WO2005067118A1 - Filter zur verbesserung der komutierung sowie zur reduzierung von oberschwingungen in hochspannunsgleichspannungsübertragungen - Google Patents

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WO2005067118A1
WO2005067118A1 PCT/DE2004/002784 DE2004002784W WO2005067118A1 WO 2005067118 A1 WO2005067118 A1 WO 2005067118A1 DE 2004002784 W DE2004002784 W DE 2004002784W WO 2005067118 A1 WO2005067118 A1 WO 2005067118A1
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WO
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commutation
filter
converter
filters
phase network
Prior art date
Application number
PCT/DE2004/002784
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English (en)
French (fr)
Inventor
Marcos Pereira
Kadry Sadek
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H02J2003/365—Reducing harmonics or oscillations in HVDC
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Definitions

  • the invention relates to a device for transmitting electrical power between three-phase networks by means of high-voltage direct current with converters which have ignitable converter valves and are each associated with a three-phase network, the converter valves of each converter being connected to the associated three-phase network via inductors and to the converter valves of the other converters via direct current conductors , with at least one smoothing choke, which is connected to one of the DC conductors, and with filter means for suppressing harmonic harmonics.
  • Such a device is known for example from US 4,414,612.
  • the device described there has two converters with converter valves, each of which is assigned to an alternating voltage network or three-phase network.
  • the converter valves of one converter are connected to the converter valves of the other converter via direct current lines.
  • inductors are provided which are designed as simple choke coils.
  • filter means are arranged in parallel to the alternating voltage network, which are matched to harmonics of the nominal frequencies of the alternating current that arise during rectification or inverters.
  • the filter means are so-called suction filters, which are composed of a series circuit consisting of a capacitor and a coil and of parallel resonant circuits connected in series. Ohmic resistances also serve within the parallel circuits or in parallel. Coil of dissipative damping.
  • Figure 1 shows a conventional generic device.
  • the device shown there has a first converter 1 and a second converter 2.
  • Each converter 1 and 2 has six converter valves.
  • the converter valves are arranged in a bridge circuit and connected via transformers 3 and 4 to the phases of a respectively assigned three-phase network 5 and 6, respectively.
  • two converter valves are each connected to one winding of the transformer 3 or 4.
  • the windings of the transformers are arranged on the DC side in an electrical delta connection.
  • an earthed star connection is provided on the AC side.
  • filter means 7 are arranged in parallel to the three-phase network 5 and 6, respectively.
  • the filter means 7 are matched to the harmonics of the respective nominal frequency of the alternating currents which occur during the conversion or inverters and also serve for reactive power compensation.
  • the converter 1 is set up for rectification, the converter 2 being provided for inverters.
  • Direct current flows between the converters 1 and 2 via direct current lines 8.
  • a smoothing choke 9 is set up to smooth the otherwise pulsed direct current.
  • FIG. 2 illustrates the commutation of the current that occurs when the direct current is inverted.
  • the converter valves 2a + to 2c_ of the converter 2 are network-controlled converter valves which are ignited synchronously with the three-phase current.
  • the converter valve 2a + is thus in its open position which enables the current to flow, whereas all other converter valves 2b + to 2c + are in their blocking position are located. If the voltage of the conductor section L2 exceeds that conductor section L1, the converter valve 2b is ignited.
  • FIG. 2 illustrates the commutation of the current that occurs when the direct current is inverted.
  • the converter valves 2a + to 2c_ of the converter 2 are network-controlled converter valves which are ignited synchronously with the three-phase current.
  • the converter valve 2a + is thus in its open position which enables the current to flow, whereas all other converter valves 2b + to 2c + are in their blocking position are located. If the voltage of the conductor section L2 exceeds that conductor
  • both converter valves 2a + and 2b + are in their open position, so that in FIG the arrows indicated commutation current flows between the conductor sections L1 and L2.
  • the main stream that occurs is shown somewhat thicker in FIG.
  • the time period in which both valves 2a + and 2b + are in the conductive state at the same time is usually referred to as commutation angle ⁇ , ⁇ should ideally be as short as possible, since the reactive power consumed by the inverter 2 increases with increasing commutation time.
  • the time period of the effective commutation angle of a converter valve is reduced, as will be described in more detail below.
  • the object of the invention is therefore to provide a device of the type mentioned at the outset, which has a small commutation angle and at the same time is inexpensive.
  • the filter means are at least partially implemented as commutation filters connected between the converter and the inductors, which are connected in parallel to the three-phase network assigned to the converter and have at least one capacitor that commutates the transmitted current from one phase of the respective one Three-phase network favored to the next.
  • the filter means usually provided only for filtering harmonics and for reactive power compensation also serve as a commutation aid in order to keep the commutation angle as small as possible both in the rectifier relay and in the inverter operation of the device.
  • the filter means are not, as is customary in the prior art, between the three-phase network and the respectively associated inductance, but arranged between the inductor and the associated converter.
  • the filter means are connected directly downstream of the converter valves in the direction of the power flow and are therefore used according to the invention both for damping harmonics of the nominal frequency of the three-phase network and for reactive power compensation and for reducing the commutation angle of the device, and thus enable a reduction in the reactive power consumed by the converter valves.
  • the filter means arranged in each case between an inductor and a converter which is assigned to this inductor are therefore referred to here as commutation filters.
  • the commutation filters have at least one capacitor and are connected in parallel with the respective three-phase network.
  • the capacitor of the commutation filter is advantageously connected directly, that is to say directly, to a conductor section of the device which is at high voltage potential. Due to the voltage drop across the capacitor, the remaining components of the filter can be designed for lower voltages, so that there are further cost advantages.
  • coils come into consideration which, in an expedient embodiment of the invention, are each arranged in series in one phase of the three-phase network.
  • the inductors are advantageously implemented as transformers.
  • the windings of the transformers can be connected as required.
  • they are The transformer windings, which are electrically connected to the converter valves, are connected in a delta connection, while the transformer windings, which are electrically connected to the AC network, are arranged in a star connection.
  • both the DC-side windings and the AC-side windings of the transformer are connected to one another in a star connection.
  • the star connections can be grounded or have a floating isolated potential. This applies to all star connections of windings according to this advantageous further development of the invention.
  • Transformers whose windings are connected to one another exclusively via a delta connection can also be used according to the invention.
  • All filter means are advantageously implemented as commutation filters and arranged between the converter valves and the inductors. According to this advantageous development, there is no need to provide other filters in addition to the commutation filters, so that the cost of the device is reduced even further.
