WO2007028350A1 - Vorrichtung für die elektroenergieübertragung - Google Patents

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WO2007028350A1
WO2007028350A1 PCT/DE2005/001602 DE2005001602W WO2007028350A1 WO 2007028350 A1 WO2007028350 A1 WO 2007028350A1 DE 2005001602 W DE2005001602 W DE 2005001602W WO 2007028350 A1 WO2007028350 A1 WO 2007028350A1
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parallel
phase
power
power converter
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PCT/DE2005/001602
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Mark Davies
Jörg DORN
Hartmut Huang
Dietmar Retzmann
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Siemens Akitengesellschaft
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    • 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 electric power transmission with at least one power converter, each converter comprises phase elements, each having at least one series circuit of switching elements, each comprising at least two turn-off power semiconductors and at least two respectively parallel-connected freewheeling diodes and energy storage means.
  • Such a device is already known from DE 101 03 031 Al.
  • a power converter which has a plurality of capacitors as energy storage, which are assigned to individual switching elements in each case.
  • the switching elements have turn-off power semiconductors with freewheeling diodes connected in parallel.
  • a control of the voltage generated by the power converter is possible, which is more precise or in other words finer compared to the voltage control of a power converter whose switching elements interact with a central, all switching elements common energy storage.
  • power converters are used in the field of energy transmission and distribution in so-called high-voltage direct current transmission (HVDC) systems and so-called Flexible AC Transmission Systems (FACTS).
  • HVDC high-voltage direct current transmission
  • FACTS Flexible AC Transmission Systems
  • the power converters have power semiconductors, such as thyristors, which operate in line-guided technology.
  • turn-off power semiconductors such as, for example, so-called insulated gate bipolar transistors (IGBT) in self-guided topologies are also used.
  • VSC Voltage sourced converters
  • a disadvantage of arrangements with self-commutated converters and a capacitor as an energy buffer is the limitation of the transmission power by the size of the capacitor used. In the event of a fault, an extremely high short-circuit current can destroy the system. With such an arrangement, therefore, only transmission voltages up to about ⁇ 150 kV and transmission powers of about 300 to 500 megawatts have hitherto been achieved in practice.
  • Object of the present invention is to provide a device of the type mentioned, with an even finer control of the voltage generated by the power converter is possible.
  • each phase element has at least two parallel branches connected in parallel to each other, each having a series circuit of switching elements.
  • each phase element has at least two parallel branches.
  • Each parallel branch consists of a series circuit of switching elements, each associated with an energy storage means.
  • the capacity required for the power converter can therefore be divided according to the invention into a larger number of energy storage means, which can be switched on individually. In this way, even more precise regulation or, in other words, a finer graduation of the voltage that can be generated by the power converter is made possible.
  • the finely graduated voltage can be used in the context of the invention in any applications.
  • the device according to the invention is connected to a load connection or a transmission network.
  • the transmission network has one or more phases and is provided for carrying an alternating voltage.
  • AC voltage is to be understood as meaning both a fundamental vibration variable and a voltage curve that varies as desired over time.
  • the distributed energy storage means allows a finer gradation of the voltage supplied by the power converter compared to devices with only one common energy storage, so that the effort for smoothing and filtering at the connection point of the device is reduced.
  • the coupling of the power converter to a transmission network or a load is essential simplified.
  • an increased reliability is ensured according to the invention, since the failure of a single switching element, for example by a short circuit, the other switching elements still remain functional.
  • the individual switching elements of a phase element act as controllable voltage sources and have three possible states.
  • the terminal voltage of the switching element In a first state, the terminal voltage of the switching element is equal to the capacitor voltage. In a second state, the terminal voltage of the switching element is almost equal to zero except for a forward voltage of the turn-off power semiconductor or the freewheeling diode, wherein a third state is provided for the fault case.
  • the device is inventively modular.
  • the modular structure is performed by phase elements, which in turn are subdivided into switching elements.
  • the switching elements are either identical and in particular constructed with identical energy storage means, which thus have the same storage capacity. Deviating from this, however, combinations with different design of the capacitance come within the scope of the invention into consideration.
