Beschreibung description
Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Energie zwischen VersorgungsnetzenDevice for the transmission of electrical energy between supply networks
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Übertragung elektrischer Energie zwischen mehrphasigen Versorgungsnetze .The invention relates to a device and a method for transmitting electrical energy between multiphase supply networks.
Eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren sind beispielsweise in dem Artikel von Robert Rudervall et al . , ABB Power Systems, Schweden, mit dem Titel „High Voltage Direct Current (HVDC) Transmission Systems Technology Review Paper" bekannt, der im Internet unter der Adresse http: //www.worldbank.org/html/fpd/em/transmission/technology_ ABB.pdf veröffentlicht ist. Der Artikel beschäftigt sich mit der so genannten Hochspannungsgleichstromübertragung, bei der ein Gleichspannungskreis Wechselstrom führende Energieverteilungsnetze miteinander verbindet. Dabei sind Umrichterstatio- nen mit dem jeweiligen Drehspannungsnetz verbunden und dienen zum Gleich- oder Wechselrichten des Stromes . In den Umrichterstationen sind Leistungshalbleiterventile aufgestellt, die in Brückenschaltungen angeordnet sind, so dass eine Gleichrichtung oder Wechselrichtung des Stromes ermöglicht ist.Such a device and such a method are described, for example, in the article by Robert Rudervall et al. , ABB Power Systems, Sweden, with the title "High Voltage Direct Current (HVDC) Transmission Systems Technology Review Paper", which is available on the Internet at http://www.worldbank.org/html/fpd/em/transmission/ technology_ ABB.pdf The article deals with the so-called high-voltage direct current transmission, in which a direct voltage circuit connects alternating current-carrying energy distribution networks. In this case, converter stations are connected to the respective three-phase network and serve to rectify or convert the current. In the converter stations Power semiconductor valves are installed, which are arranged in bridge circuits, so that rectification or alternation of the current is made possible.
Durch den Einsatz so genannter selbstgeführter Leistungshalbleiter, die ein- und ausgeschaltet und mit einer Taktfrequenz im Kilohertzbereich getaktet werden können, ist auch die Stromversorgung so genannter Inselnetze ermöglicht, die keine eigene Energiequelle zum Kommutieren des Stromes beim Wechselrichten aufweisen.
Der eingangs genannten Vorrichtung und dem eingangs genannten Verfahren haftet der Nachteil an, dass der Einsatz zahlreicher selbstgeführter Leistungshalbleiter mit hohen elektrischen Verlusten verbunden ist und hohe Anforderungen an die Regelung der Vorrichtung stellt. Ferner ist es notwendig, im Gleichspannungskreis Energiespeicher vorzusehen, die ebenfalls zum Kostenaufwand beitragen.The use of so-called self-guided power semiconductors, which can be switched on and off and clocked at a clock frequency in the kilohertz range, also enables the power supply of so-called island grids, which do not have their own energy source for commutating the current during the inverter. The device and the method mentioned at the outset have the disadvantage that the use of numerous self-guided power semiconductors is associated with high electrical losses and places high demands on the control of the device. Furthermore, it is necessary to provide energy stores in the DC voltage circuit, which also contribute to the cost.
Aus der DE 44 39 760 AI ist ein Direktumrichter bekannt ge- worden. Der Direktumrichter ist aus fremdgeführten Leistungshalbleiterventilen aufgebaut und dient zum Einstellen der Antriebsfrequenz eines Elektromotors. Dabei ist der Direktumrichter an ein energiespeisendes Versorgungsnetz angeschlossen.A direct converter has become known from DE 44 39 760 AI. The direct converter is made up of externally operated power semiconductor valves and is used to set the drive frequency of an electric motor. The direct converter is connected to an energy supply network.