  • the commutation filters are advantageously simply matched commutation filters.
  • Such simply tuned commutation filters consist, for example, of a series connection of a capacitor and a coil.
  • the commutation filters are expediently multi-tuned commutation filters.
  • Such multiply tuned commutation filters consist, for example, of a series connection of a capacitor and an inductor connected downstream thereof with respect to the high voltage potential, which in turn is connected in series to a parallel resonant circuit are.
  • the parallel resonant circuit consists of a capacitor which is arranged parallel to a coil.
  • the parallel resonant circuit also expediently has an ohmic resistor which is connected in parallel with the coil and the capacitor of the parallel resonant circuit.
  • the series circuit consisting of capacitor and coil is connected in series in a variant with several resonant resonant circuits.
  • the enumeration of circuit possibilities of the commutation filter is by no means exhaustive and only serves to illustrate the multitude of possibilities for the configuration of the commutation filter or filters.
  • the commutation filter has a switch.
  • the switch makes it possible, for example, to additionally connect a simply tuned filter.
  • the commutation filters which are assigned to a common three-phase network, are advantageously arranged in a delta connection or in an ungrounded star connection. Because of this delta connection, the commutation filters are not grounded, but have a free potential. The same applies to a connection of the commutation filter via an ungrounded star connection.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a device according to the prior art
  • FIG. 2 shows the current paths occurring during commutation on the inverter side of the device according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows an embodiment of the device according to the invention with commutation valves
  • FIG. 4 illustrates the current paths that occur during commutation in a device according to FIG. 3,
  • FIG. 5A shows the currents of a device according to FIG. 1 or 2 flowing through the respective converter valves
  • FIG. 5B shows the currents of a device according to FIG. 3 or 4 flowing through the respective converter valves
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of a commutation filter
  • FIG. 8 shows a further exemplary embodiment of a commutation filter
  • FIG. 9 shows a further exemplary embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 10 shows a further exemplary embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 11 shows a further exemplary embodiment of the device according to the invention.
  • Figure 12 shows a further embodiment of the device according to the invention.
  • Figure 13 shows a further embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a previously known device according to the prior art, which has already been described above. This applies accordingly to FIG. 2.
  • FIG. 3 shows an embodiment of a device according to the invention, only the inverter side of the device being shown for reasons of clarity.
  • the black lines represent conductors.
  • a conductive connection between the conductors is by no means illustrated by crossing lines.
  • a conductive connection of a conductor is illustrated by a line that begins on a line or a component or that ends on a component or another line.
  • FIG. 3 also shows only the mutual end of the device 1, which is therefore only partially illustrated in FIG. 3.
  • the inverter 2 can be seen with the converter valves 2a + , 2b + , 2c + , 2a_, 2b_, 2c_.
  • the converter valves 2a + , 2b + , 2c + are connected to the upper direct current line 8, which is at a positive high voltage potential of +500 kV.
  • the converter valves 2a_, 2b_, 2c_ shown in FIG. 3 are connected to the lower direct current line 8, which is at a negative potential of -500 kV. If there are no ignition signals, the converter valves are in a blocking position in which a current flow through the converter valves 2a + to 2c_ is interrupted. By igniting the converter valve 2a + or 2a_, it is transferred to its open position, in which a current flow is made possible via the converter valve and thus through a conductor section L1, which is coupled to the three-phase network via the second transformer 4. The same applies to the converter valves 2b + , 2b_ and 2c + and 2c_. Which are coupled to the three-phase network 6 via the conductor sections L2 or L3.
  • the conductor sections L1, L2, L3 are each connected to a commutation filter 10, which together form a commutation filter unit 11.
  • a commutation filter 10 which together form a commutation filter unit 11.
  • filters are also provided for damping harmonics of the nominal frequency of the alternating current network, which occur when the direct current is converted by the inverter 2.
  • Both the commutation filter 10 and the usual filter 7 are provided to compensate for binding power.
  • the filter means comprise conventional filters 7 as well as commutation filters 10, which are electrically connected between the transformer 4 and the inverter 2.
  • the commutation filters 10 are constructed from identical components, namely in each case from a capacitor 12 and a coil 13, which are arranged in series with one another.
  • the series circuit consisting of the capacitor 12 and the coil 13 is connected via the capacitor to the respective conductor section L1, L2 or L3, the commutation filters 10 of the filter unit 11 being connected to one another in a delta connection.
  • FIG. 4 shows the effect of the commutation filter 10 which is illustrated in FIG. 4, which also shows the current paths that occur during commutation, the main path of the commutation current being marked with thicker arrows and lines.
  • the converter valves 2a + and 2b + are ignited, phase 6b having an AC voltage potential that is more favorable than the phase 6a with regard to the current flow from the inverter 2 to the second three-phase network 6.
  • the alternating voltage potential of the conductor section L2 is greater than that of the conductor section L1, the former decreasing with increasing time.
  • the capacitor 12 previously charged with a higher potential which is connected to the coil 13 between the conductor sections L1 and L2, causes the current flow through the converter valve 2a + to drop rapidly below the holding current of the converter valve 2a + , so that it is faster from the open position to its blocking Position is transferred and in this way a shorter commutation angle is reached.
  • FIGS. 5A and 5B illustrate the advantages of the invention on the basis of the currents flowing over the conductor sections L1, L2 and L3, the current flowing over the conductor section L1 with squares, the current flowing over the conductor section L2 with circles and the current over the conductor section L3 Current is marked with triangles.
  • the currents are plotted in kiloamperes on the ordinate 14 and the time in seconds is plotted on the abscissa 15.
  • the current profile shown in FIG. 5A corresponds to a computer simulation of a device according to the prior art, which is illustrated in FIGS. 1 and 2.
  • a positive current flows in the conductor section L3 and a negative current in the conductor section L1.
  • the current in the conductor section L2 is zero at this time.
  • the conductor section L2 Due to the phase of the voltages on the three-phase network 6, the conductor section L2 has a more favorable potential for the current flow at the time than the conductor section L1.
  • the converter valve 2b- is ignited. Because of the more favorable potential in the conductor section L2, there is a current increase in the conductor section L2, whereas the current flow in the conductor section L1 is reduced to the same extent.
  • the current through the converter valve 2b_ drops below its holding current, so that it is transferred to its blocking position at time t 2 .
  • the time period between ti and t 2 is called the commutation angle ⁇ .
