänningen till fasuttaget för nämnda spän- ningssättning görs detta via en resistans (31) med ett sådant värde att den är anordnad att väsentligt retardera spännings- sättningen av likspänningssidan, och att när spänningen över den flygande kondensatorn nått en förutbestämd nivå kopplas anslutningen mellan växelspänningskällan (19) och fasuttaget (18) förbi nämnda resistans. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat därav, att vid anslut- ning av en växelspänning till fasuttaget för nämnda spän- ningssättning görs detta först via en kondensator (33) mellan växelspänningskällan och fasuttaget, och att när en viss spänningsnivå byggts upp över den flygande kondensatorn (23) anslutes växelspänningskällan direkt till fasuttaget under förbikoppling av kondensatorn mellan växelspänningskällan och fasuttaget. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat därav, att vid nämnda spänningssättning av strömriktaren kopplas en resistans (39) in i serie med den flygande kondensatorn (23) mellan en av nämnda andra mittpunkter (24) och den flygande kondensa- torns ena terminal (40) för uppbyggande av en spänning väs- enligt lika fort över samtliga enheter seriekopplade mellan lik- spänningssidans bàda poler, och att efter uppladdning av den flygande kondensatorn över ett förutbestämt värde anslutes nämnda ena terminal hos kondensatorn direkt till ifrågava- rande andra mittpunkt under förbikoppling av resistansen. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att en lågspänningskälla (51) ansluten till en resonans- krets anordnad att omvandla källans låga spänning till och . ~ v | p, 10 15 20 .25 30 35 15. 16. 17. 18. 517 063 27 därigenom alstra en väsenligr högre spänning anslutes till nämnda fasuttag (18) för spänningssättningen. Förfarande enligt krav 14, kännetecknat därav, att en första brytare (21) hålls öppen under spänningssättningen och slu- tes efter genomförd spänningssättning under öppnande av förbindelse mellan fasuttaget (18) och lågspänningskällan (51) för anslutning av fasuttaget till en växelspänningskälla (19) för drift av strömriktaren. 1 Förfarande enligt krav 15, kännetecknat därav, att den första brytaren (21) slutes när spänningen över den flygande kon- densatorn överskridit en förutbestämd nivå. Förfarande enligt krav 15 eller 16, kännetecknat därav, att strömmen hos strömriktarens fasuttag (18) mätes under spän- ningssättningen för detekterande av eventuella felströmmar, och att den första brytaren (21) slutes för anslutning av växel- spänningskällan till nämnda fasuttag om inga fel kan detekte- ras genom nämnda strömmätning. Anordning för spänningssättning av en VSC-strömriktare för omvandling av likspänning till växelspänning och vice versa i en anläggning för överföring av elektrisk effekt, varvid ström- riktaren innefattar en mellan två poler (5, 6), vid utförd spän- ningssättning en positiv och en negativ, hos en likspännings- sida hos strömriktaren anordnad seriekoppling av minst fyra enheter (1-4) vardera innefattande ett släckbart halvledarele- ment (10-13) och en därmed antiparallellt kopplad likriktardiod (14-17), en växelspänningsfasledning (19) ansluten till en för- sta mittpunkt, benämnd fasuttag (18), hos seriekopplingen mellan två enheter under uppdelande av seriekopplingen i två lika delar, varvid likspänningssidans båda poler är avsedda att läggas på väsentligen samma spänning men med motsatta tecken i förhållande till en nollspänningsnivå hos likspän- ningssidan efter nämnda spänningssättning, varvid strömrikta- ren innefattar en andra mittpunkt (22) mellan två nämnda en- 10 15 20 25 »asu- 35 19. 20. 21. 517 063 28 heter hos den ena delen hos seriekopplingen via en flygande kondensator (23) ansluten till en med avseende pà fasut- gången motsvarande andra mittpunkt (24) hos seriekoppling- ens andra del, och varvid ett organ (25) är anordnat att när strömriktaren väl är spänningssatt styra enheternas halvle- darelement att alstra ett tåg av pulser med bestämda amplitu- der enligt ett pulsbreddsmoduleringsmönster pä strömrikta- rens fasutgång, kännetecknad därav, att den innefattar me- del för anslutning av en växelspänning till nämnda fasuttag för spänningssättning av strömriktaren genom spänningssättning av dennas likspänningssida och en inrättning anordnad att koordinera spänningssättningen av strömriktarens likspän- ningssida och uppladdningen av den flygande kondensatorn (23) som en följd av anslutningen av växelspänningen till fas- uttaget (18) genom att ombesörja uppladdning av kondensa- torn