Aus der DE 32 13 778 AI ist eine Netzkupplung zum Austausch elektrischer Energie zwischen einem Dreiphasennetz höherer Frequenz und einem Einphasennetz niedriger Frequenz bekannt. Die dort gezeigte Netzkupplung weist einen an ein Versor- gungsnetz angeschlossenen Direktumrichter auf, der aus dreiFrom DE 32 13 778 AI a network coupling for the exchange of electrical energy between a three-phase network of higher frequency and a single-phase network of low frequency is known. The network coupling shown there has a direct converter connected to a supply network, which consists of three
Sechspulsbrückenschaltungen zusammengesetzt ist, die in einer Sternschaltung miteinander verbunden sind. Einphasige Netze mit im Vergleich zu einer Nennfrequenz von 50 Hertz niedrigen Frequenzen dienen in der Regel zum Antrieb schienengeführter Fahrzeuge.Six-pulse bridge circuits are composed, which are interconnected in a star connection. Single-phase networks with frequencies that are low compared to a nominal frequency of 50 Hertz are usually used to drive rail-guided vehicles.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, die kostengünstig sind und mit geringen Verlusten zuverlässig arbei- ten.The object of the invention is to provide a device and a method of the type mentioned at the outset which are inexpensive and work reliably with little loss.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einer Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Energie zwischen mehrphasigen Ver-
sorgungsnetzen mit den Versorgungsnetzen jeweils zugeordneten Anschlussterminals, die über Fernverbindungsleitungen miteinander verbunden sind, wobei wenigstens einem Anschlussterminal ein frequenzuntersetzender Direktumrichter nachgeschaltet ist .The invention solves this problem with a device for transmitting electrical energy between multiphase Supply networks with the connection terminals respectively assigned to the supply networks, which are connected to one another via long-distance connection lines, a frequency-reducing direct converter being connected downstream of at least one connection terminal.
Die Erfindung löst die Aufgabe ferner durch ein Verfahren zum Übertragen elektrischer Energie zwischen mehrphasigen Versorgungsnetzen, bei dem eine erste Versorgungsnennfrequenz eines ersten Versorgungsnetzes unter Gewinnung einer niedrigen Ü- bertragungsfrequenz herabgesetzt wird und die elektrische E- nergie als Wechselstrom mit der Übertragungsfrequenz mittels Fernverbindungsleiter zu den anderen Versorgungsnetzen übertragen wird.The invention further solves the problem by a method for transmitting electrical energy between multiphase supply networks, in which a first nominal supply frequency of a first supply network is reduced while obtaining a low transmission frequency and the electrical energy as alternating current with the transmission frequency by means of a long-distance connection conductor to the others Supply networks is transmitted.
Erfindungsgemäß werden Versorgungsnetze nicht mehr, wie im Stand der Technik üblich, direkt oder über einen Gleichstromzwischenkreis miteinander verbunden. Vielmehr wird durch den Einsatz eines Direktumrichters die Frequenz der Wechselspan- nung sowie des Wechselstromes um wenigstens 30% herabgesetzt. Die elektrische Energie wird erfindungsgemäß in Wechselstrom übertragen. Hierzu sind mehrere, beispielsweise drei, Fernverbindungsleiter erforderlich. Aufgrund der gegenüber üblichen Drehspannungsfrequenzen von 50 oder 60 Hertz niedrigeren Übertragungsfrequenz kann eine wesentlich größere Entfernung zwischen dem Direktumwandler und den im elektrischen Leis- tungsfluss nachgeschalteten Anschlussterminals ohne zusätzliche Blindleistungskompensation überbrückt werden. Bei größeren Entfernungen ist zwar auch bei der erfindungsgemäßen Vor- richtung eine Blindleistungskompensation erforderlich. Diese ist jedoch aufgrund der niedrigeren Übertragungsfrequenz mit einem geringeren Aufwand verknüpft . Im Vergleich zu einer Ü- bertragung mit einer Frequenz von 50 oder 60 Hertz ist somit
erfindungsgemäß eine kostengünstigere Vorrichtung und ein kostengünstigeres Verfahren bereitgestellt. Erfindungsgemäß weist der Direktumrichter einen mehrphasigen Ausgang auf. Jeder Phase des Ausgangs des Direkumrichters ist eine Fernver- bindungsleitung zugeordnet .According to the invention, supply networks are no longer connected to one another directly or via a DC intermediate circuit, as is customary in the prior art. Rather, the frequency of the alternating voltage and alternating current is reduced by at least 30% by using a direct converter. According to the invention, the electrical energy is transmitted in alternating current. This requires several, for example three, long-distance connection conductors. Due to the transmission frequency, which is lower than the usual three-phase voltage frequencies of 50 or 60 Hertz, a much larger distance can be bridged between the direct converter and the connection terminals downstream in the electrical power flow without additional reactive power compensation. At greater distances, reactive power compensation is indeed also required in the device according to the invention. However, this is linked to less effort due to the lower transmission frequency. In comparison to a transmission with a frequency of 50 or 60 Hertz is thus According to the invention, a less expensive device and a less expensive method are provided. According to the invention, the direct converter has a multi-phase output. A remote connection line is assigned to each phase of the output of the direct converter.