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of the device according to the invention, the commutation filters 10 of the filter unit 11 being composed of a capacitor 12 and a coil in accordance with the exemplary embodiment shown in FIG. 3.
  • the commutation filters are not connected to one another in a delta connection, but rather in a star connection, the star connection not being grounded.
  • the connection of the commutation filter 10 according to FIG. 6 is electrically equivalent to that shown in FIG. 3, so that the same effect already described occurs.
  • the series circuit consisting of capacitor 12 and coil 13, from which the commutation filter 10 according to FIG. 6 essentially consists, is a so-called simply tuned electrical filter, which has a resonance frequency of the commutation filter 10 that results from the capacitance of the capacitor and determines the inductance of the coil, has a reduced impedance, so that currents with frequencies that correspond to this resonance frequency are effectively sucked out of the conductor section L1, L2 or L3.
  • FIG. 7 shows a commutation filter 10, which corresponds to a multiply tuned filter, so that the impedance can be effectively sucked out of the conductor sections at several frequencies and thus several harmonics.
  • the structure and mode of operation of multi-tuned filters are that Well known to a person skilled in the art, so that this is not dealt with here. Instead, reference is made to the publication in CIGRE "Guide to the Specification and Design Evaluation of AC Filters for HVDC Systems" of the working group, 14.30 from 1999, which is to be part of the disclosure content of this application by this reference.
  • the commutation filter 10 shown in FIG. 7 is composed of a plurality of filter elements 16, 17 and 18, the filter elements 16 and 17 being constructed identically and being triple-tuned filters.
  • the filter element 18, on the other hand, corresponds to a double tuned filter.
  • the filter elements 16, 17 and 18 are connected in parallel to one another, so that the commutation filter 10 is tuned to a total of eight frequencies, that is to say harmonics which arise when the DC voltage is inverted by the inverter 2.
  • the commutation filter 10 shown in FIG. 7 is provided for the compensation of reactive power, which is also caused by the inverters or rectifiers of the current.
  • FIG. 8 shows a further exemplary embodiment of a commutation filter 10 which, in addition to the filter elements 16, 17 and 18 according to FIG. 7, has a further filter element 19 which can be switched on or off via a switch 20.
  • the properties of the commutation filter 10 can be controlled by opening and closing the switch 20.
  • FIG. 9 shows another exemplary embodiment of the device according to the invention in a clear representation, with reference to the representation of the individual phases of the Three-phase networks 5 and 6 was dispensed with. However, the individual phases are indicated by the three slashes on the lines.
  • the three-phase network 5 is connected to the rectifier 1 via a first transformer 3.
  • the rectifier 1 is also connected to the inverter 2 via direct current lines 8, two smoothing chokes 9 being provided in the upper direct current line 8.
  • the inverter 2 is grounded and connected to the second three-phase network 6 via the second transformer 4.
  • filter units 11 are connected, each consisting of three commutation filters 10, which are not shown in FIG. 9 for reasons of clarity. It can be seen that in addition to the commutation filters of the filter units 11, no further filter units are provided for damping harmonics of the nominal frequency of the three-phase currents or for compensating reactive powers. According to this exemplary embodiment, a simple connection of the commutation filter to the terminals of the rectifiers or inverters thus provides a commutation as well as a damping and compensation effect.
  • FIG. 10 shows a further exemplary embodiment of the device according to the invention, but the smoothing chokes 9 are distributed symmetrically over the two direct current lines 8. Furthermore, neither the rectifier 1 nor the inverter 2 is grounded.
  • FIG. 11 shows an exemplary embodiment of the device according to the invention, which essentially corresponds to the exemplary embodiment shown in FIG. 10, but with the first rotary Power network 5 is not connected to the first three-phase network 5 via a commutation choke 21 as an inductor.
  • FIG. 12 shows a further exemplary embodiment of the device according to the invention, which is provided for connecting three three-phase networks 5, 6 and 22.
  • the third three-phase network 22 is connected via a third transformer 23 to a rectifier 24, which is connected to the converter 1 accordingly.
  • a filter unit 11 having a commutation filter is connected between the third transformer 23 and the second inverter 24.
  • the devices for high-voltage direct current transmission shown so far are so-called 6-pulse devices with which six commutations of the current path can be carried out as described above through the converter valves within one oscillation period of the three-phase network.
  • FIG. 13 shows a further exemplary embodiment of the device according to the invention.
  • This device is a so-called twelve-pulse system, with two inverters 25 and 26, each with six converter valves, which - as described above - are interconnected.
  • the inverters 25 and 26 are connected to a transformer 27, each of which has three transformer windings 28 and 29 assigned to the inverters 25 and 26, respectively, which are coupled to transformer windings 30 which are assigned to the AC voltage network 5.
  • the transformer windings 28 are connected in a delta connection, while the transformer windings 29 are connected in a non-earthed star connection.
  • term transformer windings 30 are arranged in a grounded star connection.
  • a corresponding arrangement results on the side of the device facing the second three-phase network 6, which is coupled to the converters 31 and 32 via a transformer 27.
  • Filter units 11 with commutation filters are provided on the conductor sections connecting the respective converter 25, 26, 31 and 32 with the transformer windings 28 and 29, respectively, which reduce the commutation angle ⁇ .
  • Conventional electrical filters 7 are also provided between the transformer 27 and the second three-phase network 6, which supplement the commutation filters 11 with regard to reactive power compensation and the damping of harmonics.

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Abstract

Um eine Vorrichtung zum Übertragen einer elektrischen Leistung zwischen Drehstromnetzen (5, 6) mittels Hochspannungsgleichstrom mit Umrichtern (1, 2, 25, 31, 32), die zündbare Umrichterventile (2a+-2c-) aufweisen und jeweils einem Drehstromnetz (5, 6) zugeordnet sind, wobei die Umrichterventile (2a+-2c-) jedes Umrichters (1, 2, 25, 31, 32) über Induktivitäten (3, 4, 21) mit dem zugeordneten Drehstromnetz und über Gleichstromleiter (8) mit den Umrichterventilen (2a+-2c-) der anderen Umrichter (1, 2, 25, 31, 32) verbunden sind, mit wenigstens einer Glättungsdrossel (9), die mit einem der Gleichstromleiter (8) verbunden ist, und mit Filtermittel zum Unterdrücken harmonischer Oberschwingungen, bereitzustellen, die einen kleinen Kommutierungswinkel aufweist und gleichzeitig kostengünstig ist, wird vorgeschlagen, dass die Filtermittel zumindest teilweise als zwischen die Umrichter (1, 2, 25, 31, 32) und die Induktivitäten (3, 4, 21) geschaltete Kommutierungsfilter (10) realisiert sind, die parallel zu dem dem Umrichter (1, 2, 25, 31, 32) jeweils zugeordneten Drehstromnetz (5, 6) geschaltet sind und einen Kondensator (12) aufweisen, der eine Kommutierung des übertragenen Stromes von einer Phase (6a, 6b, 6c) des jeweiligen Drehstromnetzes (5, 6) auf die nächste begünstigt.