till en väsentlig andel av full uppladdning därav innan lik- spänningssidan erhåller full spänning mellan sina poler mot- svarande den spänning den är avsedd att ha vid drift av den väl spänningssatta strömriktaren. Anordning enligt krav 18, kännetecknad därav, att inrätt- ningen innefattar organ anordnade att efter nämnda anslut- ning av en växelspänning till fasuttaget göra den därigenom åstadkomna tillväxten av spänningen mellan likspänningssi- dans båda poler (5, 6) beroende av spänningen över konden- satorn (23). Anordning enligt krav 18 eller 19, kännetecknad därav, att in- rättningen uppvisar organ anordnade att efter nämnda anslut- ning av en växelspänning till fasuttaget retardera den tillväxt av spänning mellan likspänningssidans båda poler (5, 6) som sker som ett resultat av nämnda anslutning i förhållande till fallet om växelspänningsfasledningen skulle anslutits till fas- uttaget utan någon påverkan på strömriktaren. Anordning enligt något av kraven 18-20, kännetecknad därav, att inrättningen innefattar organ anordnade att öka :upon 5 10 15 20 .25 30 35 22. 23. 24. 25. 517 063 29 hastigheten hos uppladdningen av den flygande kondensatorn i förhållande till en anslutning av växelspänningsfasledningen till fasuttaget utan någon påverkan på strömriktaren. Anordning enligt krav 21, kännetecknad därav, att nämnda styrorgan (25) är anordnat att under spänningssättningen ge- nom anslutningen av en växelspänning till fasuttaget styra tändning av halvledarelementet (10, 13) hos enhe- ten/enheterna (1, 4) mellan åtminstone en andra mittpunkt (22, 24) och närmaste Iikspänningspol (5, 6) när växelspän- ningen på fasuttaget är i sådant fasläge att en den flygande kondensatorn uppladdande ström alstras genom spänningen mellan nämnda andra mittpunkt och fasuttaget. Anordning enligt krav 22, kännetecknad därav, att styrorga- net är anordnat att under spänningssättningen genom anslut- ning av en växelspänning till fasuttaget under varsin halvpe- riod av nämnda växelspänning styra tändning av-halvledar- elementet omväxlande hos enheten/enheterna mellan en andra mittpunkt (22) och den ena likspänningspolen (5) och hos enheten/enheterna mellan den motsatta andra mittpunk- ten (24) och den andra likspänningspolen (6) på sådant sätt att vid varje sådan tändning en den flygande kondensatorn uppladdande ström alstras. Anordning enligt krav 23, kännetecknad därav, att styrorga- net är anordnat att åstadkomma tändning av halvledarele- mentet (10) hos enheten/enheterna mellan en nämnd andra mittpunkt (22) och likspänningssidans pluspol (5) när växel- spänningen hos fasuttaget är positiv och tända halvledarele- mentet (13) hos enheten/enheterna mellan den motsatta andra mittpunkten (24) och den negativa likspänningspolen (6) när växelspänningen hos fasuttaget (18) är negativ. Anordning enligt krav 24, kännetecknad därav, att styrorga- net (25) är anordnat att välja tändningstidpunkterna hos halvledarelementet hos respektive enhet/enheter under ifrå- page. 10 15 20 .25 30 35 517 063 30 gavarande halvperiod hos växelspänningen för styrning av laddningshastigheten hos den flygande kondensatorn. 26.Anordning enligt krav 21, varvid strömriktaren uppvisar en spänningsdelare (37) med en resistans (35) parallellkopplad med var och en av nämnda enheter, kännetecknad därav, att den innefattar organ (36) anordnade att åstadkomma en om- koppling av spänningsdelaren mellan ett tillstånd under nämnda spånningssättning med ett första resistansvärde och ett tillstånd vid normal drift av strömriktaren efter utförd spän- ningssättning med ett väsentligt högre resistansvärde, så att strömmen till den flygande kondensatorn för uppladdning därav ökas vid spänningssättningen i förhållande till vad den skulle varit vid normal driftresistans hos spänningsdelarna vid spänningssättningen. 27.Anordning enligt krav 26, kännetecknad därav, att nämnda organ (36, 38) för omkoppling av spänningsdelaren (37) är anordnade att tillhandahålla en möjlighet till en steglös varie- ring av resistansvärdet hos spänningsdelaren för styrande av uppladdningen av den flygande kondensatorn. 