Zweckmäßigerweise ist jeder Direktumrichter, beispielsweise einer, einem Anschlussterminal unmittelbar nachgeschaltet. Im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen und Verfahren der Hochspannungsgleichstromübertragung ist der Einsatz von Stromrichtern vermieden. Dies führt zu erheblichen Einsparungen an Raum- und Gewichtsbedarf. Beispielsweise sind im Bereich eines Inselnetzes lediglich weniger komplexe Bauteile wie beispielsweise Transformatoren, Drosseln oder dergleichen vorzusehen. Die gesamte Leistungselektronik des Direktumrichters kann hingegen in der Nähe des Energie einspeisenden Versorgungsnetzes, beispielsweise auf Land, aufgestellt werden, wodurch die Wartung der Leistungselektronik erleichtert ist. Auch ist die Leistungselektronik des Direktumrichters keinen verschärften Umweltbedingungen ausgesetzt, wie diese beispielsweise auf Hochseeplattformen in Form einer salzhaltigen Umgebungsluft, Plattformschwankungen durch Seegang oder dergleichen anzutreffen sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist selbst gegenüber der klassischen, also netzgeführten, Hochspannungsgleichstromübertragung geringere Verluste auf, da nur ein Stromrichterterminal erforderlich ist. Dies gilt selbstverständlich umso mehr für Hochspannungsgleichstromübertragungen, bei denen selbstgeführte Leistungshalbleiter zum Einsatz gelangen. Darüber hinaus stellt die erfindungsgemäße Vorrichtung den Versorgungsnetzen induktive oder kapazitive Blindleistung zur Verfügung. Bei der Hochspannungs- gleichstromübertragung muss die Blindleistung bei Bedarf
durch Zusatzeinrichtungen wie Kompensatoren oder rotierende Maschinen bereitgestellt werden. Schließlich ist im Gegensatz zur Gleichstromübertragung erfindungsgemäß die Möglichkeit gegeben, mehrere Versorgungsnetze unter Einsatz eines einzi- gen Direktumrichters zu verbinden. Kurzschlussleistungen des speisenden 50 oder 60 Hertz-Versorgungsnetzes werden durch den Direktumrichter an das jeweilige Anschlussterminal weitergegeben, so dass gemäß der Erfindung in den jeweiligen Versorgungsnetzen auf bewährte Schutztechnik zurückgegriffen werden kann, selbst wenn diese einen hohen Kurzschlussstrom zum Auflösen der Schutzschalter erforderlich machen.Each direct converter, for example one, is expediently connected directly downstream of a connection terminal. In contrast to the known devices and methods of high-voltage direct current transmission, the use of converters is avoided. This leads to considerable savings in space and weight requirements. For example, only less complex components such as transformers, chokes or the like are to be provided in the area of an island network. The entire power electronics of the direct converter, on the other hand, can be set up in the vicinity of the power supply network, for example on land, which makes maintenance of the power electronics easier. The power electronics of the direct converter are also not exposed to any tougher environmental conditions, such as those found on ocean-going platforms in the form of salty ambient air, platform fluctuations due to swell or the like. The device according to the invention even has lower losses compared to classic, that is to say line-guided, high-voltage direct current transmission, since only one converter terminal is required. Of course, this applies all the more to high-voltage direct current transmissions that use self-guided power semiconductors. In addition, the device according to the invention makes inductive or capacitive reactive power available to the supply networks. With high-voltage direct current transmission, the reactive power must be used if necessary be provided by additional devices such as compensators or rotating machines. Finally, in contrast to direct current transmission, according to the invention there is the possibility of connecting a plurality of supply networks using a single direct converter. Short-circuit powers of the supplying 50 or 60 Hertz supply network are forwarded to the respective connection terminal by the direct converter, so that according to the invention, proven protection technology can be used in the respective supply networks, even if these require a high short-circuit current to release the circuit breaker.