Description

FILTER ZUR VERBESSERUNG DER KOMMUTIERUNG SOWIE ZUR REDUZIERUNG VON OBERSCHWINGUNGEN IN HOCHSPANNUNGSGLEICHSPANNUNGSÜBERTRAGUNGEN
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Übertragen einer elektrischen Leistung zwischen Drehstromnetzen mittels Hochspannungsgleichstrom mit Umrichtern, die zündbare Umrichterventile aufweisen und jeweils einem Drehstromnetz zugeordnet sind, wobei die Umrichterventile jedes Umrichters über Induktivitäten mit dem zugeordneten Drehstromnetz und über Gleichstromleiter mit den Unrichterventilen der anderen Umrichter verbunden sind, mit wenigstens einer Glättungsdrossel, die mit einem der Gleichstromleiter verbunden ist, und mit Filtermittel zum Unterdrücken harmonischer Oberschwingungen.
Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der US 4,414,612 bekannt. Die dort beschriebene Vorrichtung weist zwei Umrichter mit Umrichterventilen auf, die jeweils einem Wechselspannungsnetz oder Drehstromnetz zugeordnet sind. Dabei sind die Umrichterventile des einen Umrichters mit den Umrichterventilen des anderen Umrichters über Gleichstromleitungen miteinander verbunden. Zur Ankoppelung der Umrichter an das jeweils zugeordnete Wechselspannungsnetz sind Induktivitäten vorgesehen, die dort als einfache Drosselspulen ausgebildet sind. Zwischen dem Wechselspannungsnetz und den Induktivitäten sind Filtermittel in Parallelschaltung zum Wechselspannungsnetz angeordnet, die auf beim Gleich- beziehungsweise Wechselrichten entstehende Oberschwingungen der Nennfrequenzen des Wechselstromes abgestimmt sind. Bei den Filtermitteln handelt es sich um so genannte Saugfilter, die aus einer aus Kondensator und Spule bestehenden Reihenschaltung sowie aus dazu in Reihe geschalteten Parallelschwingkreisen zusammengesetzt sind. Ferner dienen ohmsche Widerstände in- nerhalb der Parallelkreise oder in Parallelschaltung zur. Spule der dissipativen Dämpfung.
In IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 13, No . 4, Oktober 1998 ist von K. Sadek, M. Pereira, D.P. Brandt, A.M. Gole & A. Daneshpooy auf den Seiten 1257 bis 1264 eine Vorrichtung offenbart, die ebenfalls zwei Umrichterstationen aufweist, die jeweils einem Drehstromnetz zugeordnet sind und deren Umrichterventile über Induktivitäten mit dem jeweils zugeordneten Drehstromnetz verbunden sind. Dabei sind die Ventile verschiedener Umrichterstationen über Gleichspannungsleiter miteinander verbunden. Zwischen dem Drehstromnetz und den Induktivitäten sind Filtermittel vorgesehen, die auf die beim Um- richten entstehenden harmonischen Oberschwingungen der Nennfrequenz des Drehstromnetzes abgestimmt sind. Zur Begünstigung der Kommutierung des Stromes beim Wechselrichten von einer Phase des Drehstromnetzes auf die andere sind zwischen den Induktivitäten, die dort als Transformatoren realisiert sind, und den Umrichterventilen Kondensatoren in einer Reihenschaltung angeordnet.
Weitere gattungsgemäße Vorrichtungen sind beispielsweise in dem Buch von E. W. Kimbark „Direct Current Transmission", Band 1, erschienen bei Willey Inter Science, New York, 1971 beschrieben.
Figur 1 zeigt eine übliche gattungsgemäße Vorrichtung. Die dort gezeigte Vorrichtung weist einen ersten Umrichter 1 sowie einen zweiten Umrichter 2 auf. Jede Umrichter 1 und 2 verfügt über jeweils sechs Umrichterventile. Die Umrichterventile sind in einer Brückenschaltung angeordnet und über Transformatoren 3 und 4 mit den Phasen eines jeweils zugeordneten Drehstromnetzes 5 beziehungsweise 6 verbunden. Zur Rea- lisierung der Brückenschaltung sind jeweils zwei Umrichterventile mit jeweils einer Wicklung des Transformators 3 beziehungsweise 4 verbunden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Wicklungen der Transformatoren gleichstromsei- tig in einer elektrischen Dreiecksschaltung angeordnet. Wech- selstromseitig ist hingegen eine geerdete Sternschaltung vorgesehen. Zwischen den Drehstromnetzen 5 und 6 und den diesen zugeordneten Transformatoren 3 und 4 sind jeweils Filtermittel 7 in Parallelschaltung zum Drehstromnetz 5 beziehungsweise 6 angeordnet. Die Filtermittel 7 sind auf die beim Um- oder Wechselrichten auftretenden Oberschwingungen der jeweiligen Nennfrequenz der Wechselströme abgestimmt und dienen ferner der Blindleistungskompensation. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Umrichter 1 zum Gleichrichten eingerichtet, wobei der Umrichter 2 zum Wechselrichten vorgesehen ist. Zwischen den Umrichtern 1 und 2 fließt Gleichstrom über Gleichstromleitungen 8. Eine Glättungsdrossel 9 ist zum Glätten des ansonsten pulsförmigen Gleichstroms eingerichtet.