  • each parallel branch has an even number of switching elements, wherein a connection for connecting the respective phase element to a load or to a transmission network is connected centrally to the parallel branches.
  • a connection arranged centrally in the series connection requires an even number of switching elements. All switching elements are designed identically. In other words, each phase element is symmetrical with respect to the terminal built up.
  • the switching elements of one side of the series circuit of a symmetrically constructed phase element are, for example, in a first state described above and the switching elements of the other side in the second state also described above or vice versa. With these controls, maximum voltage values are then achieved. If one or more switching elements are controlled on the respective sides in the other state, the gradation of the voltage results with a step height of the voltage of the individual switching elements.
  • phase elements with an odd number of switching elements and / or phase elements with a non-central load or mains connection are also possible.
  • the individual switching elements are designed, for example, for equal or unequal voltages and expediently binary or otherwise, different degrees, whereby a finer tuning is possible with the same number of switching elements as in the case of a design for the same voltages.
  • phase elements of a power converter are connected in parallel.
  • the phase elements form a bridge circuit.
  • the power converter acts like a so-called voltage sourced converter (VSC) known as such and can advantageously be coupled to a transmission network, a DC voltage line or a load.
  • VSC voltage sourced converter
  • the power converter generates, for example, a multi-phase AC voltage.
  • Useful control means can optionally influence the zero-phase angle and / or the amplitude of the alternating voltage to be coupled into the transmission network and indeed independently of one another.
  • the term zero phase angle is the phase difference between the alternating voltage and a zugsificat to understand, which is dependent on the respective requirements placed on the device according to the invention. For example, therefore, here is the AC of the transmission network at the connection point called as a reference.
  • Such a power converter can therefore, for example, as an active filter element instead of or combined with passive filters, such as RC elements, for the active filtering of voltage distortion in the frequency range below and / or above the mains frequency (sub-, supersub- harmonics) and / or Compensation ofistsunsym- metries be used.
  • passive filters such as RC elements
  • Compensation ofistsunsym- metries be used.
  • such a voltage is coupled in by the power converter that the voltage deviations from the sinusoidal form are extinguished, for example, by negative interference.
  • a power converter according to the invention with three phase elements connected in parallel is that no energy storage medium is to be connected to the DC voltage line on the DC side, since the individual switching elements of the phase elements themselves have energy storage means which serve both as energy storage and voltage smoothing on the DC voltage side.
  • the use of three parallel interconnected phase elements in the second power converter allows through the switching elements with energy storage means the generation of a finer graduated multiphase AC voltage, for example, for coupling into a connected AC voltage network.
  • Such a voltage source converter can also be used as a converter in DC transmission.
  • the converter or better converter then comprises, for example, three phase elements connected in parallel in a known bridge circuit.
  • an arrangement with Two phase elements connected in parallel offer a simple possibility of forming a converter for direct current transmission for connection to a transmission network with only a single phase, for example via a coupling transformer, or to a transmission network with several phases.
  • the term DC transmission in the context of the present invention comprises both the high-voltage direct current transmission (HVDC) and medium voltage DC transmission (MGÜ) and low-voltage direct current transmission (NGÜ).
  • a plurality of phase elements are connected in series.
  • Such an arrangement also acts as a voltage sourced converter and may, for example, act as a converter in a DC transmission system.
  • the series connection allows for a given power transmission with a higher DC voltage, ie with smaller current and therefore lower losses.
  • energy storage means are arranged parallel to the phase elements. Such additional energy storage means are used for the purpose of further smoothing and stabilizing.
  • each phase element has at least one impedance or is connected to another phase element via at least one impedance.
  • impedances in the simplest case embodied as coils, advantageously act to limit a circulating current which can occur between the individual phase elements, for example due to voltage fluctuations or voltage imbalances.
  • the impedances can be designed so that in case of errors, the current rise rate and / or the current amplitude is limited.
  • the impedance is In this case, for example, either connected in series with the phase element or with individual switching elements of a phase element or integrated into the switching elements, for example in an advantageous modular design.
  • At least one power converter can be connected in parallel to a transmission network or to a DC voltage line.