Zweckmäßigerweise ist wenigstens ein Versorgungsnetz ein Inselnetz, das keine eigene Spannungsquelle aufweist. Es sei darauf hingewiesen, dass unter dem hier verwendeten Begriff Inselnetz solche Versorgungsnetze zu verstehen sind die im Wesentlichen keine eigenen Energieerzeuger aufweisen. Dies bedeutet jedoch auch, dass Inselnetze im Sinne der vorliegenden Erfindung auch über kleinere Energieerzeuger oder Span- nungsquellen verfügen können. Die von den gegebenenfalls im Inselnetz vorhandenen Energieerzeugern erzeugte Leistung ist jedoch keinesfalls ausreichend, um bei einem fremdgeführten Wechselrichter das Kommutieren des Stromes zu bewirken. Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung ist der Direktum- ■ richter ein Matrixumrichter. Matrixumrichter sind beispielsweise aus der DE 100 05 449 AI bekannt und weisen neun in einer Dreimaldreimalschaltermatrix angeordnete bidirektionale Leistungsschalter auf. Bei den Leistungsschaltern handelt es sich um im Kiloherzbereich taktbare selbstgeführte Leistungshalbleiter, wie beispielsweise IGTB's oder GTO's. Durch den Einsatz eines Matrixumrichters erhöhen sich die Regelungsmöglichkeiten bei der Energieübertragung.
Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung verfügt der Matrixstromrichter über bidirektionale Leistungs- halbleiter. Bidirektionale Leistungshalbleiter sind bei- spielsweise aus der DE 198 48 596 AI bekannt geworden.At least one supply network is expediently an island network which does not have its own voltage source. It should be pointed out that the term island network used here means supply networks which essentially do not have their own energy producers. However, this also means that island networks in the sense of the present invention can also have smaller energy generators or voltage sources. However, the power generated by the energy generators that may be present in the island grid is by no means sufficient to cause the commutation of the current in the case of an externally managed inverter. According to a further development of the invention, the direct converter is a matrix converter. Matrix converters are known, for example, from DE 100 05 449 AI and have nine bidirectional circuit breakers arranged in a three-times three-times switch matrix. The circuit breakers are self-controlled power semiconductors that can be clocked in the kilo-heart range, such as IGTB's or GTO's. The use of a matrix converter increases the control options for energy transmission. According to an expedient further development in this regard, the matrix converter has bidirectional power semiconductors. Bidirectional power semiconductors have become known, for example, from DE 198 48 596 AI.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung weist der Direktumrichter Thyristorventile in Brückenschaltungen auf. Thyristorventile zeichnen sich gegenüber selbstgeführten Leistungshalbleiterventilen, wie beispielsweise IGTB's oder GTO's, durch eine höhere Robustheit und geringere elektrische Verluste auf, so dass gemäß dieser Weiterentwicklung eine noch kostengünstigere und darüber hinaus wartungsfreundliche Vorrichtung bereitgestellt ist.According to an alternative embodiment of the invention, the direct converter has thyristor valves in bridge circuits. Thyristor valves are distinguished from self-guided power semiconductor valves, such as IGTB's or GTO's, by their greater robustness and lower electrical losses, so that this further development provides an even more cost-effective and, moreover, maintenance-friendly device.
Vorteilhafterweise weist der Direktumrichter sechspulsige Brückenschaltungen von Leistungshalbleiterventilen auf, die in einer Sternschaltung miteinander verbunden sind. Als Leistungshalbleiterventile sind auch hier Thyristorventile bevor- zugt . Jedoch können auch andere Leistungshalbleiterventile zum Einsatz gelangen. Durch die Sechspulsbrücken in Sternschaltung ist ein Direktumrichter mit einem dreiphasigen Ausgang bereitgestellt, der beispielsweise über drei Fernverbindungsleiter mit einem oder mehreren Anschlussterminals ver- bunden ist. Selbstverständlich kann auch ein anders aufgebauter Direktumrichter einen dreiphasigen Ausgang aufweisen.The direct converter advantageously has six-pulse bridge circuits of power semiconductor valves which are connected to one another in a star connection. Thyristor valves are also preferred as power semiconductor valves. However, other power semiconductor valves can also be used. The six-pulse bridges in star connection provide a direct converter with a three-phase output, which is connected to one or more connection terminals, for example, via three remote connection conductors. Of course, a differently constructed direct converter can also have a three-phase output.