Figur 2 verdeutlicht die beim Wechselrichten des Gleichstromes entstehende Kommutierung des Stromes. Bei den Umrichterventilen 2a+ bis 2c_ des Umrichters 2 handelt es sich um netzgeführte Umrichterventile, die synchron zum Drehstrom gezündet werden. Im Zeitpunkt, in dem in einem Leiterabschnitt Ll im Verhältnis zu den Leiterabschnitten L2 und L3 die Spannung am größten ist, befindet sich das Umrichterventil 2a+ somit in seiner den Stromfluss ermöglichenden Durchlassstellung, wohingegen alle anderen Umrichterventile 2b+ bis 2c+ sich in ihrer Sperrstellung befinden. Übersteigt die Spannung des Leiterabschnittes L2 diejenige Leiterabschnittes Ll, wird das Umrichterventil 2b gezündet. In dem zu dem in Figur 2 verdeutlichten Zeitpunkt sind beide Umrichterventile 2a+ und 2b+ in ihrer Durchlassstellung, so dass der in Figur 2 durch die Pfeile angedeutete Kommutierungsstrom zwischen den Leiterabschnitten Ll und L2 fließt. Der dabei auftretende Hauptstrom ist in Figur 2 etwas dicker eingezeichnet. Die Zeitdauer, in der beide Ventile 2a+ und 2b+ gleichzeitig in leitendem Zustand sind, wird üblicherweise als Kommutierungswinkel μ bezeichnet, μ sollte idealerweise möglichst klein sein, da mit zunehmender Kommutierungsdauer die von dem Wechselrichter 2 verbrauchte Blindleistung ansteigt. Darüber hinaus verringert sich die Zeitdauer des effektiven Kommutierungswinkels eines Umrichterventils, wie nachfolgend noch genauer beschrieben werden wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die einen kleinen Kommutierungswinkel aufweist und gleichzeitig kostengünstig ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die Filtermittel zumindest teilweise als zwischen dieümrichter und die Induktivitäten geschaltete Kommutierungsfilter realisiert sind, die parallel zum dem Umrichter jeweils zugeordneten Drehstromnetz geschaltet sind und wenigstens einen Kondensator aufweisen, der eine Kommutierung des übertragenen Stromes von einer Phase des jeweiligen Drehstromnetzes auf die nächste begünstigt .
Erfindungsgemäß dienen die üblicherweise lediglich zur Filterung von Oberschwingungen und zur Blindleistungskompensation vorgesehenen Filtermittel darüber hinaus als Kommutierungshilfe, um den Kommutierungswinkel sowohl beim Gleichrichterais auch beim Wechselrichterbetrieb der Vorrichtung möglichst klein zu halten. Aus diesem Grunde sind die Filtermittel nicht, wie im Stand der Technik üblich, zwischen dem Drehstromnetz und der jeweils zugeordneten Induktivität, sondern zwischen der Induktivität und dem zugeordneten Umrichter angeordnet. Mit anderen Worten sind die Filtermittel in Richtung des Leistungsflusses den Umrichterventilen unmittelbar nachgeschaltet und dienen daher erfindungsgemäß sowohl zum Dämpfen von Oberschwingungen der Nennfrequenz des Drehstromnetzes und zur Blindleistungskompensation als auch zum Verringern des Kommutierungswinkels der Vorrichtung und ermöglichen somit eine Verringerung der von den Umrichterventilen verbrauchten Blindleistung. Die jeweils zwischen einer Induktivität und einem Umrichter, der dieser Induktivität zugeordnet ist, angeordneten Filtermittel werden daher hier als Kommutierungsfilter bezeichnet. Die Kommutierungsfilter weisen neben wenigstens einer Spule wenigstens einen Kondensator auf und sind in Parallelschaltung zum jeweiligen Drehstromnetz angeschlossen.
Vorteilhafterweise ist der Kondensator des Kommutierungsfilters direkt, also unmittelbar, an einen auf Hochspannungspotential befindlichen Leiterabschnitt der Vorrichtung angeschlossen. Auf Grund des Spannungsabfalls an dem Kondensator können die übrigen Bauteile des Filters für geringere Spannungen ausgelegt sein, so dass sich weitere Kostenvorteile ergeben.
Als Induktivitäten zum Anschluss an das zugeordnete Drehstromnetz kommen beispielsweise Spulen in Betracht, die bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung jeweils in Reihenschaltung in einer Phase des Drehstromnetzes angeordnet sind.
Vorteilhafterweise sind die Induktivitäten jedoch als Transformatoren realisiert. Die Wicklungen der Transformatoren können beliebig verschaltet sein. So sind beispielsweise die galvanisch mit den Umrichterventilen verbundenen Wicklungen des Transformators in einer Dreiecksschaltung miteinander verbunden, während die galvanisch mit dem Wechselstromnetz verbundenen Wicklungen des Transformators in einer Sternschaltung angeordnet sind. Abweichend hiervon sind sowohl die gleichstromseitigen Wicklungen als auch die wechselstromsei- tigen Wicklungen des Transformators in einer Sternschaltung miteinander verbunden. Die Sternschaltungen können geerdet oder ein schwimmendes isoliertes Potential aufweisen. Dies gilt für alle Sternschaltungen von Wicklungen gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung. Auch Transformatoren, deren Wicklungen ausschließlich über eine Dreiecksschaltung miteinander verbunden sind, sind erfindungsgemäß verwendbar.
Vorteilhafterweise sind sämtliche Filtermittel als Kommutierungsfilter realisiert und zwischen den Umrichterventilen und den Induktivitäten angeordnet. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung entfällt die Notwendigkeit, neben den Kommutierungsfiltern noch weitere Filter vorzusehen, so dass die Kosten der Vorrichtung noch weiter herabgesetzt sind.
Vorteilhafterweise sind die Kommutierungsfilter einfach abgestimmte Kommutierungsfilter. Solche einfach abgestimmten Kommutierungsfilter bestehen beispielsweise aus einer Reihenschaltung eines Kondensators und einer Spule.
Zweckmäßigerweise sind die Kommutierungsfilter mehrfach abgestimmte Kommutierungsfilter. Solche mehrfach abgestimmten Kommutierungsfilter bestehen beispielsweise aus einer Reihenschaltung eines Kondensators sowie einer diesem bezüglich des Hochspannungspotentials nachgeschalteten Induktivität, die wiederum in Reihe zu einem Parallelschwingkreis geschaltet sind. Dabei besteht der Parallelschwingkreis aus einem Kondensator, der parallel zu einer Spule angeordnet ist. Der Parallelschwingkreis weist zweckmäßigerweise darüber hinaus einen ohmschen Widerstand auf, der parallel zur Spule und zum Kondensator des Parallelschwingkreises geschaltet ist.
Die aus Kondensator und Spule bestehende Reihenschaltung ist bei einer Variante mit mehreren Resonanzschwingkreisen in Reihe geschaltet. Die vorgenommene Aufzählung von Schaltungsmöglichkeiten der Kommutierungsfilter ist keinesfalls abschließend und dient lediglich zur Verdeutlichung der Vielzahl von Möglichkeiten für die Ausgestaltung des oder der Kommutierungsfilter .