  • Such an arrangement is used for so-called parallel compensation for the reactive and / or active power control and unfolds, for example, dynamic control functions for damping unwanted power oscillations and / or subsynchronous resonances and / or sub and supersub harmonics.
  • the advantageous further development also serves, for example, for voltage symmetry.
  • At least one power converter can be connected in series with the transmission network.
  • Such a connection also serves for blind and / or active power Control of the transmission network, including the dynamic control functions already described, by actively connecting and / or coupling a dynamically variable in magnitude and / or phase voltage.
  • the device according to the invention comprises a plurality of power converters, one of which is connected in parallel and one in series with the transmission network.
  • the reactive and / or active power control of the transmission network or the dynamic control functions described above are improved by an active coupling of two dynamically variable in magnitude and / or phase voltages.
  • the transmission network is, for example, a single-phase or a multi-phase transmission line.
  • each power converter is connected to a DC voltage source.
  • a DC voltage can be generated between the DC voltage source and the power converter.
  • the converter or better the converter is then used to convert a DC voltage into an AC voltage.
  • the mode of action of a power converter as a rectifier or inverter is arbitrary.
  • the DC voltage source is a rectifying power converter.
  • two power converters are provided. Both converters then work as DC-side connected inverters of a DC transmission system or a short-circuit coupling.
  • the rectifying converter is advantageously connected to at least two converters. Such a device is also referred to as a multi-terminal device.
  • the power converters are connected directly to form a close coupling.
  • a close coupling Such a device is also referred to as a back-to-back DC transmission system.
  • the short coupling comprises in the context of the invention, for example, two power converters, which are connected to each other with the same voltage side. Notwithstanding this, the short coupling on several DC side connected to each other power converters.
  • Such a multi-terminal short coupling allows the connection of multiple transmission networks, wherein the load flow between the networks is specifically controlled.
  • the power converters are connected to each other by means of a DC voltage line.
  • a so-called DC remote transmission system is provided.
  • the DC remote transmission system may also have only two or more power converters.
  • the setpoint parameters of the control are transmitted in the case of remotely located power converters by a convenient remote data transmission between the converters.
  • the power converters of such a DC remote transmission system are set up several kilometers away from each other.
  • the direct current line is one-pole or two-pole.
  • Two-pole direct voltage lines enable the transmission of higher power.
  • Single-pole DC power lines which conduct DC power over the ground or submarine cable connections across the water, provide cost-effective devices.
  • One- the two-phase transmission networks on the AC side of the DC remote transmission system according to the invention allow the connection to special networks, eg for traction power supply.
  • multi-pole DC voltage lines are possible within the scope of the invention.
  • the DC voltage transmission takes place in principle with an arbitrarily configured DC voltage line.
  • the DC voltage line is at least partially a gas-insulated transmission line, a cable and / or an overhead line.
  • gas-insulated transmission line, GIL compared to a cable, also in combination with an overhead line, is the better controllability of dynamic control and protection functions due to the lower charge capacity of the gas-insulated line.
  • GIL gas-insulated transmission line
  • a further development of the device according to the invention serves, for example, for remote DC transmission in order to generate a DC voltage from single-phase or multi-phase AC voltages by means of a first rectifier.
  • the DC voltage line is formed by an impedance, in the simplest case a coil.
  • DC voltage line may be formed, for example, known as a so-called close coupling, the coil functions such as smoothing, current limiting and / or limiting rising steepnesses takes over.
  • one of the power converters comprises mains-controlled power semiconductors.
  • the embodiment of the device with a power converter for example, a bridge circuit of mains-powered power semiconductors, for example wise thyristors or in the simplest case, diodes in place of the turn-off power semiconductor, has, allows a reduction in equipment costs.
  • the switching elements each have a further diode connected in parallel.
  • a further diode for example a known pressure-contacted diode such as a disk cell diode or a diode integrated in a pressure-contacted electronic module, can, in the case of an error of one or more switching elements with appropriate control by the control, form a bypass of a defective switching element, whereby a further operation of the power converter is enabled.
  • a short-term overvoltage is intentionally set up so that the diode connected in parallel breaks down and the defective switching element remains permanently bridged until replacement during the next maintenance cycle.