Abweichend hiervon ist der Direktumrichter ein zwölfpulsiger Direktumrichter. Zwölfpulsige Direktumrichter sind als solche bekannt, so dass auf deren Aufbau und Verschaltung an dieserDeviating from this, the direct converter is a twelve-pulse direct converter. Twelve-pulse direct converters are known as such, so that their construction and connection to them
Stelle nicht eingegangen zu werden braucht . Durch die Verwendung eines zwölfpulsigen Direktumrichters können Rückwirkungen des Direktumrichters, wie beispielsweise durch die Di-
rektumrichtung auftretende Grundschwingungsblindleistung sowie die Erzeugung von harmonischen und interharmonischen 0- berschwingungen auf das speisende Versorgungsnetz stark herabgesetzt werden.Job does not need to be received. The use of a twelve-pulse direct converter can cause repercussions of the direct converter, such as rectification of the fundamental oscillation reactive power as well as the generation of harmonic and interharmonic 0-harmonics on the supply network are greatly reduced.
Vorteilhafterweise sind die Fernverbindungsleiter mittels wenigstens eines Transformators an die Anschlussterminals angeschlossen sind. Durch den Einsatz von Transformatoren ist eine von der Spannung des Energie speisenden Versorgungsnetzes und gegebenenfalls der Spannung der jeweils anderen Versorgungsnetze unabhängige Übertragungsspannung realisierbar. So kann die ÜbertragungsSpannung beispielsweise hoch ausgewählt werden, um bei gleicher Leistungsübertragung für geringere Ströme und folglich geringere Verluste zu sorgen. Der Einsatz mehrerer Transformatoren ermöglicht, verschiedene Versorgungsnetze mit unterschiedlichen Spannungen zu speisen oder Energie von Versorgungsnetzen mit unterschiedlicher Nennspannung in ein größeres Verbundnetz als Versorgungsnetz einzuspeisen.The remote connection conductors are advantageously connected to the connection terminals by means of at least one transformer. The use of transformers makes it possible to implement a transmission voltage which is independent of the voltage of the energy-supplying network and, if appropriate, the voltage of the respective other supply networks. For example, the transmission voltage can be selected high to ensure lower currents and consequently lower losses with the same power transmission. The use of several transformers enables different supply networks with different voltages to be fed or energy from supply networks with different nominal voltages to be fed into a larger network as a supply network.
Zweckmäßigerweise ist eines der oder sind mehrere Anschluss- terminals mittels eines Frequenzumrichters mit jeweils zugeordneten Fernverbindungsleitern verbunden. Durch den Frequenzumrichter wird die Frequenz der übertragenen Energie auf die gewünschte Nennfrequenz und beispielsweise 50 Hz oder 60 Hz erhöht .One or more of the connection terminals is expediently connected by means of a frequency converter to respectively assigned remote connection conductors. The frequency converter increases the frequency of the transmitted energy to the desired nominal frequency and, for example, 50 Hz or 60 Hz.
Die Fernverbindungsleiter sind beispielsweise übliche Freiluftleitungen .The trunk cables are, for example, conventional outdoor cables.
Abweichend hiervon sind die Verbindungsleiter Kabelleiter. Kabelleiter sind unterirdisch verlegbar. Dies ist beispiels-
weise dann vorteilhaft, wenn unter gegebenen Bedingungen kostengünstigere Freiluftleitungen nicht einsetzbar sind.Deviating from this, the connecting conductors are cable conductors. Cable ladders can be laid underground. This is for example it is advantageous if, under given conditions, less expensive outdoor cables cannot be used.
Zweckmäßigerweise sind die Fernverbindungsleiter Unterseeka- bei. Unterseekabel dienen beispielsweise zum Anschluss von Hochseeplattformen, also von Bohrinseln oder von im Meer angeordneten Windkraftanlagen, auf denen ein Versorgungsnetz zur Energieverteilung dient . Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Fernverbindungsleiter eine Länge von über 50 km auf. Ü- berschreiten die Fernverbindungsleiter diese Länge, rechnet sich der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem frequenzuntersetzenden Direktumrichter gegenüber der 50 oder 60 Hertz-Drehspannungsübertragung.The remote connection conductors are expediently submarine. Submarine cables are used, for example, to connect ocean-going platforms, i.e. drilling platforms or wind power plants arranged in the sea, on which a supply network is used for energy distribution. According to an advantageous embodiment of the invention, the long-distance connection conductors have a length of over 50 km. If the long-distance connection conductors exceed this length, the use of the device according to the invention with the frequency-reducing direct converter pays off in relation to the 50 or 60 Hertz three-phase voltage transmission.