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Weiterentwicklung weisen die Kommutierungsfilter einen Schalter auf. Mit Hilfe des Schalters kann das Kommutierungsfilter an bestimmte Netzsituationen angepasst werden. Durch den Schalter ist es beispielsweise möglich, ein einfach abgestimmtes Filter zusätzlich anzuschließen.
Vorteilhafterweise sind die Kommutierungsfilter, die einem gemeinsamen Drehstromnetz zugeordnet sind, in einer Dreiecksschaltung oder in einer ungeerdeten Sternschaltung angeordnet. Aufgrund dieser Dreiecksschaltung sind die Kommutierungsfilter nicht geerdet, sondern weisen ein freies Potential auf. Entsprechendes gilt für eine Verbindung der Kommutierungsfilter über eine nicht geerdete Sternschaltung.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleichwirkende Bauteile mit gleichem Bezugszeichen versehen sind und wobei
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik zeigt,
Figur 2 die beim Kommutieren auftretenden Stromwege auf der Wechselrichterseite der Vorrichtung gemäß Figur 1 zeigt,
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Kommutierungsventilen zeigt,
Figur 4 die beim Kommutieren auftretenden Stromwege bei einer Vorrichtung gemäß Figur 3 verdeutlicht,
Figur 5A die durch die jeweiligen Umrichterventile fließenden Ströme einer Vorrichtung gemäß Figur 1 oder 2 zeigt,
Figur 5B die durch die jeweiligen Umrichterventile fließenden Ströme einer Vorrichtung gemäß Figur 3 oder 4 zeigt,
Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt,
Figur 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kommutierungsfilters zeigt,
Figur 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kommutierungsfilters zeigt, Figur 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt,
Figur 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt,
Figur 11 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt,
Figur 12 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt und
Figur 13 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.
Figur 1 zeigt eine vorbekannte Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik, die bereits weiter oben beschrieben wurde. Dies gilt entsprechend für Figur 2.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich die Wechselrichterseite der Vorrichtung gezeigt ist. Es sei allgemein darauf hingewiesen, dass bei sämtlichen Zeichnungen dieser Anmeldung durch die schwarzen Linien Leiter dargestellt sind. Durch sich kreuzende Linien ist keineswegs eine leitende Verbindung zwischen den Leitern verdeutlicht. Eine leitende Verbindung eines Leiter ist jedoch durch eine Linie verdeutlicht, die an einer Linie oder einem Bauteil beginnt oder die an einem Bauteil oder einer anderen Linie endet. Auch in Figur 3 wird aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich das wechselseitige Ende der Vorrichtung 1 gezeigt, die daher nur teilweise in Figur 3 verdeutlicht ist. Zu erkennen ist der Wechselrichter 2 mit den Umrichterventilen 2a+, 2b+, 2c+, 2a_, 2b_, 2c_. Die Umrichterventile 2a+, 2b+, 2c+ sind mit der oberen Gleichstromleitung 8 verbunden, die sich auf einem positiven Hochspannungspotential von +500 kV befindet. Die in Figur 3 unten dargestellten Umrichterventile 2a_, 2b_, 2c_ sind hingegen mit der unteren Gleichstromleitung 8 verbunden, die sich auf einem negativen Potential von -500 kV befindet. Bei fehlenden Zündsignalen befinden sich die Umrichterventile in einer Sperrstellung, in der ein Stromfluss durch die Umrichterventile 2a+ bis 2c_ unterbrochen ist. Durch Zünden des Umrichterventils 2a+ oder 2a_ wird dieses in seine Durchlassstellung überführt, in der ein Stromfluss über das Umrichterventil und somit durch einen Leiterabschnitt Ll ermöglicht ist, der über den zweiten Transformator 4 mit dem Drehstromnetze gekoppelt ist. Entsprechendes gilt für die Umrichterventile 2b+, 2b_ und 2c+ und 2c_. Die über die Leiterabschnitte L2 beziehungsweise L3 mit dem Drehstromnetz 6 gekoppelt sind.
Zur Verkürzung des Kommutierungswinkels μ sind die Leiterabschnitte Ll, L2, L3 jeweils mit einem Kommutierungsfilter 10 verbunden, die zusammen eine Kommutierungsfiltereinheit 11 ausbilden. Zwischen dem zweiten Transformator 4 und dem zweiten Drehstromnetz 6 sind ferner übliche Filter zur Dämpfung von Oberschwingungen der Nennfrequenz des Wechselstromnetzes vorgesehen, die beim Wechselrichten des Gleichstromes durch den Wechselrichter 2 auftreten. Sowohl die Kommutierungsfilter 10 als auch die üblichen Filter 7 sind zur Kompensation von Bindleistung vorgesehen. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel umfassen die Filtermittel übliche Filter 7 als auch Kommutierungsfilter 10, die elektrisch zwischen dem Transformator 4 und dem Wechselrichter 2 geschaltet sind.
Die Kommutierungsfilter 10 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus identischen Bauteilen aufgebaut, nämlich jeweils aus einem Kondensator 12 sowie einer Spule 13, die in Reihenschaltung zueinander angeordnet sind. Dabei ist die aus dem Kondensator 12 und der Spule 13 bestehende Reihenschaltung über den Kondensator mit dem jeweiligen Leiterabschnitt Ll, L2 oder L3 verbunden, wobei die Kommutierungsfilter 10 der Filtereinheit 11 miteinander in einer Dreiecksschaltung verbunden sind.
Die Wirkung des Kommutierungsfilters 10 ist in Figur 4 verdeutlicht, in der auch die bei der Kommutierung auftretenden Stromwege aufgezeigt sind, wobei der Hauptweg des Kommutierungsstromes mit dickeren Pfeilen und Linien gekennzeichnet ist .
In Figur 4 sind die Umrichterventile 2a+ und 2b+ gezündet, wobei die Phase 6b gegenüber der Phase 6a ein hinsichtlich des Stromflusses vom Wechselrichter 2 zum zweiten Drehstromnetz 6 günstigeres Wechselspannungspotential aufweist. So ist das Wechselspannungspotential des Leiterabschnittes L2 beispielsweise größer als dasjenige des Leiterabschnittes Ll, wobei ersteres mit zunehmender Zeitdauer abfällt. Somit bewirkt im Wesentlichen der zuvor mit einem höheren Potential aufgeladene Kondensator 12, der mit der Spule 13 zwischen den Leiterabschnitten Ll und L2 angeschlossen ist, ein schnelles Absinken des Stromflusses durch das Umrichterventil 2a+ unterhalb des Haltestromes des Umrichterventils 2a+, so dass dieses schneller von der Durchlassstellung in seine Sperr- Stellung überführt wird und auf diese Weise ein kürzerer Kommutierungswinkel erreicht ist.