28.Anordning enligt krav 21, kännetecknad därav, att den inne- fattar organ (42, 43) anordnade att efter anslutning av nämnda växelspänning till fasuttaget vid spänningssättningen ansluta den ena terminalen (44) hos den flygande kondensa- torn till likspänningssidans pluspol (5) och den andra termi- nalen (40) hos den flygande kondensatorn till jord (9) under brytande av förbindelsen mellan den flygande kondensatorns båda terminaler och nämnda andra mittpunkter (22, 24), och att nämnda organ är anordnade att efter genomförd spän- ningssättning koppla över nämnda båda terminaler till att vara anslutna till nämnda båda andra mittpunkter och öppna för- bindelsen till pluspolen respektive jord. 29.Anordning enligt krav 21, kännetecknad därav, att en serie- koppling av en extrakondensator (45) och en likriktande diod :upon 10 15 20 .25 30 35 30. 31. 32. 517 065 31 (47) är ansluten mellan likspänningssidans pluspol (5) och den närmast denna liggande andra mittpunkten (22) samt lik- spänningssidans minuspol (6) och den närmast denna be- lägna andra mittpunkten (24) med likriktardioden hos serie- kopplingen ansluten till likspänningssidans minuspol med led- riktningen från pluspolen till den andra mittpunkten och lik- riktardioden hos seriekopplingen ansluten till likspänningssi- dans minuspol med ledriktningen från den andra mittpunkten till minuspolen för snabb uppladdning av den flygande kon- densatorn (23) via ström från pluspolen via extrakondensatorn till den flygande kondensatorn eller från nämnda fasuttag till den flygande kondensatorns positiva terminal och sedan via den andra extrakondensatorn till likspänningssidans minuspol. Anordning enligt krav 29, kännetecknad därav, att varje se- riekoppling av likriktarorgan och extrakondensator även upp- visar en med dessa seriekopplad resistans (46). Anordning enligt krav 20, kännetecknad därav, att nämnda medel för anslutning av en växelspänning till fasuttaget inne- fattar en första brytare (21) mellan nämnda fasuttag (18) och en växelspänningskälla (19) och en mellan brytaren och fas- uttaget med dessa seriekopplad resistans (31) med ett sådant värde att den är anordnad att väsentligt retardera spännings- sättningen av likspänningssidan vid slutande av nämnda bry- tare, ochatt den innefattar en andra brytare (32) anordnad parallellt med nämnda resistans och anordnad att när spän- ningen över den flygande kondensatorn nått en förutbestämd nivå sluta och därmed koppla anslutningen mellan växelspän- ningskällan och fasuttaget förbi resistansen. Anordning enligt krav 20, kännetecknad därav, att nämnda medel för anslutning av en växelspänning till fasuttaget inne- fattar en seriekoppling av en kondensator (33) och en andra brytare (34) anordnad parallellt med en första brytare (21) för anslutning av fasuttaget till en växelspänningskälla, och att organ är anordnade att vid nämnda spänningssättning först :rfan 10 15 20 .25 30 35 517 063 32 sluta den andra brytaren och därigenom ansluta växelspän- ningskällan via kondensatorn till fasuttaget och när en viss spänningsnivå byggts upp över den flygande kondensatorn styra den första brytaren att sluta och ansluta växelspän- ningskällan direkt till fasuttaget. 33.Anordning enligt krav 20, kännetecknad därav, att den uppvi- sar en resistans (39) seriekopplad med den flygande konden- satorn (23) mellan en av nämnda andra mittpunkter (24) och den flygande kondensatorns ena terminal (40) samt en där- med parallellkopplad brytare (41), och att organ är anordnade att styra nämnda brytare att öppna vid spänningssättningen av strömriktaren för uppbyggande av en spänning väsentligen lika fort över samtliga enheter seriekopplade mellan likspän- ningssidans båda poler och slutande av brytaren för förbi- koppling av resistansen efter uppladdning av den flygande kondensatorn över ett förutbestämt värde. 34.Anordning enligt något av kraven 18-33, kännetecknad därav, att den innefattar en lågspänningskälla (51) ansluten till en resonanskrets anordnad att omvandla källans låga spänning till och därigenom alstra en väsentligt högre spän- ning, och att nämnda medel för anslutning av en växelspän- ning till fasuttaget innefattar en brytare (53) anordnad att an- sluta lågspänningskällan via resonanskretsen till fasuttaget (18) för spänningssättningen. 35.Anordning enligt krav 34, kännetecknad därav, att nämnda anslutningsmedel innefattar en första brytare (21) anordnad att vara öppen under spänningssättningen och slutas efter genomförd spänningssättning under öppnande av brytaren (53) mellan fasuttaget och lågspänningskällan för anslutning av fasuttaget till en växelspänningskälla för drift av strömrik- taren. 36.Anordning enligt krav 35, kännetecknad därav, att nämnda första brytare (21) är anordnad att slutas när spänningen över uttas 10 15 20 (25 30 35 517 063 33 den flygande kondensatorn (23) överskridit en förutbestämd nivå. 37.Anordning enligt krav 36, kännetecknad därav, att nämnda första brytare (21) är anordnad att slutas när spänningen över den flygande kondensatorn (23) överskridit halva spänningen över denna vid väl spänningssatt strömriktare. 