Vorteilhafterweise ist eine Filterbank in Parallelschaltung zum Direktumrichter vorgesehen. Die Filterbank enthält beispielsweise aktive oder passive Filter, die auf Oberschwin- gungen abgestimmt sind, die durch den Direktumrichter erzeugt werden. Auf diese Weise ist eine negative Rückwirkung dieser OberSchwingungen in das speisende Versorgungsnetz vermieden.A filter bank in parallel with the direct converter is advantageously provided. The filter bank contains, for example, active or passive filters that are tuned to harmonics generated by the direct converter. In this way, a negative reaction of these harmonics in the supply network is avoided.
Zweckmäßigerweise ist eine Blindleistungskompensationsschal- tung in Parallelschaltung zum Direktumrichter vorgesehen.A reactive power compensation circuit is expediently provided in parallel with the direct converter.
Durch die Blindleistungskompensationsanlage wird eine ungewollte Netzbelastung im speisenden Versorgungsnetz durch Blindleistung vermieden.The reactive power compensation system prevents unwanted network load in the supplying supply network due to reactive power.
Vorteilhafterweise setzt der Direktumrichter die Frequenz desThe direct converter advantageously sets the frequency of the
Versorgungsnetzes um 50% bis 60% herab.
Auch durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine kostengünstige Alternative zum Verfahren gemäß der Hochspannungs- gleichstromübertragung bereitgestellt. Dies gilt im Hinblick auf Übertragungsstrecken über 50 km auch im Vergleich zur E- nergieübertragung mit Drehspannungen mit Frequenzen von 50 oder 60 Hertz.Supply network by 50% to 60%. The method according to the invention also provides an inexpensive alternative to the method according to the high-voltage direct current transmission. With regard to transmission distances over 50 km, this also applies in comparison to energy transmission with three-phase voltages with frequencies of 50 or 60 Hertz.
Gemäß einer zweckmäßigen Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens erhöht nach der Übertragung ein Frequenzum- richter die Frequenz der übertragenen Energie auf die gewünschte Nennfrequenz. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung wird für das Versorgungsnetz, dem der Frequenzumrichter zugeordnet ist, beispielsweise eine Drehspannung von 50 oder bei Bedarf 60 Hertz bereitgestellt.According to an expedient further development of the method according to the invention, after the transmission, a frequency converter increases the frequency of the transmitted energy to the desired nominal frequency. According to this advantageous further development, a three-phase voltage of 50 hertz or, if required, 60 hertz is provided for the supply network to which the frequency converter is assigned.
Zweckmäßigerweise beträgt die Übertragungsfrequenz 40% bis 50% der Versorgungsfrequenz.The transmission frequency is expediently 40% to 50% of the supply frequency.
Bei einer Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Versorgungsfrequenz mittels eines Direktumsetzers herabgesetzt, der Leistungshalbleiterventile aufweist. Wie bereits weiter oben beschrieben, wird zum Herabsetzen der Versorgungsfrequenz ein Matrixumrichter mit selbstgeführten Leistungshalbleiterventilen, wie IGTB's oder GTO's einge- setzt. Abweichend hiervon werden Thyristorventile in Brückenschaltungen verwendet .In a further development of the method according to the invention, the supply frequency is reduced by means of a direct converter which has power semiconductor valves. As already described above, a matrix converter with self-controlled power semiconductor valves, such as IGTB's or GTO's, is used to reduce the supply frequency. In deviation from this, thyristor valves are used in bridge circuits.