Die Figuren 5A und 5B verdeutlichen die Vorteile der Erfindung anhand der über die Leiterabschnitte Ll, L2 und L3 fließenden Ströme, wobei der über den Leiterabschnitt Ll fließende Strom mit Vierecken, der über den Leiterabschnitt L2 fließende Strom mit Kreisen und der über den Leiterabschnitt L3 fließende Strom mit Dreiecken gekennzeichnet ist. Auf der Ordinate 14 sind die Ströme in Kiloampere, auf der Abszisse 15 die Zeit in Sekunden aufgetragen.
Der in Figur 5A dargestellte Stromverlauf entspricht einer Computersimulation einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik, die in den Figuren 1 und 2 verdeutlicht ist. Im Zeitpunkt t=0 fließt im Leiterabschnitt L3 ein positiver und im Leiterabschnitt Ll ein negativer Strom. Der Strom im Leiterabschnitt L2 ist in diesem Zeitpunkt gleich Null. Aufgrund der Phase der Spannungen am Drehstromnetz 6 weist der Leiterabschnitt L2 zum Zeitpunkt tiein bezüglich des Leiterabschnittes Ll günstigeres Potential für den Stromfluss auf. In diesem Zeitpunkt i wird das Umrichterventil 2b- gezündet. Aufgrund des günstigeren Potentials im Leiterabschnitt L2 kommt es zu einem Stromanstieg im Leiterabschnitt L2, wohingegen der Stromfluss im Leiterabschnitt Ll in gleichem Maße verringert wird. Schließlich sinkt der Strom durch das Umrichterventil 2b_ unter dessen Haltestrom, so dass dieses im Zeitpunkt t2 in seine Sperrstellung überführt wird. Die Zeitdauer zwischen ti und t2 wird als Kommutierungswinkel μbezeichnet .
Der Stromverlauf durch die Leiterabschnitte Ll, L2 und L3 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß der Figur 3 oder 4 ist in Figur 5B verdeutlicht. Es ist erkennbar, dass aufgrund des Einflusses der Kommutierungsfilter 10 eine wesentlich kürzere Kommutierungszeit und somit ein kleinerer Kommutierungswinkel μ bereitgestellt ist.
Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Kommutierungsfilter 10 der Filtereinheit 11 dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel entsprechend aus einem Kondensator 12 sowie einer Spule zusammengesetzt sind. Die Kommutierungsfilter sind jedoch nicht in einer Dreiecksschaltung, sondern in einer Sternschaltung miteinander verbunden, wobei die Sternschaltung nicht geerdet ist. Die Verbindung der Kommutierungsfilter 10 gemäß Figur 6 ist zu derjenigen, die in Figur 3 gezeigt ist, elektrisch äquivalent, so dass sich die gleiche bereits beschriebene Wirkung einstellt.
Bei der aus Kondensator 12 und Spule 13 bestehenden Reihenschaltung, aus der der Kommutierungsfilter 10 gemäß Figur 6 im Wesentlichen besteht, handelt es sich um ein so genanntes einfach abgestimmtes elektrisches Filter, das bei einer Resonanzfrequenz des Kommutierungsfilters 10, die sich aus der Kapazität des Kondensators und der Induktivität der Spule bestimmt, eine herabgesetzte Impedanz aufweist, so dass Ströme mit Frequenzen, die dieser Resonanzfrequenz entsprechen, wirksam aus dem Leiterabschnitt Ll, L2 beziehungsweise L3 abgesaugt werden.
Figur 7 zeigt ein Kommutierungsfilter 10, das einem mehrfach abgestimmten Filter entspricht, so dass die Impedanz bei mehreren Frequenzen und somit mehrere Oberschwingungen wirksam aus den Leiterabschnitten abgesaugt werden können. Der Aufbau und die Wirkungsweise mehrfach abgestimmter Filter sind dem Fachmann bestens bekannt, so dass an dieser Stelle hierauf nicht eingegangen wird. Statt dessen wird auf die Veröffentlichung in CIGRE „Guide to the Specification and Design Evaluation of AC Filters for HVDC Systems" der Arbeitsgruppe, 14.30 aus dem Jahr 1999 verwiesen, die durch diese Bezugnahme Teil des Offenbarungsgehalts dieser Anmeldung sein soll.
Das in Figur 7 dargestellte Kommutierungsfilter 10 ist aus mehreren Filterelementen 16, 17 und 18 zusammengesetzt, wobei die Filterelemente 16 und 17 identisch aufgebaut und dreifach abgestimmte Filter sind. Das Filterelement 18 entspricht hingegen einem zweifach abgestimmten Filter. Die Filterelemente 16, 17 und 18 sind in Parallelschaltung zueinander geschaltet., so dass der Kommutierungsfilter 10 insgesamt auf acht Frequenzen, also Oberschwingungen, die beim Wechselrichten der Gleichspannung durch den Wechselrichter 2 entstehen, abgestimmt ist. Neben der reinen Dämpfung von Oberschwingungen ist das in Figur 7 gezeigte Kommutierungsfilter 10 zur Kompensation von Blindleistung vorgesehen, die ebenfalls durch das Wechselrichten oder Gleichrichten des Stromes hervorgerufen wird.
Figur 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kommutierungsfilters 10, der neben den Filterelementen 16, 17 und 18 gemäß der Figur 7 ein weiteres Filterelement 19 aufweist, das über einen Schalter 20 zu- beziehungsweise abgeschaltet werden kann. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist eine Steuerung der Eigenschaften des Kommutierungsfilters 10 durch Öffnen und Schließen des Schalters 20 ermöglicht.