38.Anordning enligt nàgot av kraven 35-37, kännetecknad därav, att den innefattar organ (59) anordnade att detektera eventuella felströmmar hos strömriktarens fasuttag (18) och att styra den första brytaren (21) att ansluta växelspännings- källan till nämnda fasuttag om inga fel kan detekteras genom nämnda organ. 39.Anordning enligt något av kraven 34-38, kännetecknad därav, att resonanskretsen innefattar en transformator (48) med den ena sidan Y-kopplad och anslutbar till lågspännings- källan (51) via en reglerbar resistans (54) och en reglerbar induktans (55), och att denna transformatorsida är ansluten till fasuttaget (18). 40.Anordning enligt krav 39, kännetecknad därav, att transfor- 41 matorns andra sida är delta-kopplad och ansluten till växel- spänningskällan (19) via en första brytare (21) per fas. .Anordning enligt något av kraven 18-40, kännetecknad därav, att den är utformad för spänningssättning av en ström- riktare som innefattar en seriekoppling av 2n nämnda enheter, varvid n är ett heltal 2 3, och (2n-2)/2 par av nämnda andra mittpunkter belägna i motsvarande position relativt fasut- gàngen pà motsatta sidor av denna är förbundna med var- andra genom en flygande kondensator. 42.Anordning enligt något av kraven 18-41, kännetecknad därav, att nämnda halvledarelement (10-13) är lGBTer (Insu- lated Gate Bipolar Transistor). 10 15 20 _25 35 517 063 34 43.Anordning enligt något av kraven 18-41, kännetecknad därav, att nämnda halvledarelement (10-13) är GTOer (Gate Turn-off Thyristor). 44.Anordning enligt något av kraven 8-43, kännetecknad därav, att den är utformad för spänningssättning av en VSC-ström- riktare via anslutningen till ett växelspänningsnät med en spänning av mellan 10 kV och 300 kV. 45.Anordning enligt något av kraven 18-43, kännetecknad därav, att den är utformad för spänningssättning av en till ett likspänningsnät för högspänd likström (HVDC) ansluten VSC- strömriktare. 46.Anordning enligt något av kraven 18-44, kännetecknad därav, att den är utformad för spänningssättning av en VSC- strömriktare hos en SVC (Static Var Compensator). 47.Anordning för spänningssättning av en VSC-strömriktare för omvandling av likspänning till växelspänning och vice versa i en anläggning för överföring av elektrisk effekt, varvid ström- riktaren innefattar en mellan två poler (5, 6), vid utförd spän- ningssättning en positiv och en negativ, hos en likspännings- sida hos strömriktaren anordnad seriekoppling av minst fyra enheter (1-4) vardera innefattande ett släckbart halvledarele- ment (10-13) och en därmed antiparallellt kopplad likriktardiod (14-17), en växelspänningsfasledning (19) ansluten till en för- sta mittpunkt, benämnd fasuttag (18), hos seriekopplingen mellan tvâ enheter under uppdelande av seriekopplingen i två lika delar, varvid likspänningssidans båda poler är avsedda att läggas på väsentligen samma spänning men med motsatta tecken i förhållande till en nollspänningsnivà hos likspän- ningssidan efter nämnda spänningssättning, varvid strömrikta- ren innefattar en andra mittpunkt (22) mellan två nämnda en- heter hos den ena delen hos seriekopplingen via en flygande kondensator (23) ansluten till en med avseende på fasut- man: 10 15 20 517 063 35 gången motsvarande andra mittpunkt (24) hos serieluppling ens andra del, och varvid ett organ (25) är anordnat att när strömriktaren väl är spänningssatt styra enheternas halvle- darelement att alstra ett tåg av pulser med bestämda amplitu- der enligt ett pulsbreddsmoduleringsmönster pà strömrikta- rens fasutgång, varvid strömriktarens spänningssättes utifrån dess likspänningssida genom att ansluta en likspänning på strömriktarens likspänningssida till nämnda fasuttag, känne- tecknad därav, att den innefattar organ (30) anordnade att ansluta nämnda fasuttag (18) till jord under spänningssätt- ningen av strömriktaren, att nämnda styrorgan (25) är anord- nat att under spänningssättningen styra tändning av halvle- darelementet hos enheten/enheterna mellan åtminstone en andra mittpunkt (22, 24) och den närmaste likspänningspolen för att alstra en den flygande kondensatorn (23) uppladdande ström genom spänningsskillnader mellan nämnda andra mitt- punkt och fasuttaget, och att nämnda organ (30) är anordnat att koppla bort fasuttaget från anslutningen till jord när spän- ningssättningen av strömriktaren är fullbordad.