Vorteilhafterweise wird die AusgangsSpannung sechspulsiger Brückenschaltungen von Thyristorventilen, die in einer Stern- Schaltung miteinander verbunden sind, an eine trapezförmigeThe output voltage of six-pulse bridge circuits of thyristor valves which are connected to one another in a star circuit is advantageously connected to a trapezoidal one
Sollkurve angepasst . Durch diese Vorgehensweise werden an jeder Phase des dreiphasigen Ausgangs des Direktumrichters sinusförmige AusgangsSpannungen bereitgestellt. Durch eine An-
passung an eine trapezförmige Sollkurve werden jedoch insbesondere die strombildenden Spannungsanteile der Brückenschaltungen verstärkt, so dass die Leistung mit einem geringen Strom und einer hohen Leistung und auf diese Weise besonders verlustarm übertragen werden kann.Target curve adjusted. This procedure provides sinusoidal output voltages at each phase of the three-phase output of the direct converter. Through an Fit to a trapezoidal setpoint curve, however, in particular the current-forming voltage components of the bridge circuits are amplified, so that the power can be transmitted with a low current and high power and in this way with particularly little loss.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile verweisen und wobeiFurther expedient refinements and advantages of the invention are the subject of the following description of the invention with reference to the figures of the drawing, the same reference numerals referring to components having the same effect and wherein
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Darstellung undFigure 1 shows an embodiment of the device according to the invention in a schematic representation and
Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung zeigen.Figure 2 shows a further embodiment of the invention in a schematic representation.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßenFigure 1 shows an embodiment of the invention
Vorrichtung 1 in einer schematischen Darstellung. Die dargestellte Vorrichtung 1 weist ein erstes Anschlussterminal 2 auf, das über ein dreiphasiges Sammelschienensystem 3 verfügt, an welches ein dreiphasiges Versorgungsnetz 4, mit an- deren Worten ein Wechselstromnetz, angeschlossen ist. DasDevice 1 in a schematic representation. The device 1 shown has a first connection terminal 2, which has a three-phase busbar system 3, to which a three-phase supply network 4, in other words an AC network, is connected. The
Versorgungsnetz 4 ist ein übliches Drehspannungsnetz mit einer WechselSpannung von 50 Hz. Über die Transformatoren 5a, 5b und 5c ist an das Sammelschienensystem 3 des Anschlussterminals 2 ein Direktumrichter 6 angeschlossen. Der Direktumrich- ter 6 ist aus drei jeweils sechspulsigen BrückenschaltungenThe supply network 4 is a conventional three-phase network with an alternating voltage of 50 Hz. A direct converter 6 is connected to the busbar system 3 of the connection terminal 2 via the transformers 5a, 5b and 5c. The direct converter 6 is composed of three six-pulse bridge circuits
7a, 7b und 7c von Thyristorventilen 8 zusammengesetzt, die in einer Sternschaltung miteinander verbunden sind. Der Direktumrichter 6 weist somit einen dreiphasigen Ausgang auf, wo-
bei jede Phase am Ausgang des Direktumrichters 6 über jeweils eine Fernverbindungsleitung 9a, 9b und 9c mit dem Sammelschienensystem 10 eines zweiten Anschlussterminals 11 verbunden ist. Das zweite Anschlussterminal 11 ist über Transformatoren 5d und 5e mit zwei in Figur 1 nicht dargestellten Inselnetzen verbunden.7a, 7b and 7c composed of thyristor valves 8 which are connected to one another in a star connection. The direct converter 6 thus has a three-phase output, in each phase at the output of the direct converter 6 is connected to the busbar system 10 of a second connection terminal 11 via a respective remote connection line 9a, 9b and 9c. The second connection terminal 11 is connected via transformers 5d and 5e to two island networks, not shown in FIG. 1.
Parallel zum Direktumrichter 6 sind an das Sammelschienensystem 3 des ersten Anschlussterminals 2 Filterbänke und eine Blindleistungskompensationsanlage 12 geschaltet, die zum Filtern von Oberschwingungen, die durch die Direktumrichtung erzeugt werden, und zur Kompensation von Blindleistung dienen.In parallel to the direct converter 6, filter banks and a reactive power compensation system 12 are connected to the busbar system 3 of the first connection terminal and are used for filtering harmonics generated by the direct conversion and for compensating reactive power.
Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung, wobei die nicht gezeigte Anbindung an das erste Versorgungsnetz derjenigen entspricht, die in Figur 1 gezeigt ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ist in dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel nicht direkt über die Transformatoren 5d und 5e mit den Inselnetzen ver- bunden. Vielmehr ist zwischen den Sammelschienensystem 13 eines Inselnetzes 14 ein Frequenzumrichter 15 vorgesehen, mit dem die durch den Gleichrichter 6 hier um 55% auf 22,5 Hertz herabgesetzte Übertragungsfrequenz wieder auf 50 Hz erhöht wird. Dabei ist der Frequenzumrichter 15 über einen Transfor- mator 5f mit dem Inselnetz 14 verbunden.
FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of the device according to the invention, the connection (not shown) to the first supply network corresponding to that shown in FIG. 1. In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the device 1 according to the invention is not connected directly to the island networks via the transformers 5d and 5e. Rather, a frequency converter 15 is provided between the busbar system 13 of an island network 14, with which the transmission frequency reduced here by the rectifier 6 by 55% to 22.5 Hertz is increased again to 50 Hz. The frequency converter 15 is connected to the island grid 14 via a transformer 5f.