Figur 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin*- dungsgemäßen Vorrichtung in einer übersichtlichen Darstellung, wobei auf die Darstellung der einzelnen Phasen der Drehstromnetze 5 und 6 verzichtet wurde. Die einzelnen Phasen sind jedoch durch die drei Schrägstriche auf den Leitungen angedeutet. Bei dem in Figur 9 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Drehstromnetz 5 über einen ersten Transformator 3 mit dem Gleichrichter 1 verbunden. Der Gleichrichter 1 ist weiterhin über Gleichstromleitungen 8 mit dem Wechselrichter 2 verbunden, wobei in der oberen Gleichstromleitung 8 zwei Glättungsdrosseln 9 vorgesehen sind. Der Wechselrichter 2 ist geerdet und über den zweiten Transformator 4 mit dem zweiten Drehstromnetz 6 verbunden. Zwischen dem ersten Transformator 3 und dem Gleichrichter 1 und zwischen dem Wechselrichter 2 und dem zweiten Transformator 4 sind jeweils Filtereinheiten 11 angeschlossen, die aus jeweils drei Kommutierungsfiltern 10 bestehen, die in Figur 9 aus Gründen der Übersichtlichkeit figürlich nicht dargestellt sind. Es ist erkennbar, dass neben den Kommutierungsfiltern der Filtereinheiten 11 keine weiteren Filtereinheiten zur Dämpfung von Oberschwingungen der Nennfrequenz der Drehströme oder zur Kompensation von Blindleistungen vorgesehen sind. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird durch einen einfachen Anschluss der Kommutierungs- filter an die Klemmen der Gleich- bzw. Wechselrichter somit eine Kommutierung als auch eine Dämpfungs- und Kompensationswirkung bereitgestellt.
Figur 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, ,wobei jedoch die Glättungsdrosseln 9 symmetrisch auf die beiden Gleichstromleitungen 8 verteilt sind. Ferner ist weder der Gleichrichter 1 noch der Wechselrichter 2 geerdet.
Figur 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, das im Wesentlichen dem in Figur 10 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht, wobei jedoch das erste Dreh- Stromnetz 5 nicht über einen Transformator, sondern über eine Kommutierungsdrossel 21 als Induktivität mit dem ersten Drehstromnetz 5 verbunden ist.
Figur 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die zur Verbindung von drei Drehstromnetzen 5, 6 und 22 vorgesehen ist. Das dritte Drehstromnetz 22 ist über einen dritten Transformator 23 mit einem Gleichrichter 24 verbunden, der dem Umrichter 1 entsprechend verschaltet ist. Zwischen dem dritten Transformator 23 und dem zweiten Wechselrichter 24 ist eine Kommutierungsfilter aufweisende Filtereinheit 11 angeschlossen.
Bei den bisher gezeigten Vorrichtungen zur Hochspannungsgleichstromübertragung handelt es sich um so genannte 6- Pulsvorrichtungen, mit denen sechs Kommutierungen des Stromwegs wie oben beschrieben durch die Umrichterventile innerhalb einer Schwingungsperiode des Drehstromnetzes durchführbar sind.
In Figur 13 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Bei dieser Vorrichtung handelt es sich um eine so genannte Zwölfpulsanlage, wobei zwei Umrichter 25 und 26 mit jeweils sechs Umrichterventilen vorgesehen sind, die - wie zuvor beschrieben - miteinander verschaltet sind. Die Umrichter 25 und 26 sind mit einem Transformator 27 verbunden, der jeweils drei den Umrichtern 25 beziehungsweise 26 zugeordnete Transformatorwindungen 28 und 29 aufweist, die mit Transformatorwindungen 30 gekoppelt sind, die dem Wechselspannungsnetz 5 zugeordnet sind. Dabei sind die Transformatorwindungen 28 in einer Dreiecksschaltung, die Transformatorwindungen 29 hingegen in einer nicht geerdeten Sternschaltung miteinander verbunden, wobei die drehstromsei- tigen Transformatorwindungen 30 in einer geerdeten Sternschaltung angeordnet sind. Eine entsprechende Anordnung ergibt sich an der dem zweiten Drehstromnetz 6 zugewandten Seite der Vorrichtung, das über einen Transformator 27 an die Umrichter 31 und 32 angekoppelt ist. An den den jeweiligen Umrichter 25, 26, 31 beziehungsweise 32 mit den Transformatorwindungen 28 beziehungsweise 29 verbindenden Leiterabschnitten sind jeweils Filtereinheiten 11 mit Kommutierungsfiltern vorgesehen, die den Kommutierungswinkel μ herabsetzen. Zwischen dem Transformator 27 und dem zweiten Drehstromnetz 6 sind ferner übliche elektrische Filter 7 vorgesehen, welche die Kommutierungsfilter 11 hinsichtlich der Blindleistungskompensation und der Dämpfung von Oberschwingungen ergänzen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Übertragen einer elektrischen Leistung zwischen Drehstromnetzen (5,6) mittels Hochspannungsgleichstrom mit Umrichtern (1,2,25,31,32), die zündbare Umrichterventile (2a+-2c_) aufweisen und jeweils einem Drehstromnetz (5,6) zugeordnet sind, wobei die Umrichterventile (2a+-2c_) jedes Umrichters (1,2,25,31,32) über Induktivitäten (3,4,21) mit dem zugeordneten Drehstromnetz und über Gleichstromleiter (8) mit den Umrichterventilen (2a+-2c_) der anderen Umrichter (1,2,25,31,32) verbunden sind, mit wenigstens einer Glättungsdrossel (9), die mit einem der Gleichstromleiter (8) verbunden ist, und mit Filtermittel zum Unterdrücken harmonischer Oberschwingungen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Filtermittel zumindest teilweise als zwischen die Umrichter (1,2,25,31,32) und die Induktivitäten (3,4,21) geschaltete Kommutierungsfilter (10) realisiert sind, die parallel zum dem dem Umrichter (1,2,25,31,32) jeweils zugeordneten Drehstromnetz (5,6) geschaltet sind und wenigstens einen Kondensator (12) aufweisen, der eine Kommutierung des übertragenen Stromes von einer Phase (6a, 6b, 6c) des jeweiligen Drehstromnetzes (5,6) auf die nächste begünstigt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Induktivitäten als Transformatoren (3,4) realisiert sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sämtliche Filtermittel als Kommutierungsfilter (10) realisiert und zwischen den Umrichterventilen ( (2a+-2c_) und den Induktivitäten (3,4,21) angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kommutierungsfilter (10) einfach abgestimmte Kommutierungsfilter sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kommutierungsfilter (10) mehrfach abgestimmte Kommutierungsfilter sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kommutierungsfilter (10) einen Schalter (20) aufweisen.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kommutierungsfilter (10), die einem gemeinsamen Drehstromnetz zugeordnet sind, in einer Dreiecksschaltung oder in einer ungeerdeten Sternschaltung angeordnet sind.
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