  • the free-wheeling diode integrated in the power semiconductor can also have such a bridging function of the switching element in the event of a fault.
  • Energy storage devices include, according to the terminology chosen here, energy stores such as batteries, flywheel or super-caps and capacitors. Energy storage devices have a much higher energy density compared to capacitors. This has the advantage that the reactive and / or active power control, including the dynamic control functions already described, remains available even in the case of a long voltage drop or failure in the transmission network or in the DC voltage line. The use of high energy density energy storage devices results in improved availability of the system.
  • the energy storage means are at least partially capacitors. Capacitors are inexpensive in comparison with the currently known energy storage.
  • At least two parallel branches are connected to one another by means of a transformer winding. Deviating from at least two parallel branches are electrically connected to each other via a parallel branch connection.
  • the galvanic connection by means of a parallel branch connection enables a cost-effective design of a transformer, which serves to connect the device according to the invention to a transmission network or to a load.
  • connection of the power converters with the DC voltage line takes place by means of an energy store.
  • energy stores with a high energy density
  • such a connection results in an improved availability of the system.
  • the abovementioned energy stores with the exception of the supercaps, can also be considered as energy stores.
  • the connection of the energy storage devices to the DC voltage line succeeds serially or in parallel.
  • the device forms a DC transmission system and / or a so-called FACTS (Flexible AC Transmission System) and thereby delivers a finely graduated output voltage.
  • FACTS Flexible AC Transmission System
  • Another advantage is the transmission of a reactive and / or active power without complex magnetic coupling.
  • the device according to the invention is advantageously designed in a modular design.
  • the device according to the invention is particularly preferred for the DC transmission, and / or for the design of a so-called static synchronous compensator (STATCOM), a Static Synchronous Series Compensator (S3C), or a Unified Power Flow Controller (UPFC).
  • STATCOM static synchronous compensator
  • S3C Static Synchronous Series Compensator
  • UPFC Unified Power Flow Controller
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 2 shows a circuit arrangement of a switching element of the device according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a switching element of FIG. 1,
  • FIG. 4 shows an exemplary schematic representation of a power converter with a series circuit of phase elements of the device according to the invention
  • Figure 5 is an exemplary schematic representation of a
  • Figure 6 show a further embodiment of the device according to the invention.
  • a high-voltage short-circuit coupling 1 for bidirectional power transmission from a transmission network or alternating voltage network 2 to another alternating voltage network 3 is shown as a device for the transmission of electrical energy.
  • the alternating voltage networks 2 and 3 are about not shown transformers and / or coils or galvanically connected to the high voltage short coupling 1.
  • the high-voltage short-circuit coupling 1 comprises a first converter 4 as a power converter for converting the AC voltage into a DC voltage, a DC voltage connection 5 and a second converter 6 as a power converter for converting the DC voltage into an AC voltage.
  • the first inverter 4 has three phase elements 10, 11, 12, which are each composed of two parallel branches 7, 7 '.
  • Each parallel branch in turn consists of a plurality of series-connected switching elements 10a... 10i, 10a '... 10i', IIa... Hi, Ha '... Hi', and 12a ... 12i, 12a '... 12i'.
  • each phase element 10, 11, 12 connected for symmetry reasons in the middle of the series connection of the switching elements, each having a phase of the AC voltage of the AC voltage network 2.
  • a parallel branch connection 8 For connection is a parallel branch connection 8, which is coupled via a transformer, not shown, with the AC voltage network. Between the parallel branch connection 8 and the positive connection line 5, exactly as many switching elements are arranged as between the parallel branch connection 8 and the negative connection line 5 '. The connection of the phase elements to the AC voltage network 2 therefore takes place in the middle.
  • the second converter 6 likewise comprises three phase elements 13, 14, 15 which likewise have two parallel branches 7, 7 '.
  • Each parallel branch 7, 7 'again consists of an even number of series-connected switching elements 13a ... 13i, 13a' ... 13i ', 14a ... 14i, 14a' ... 14i ', and 15a ... 15i, 15a '... 15i' which in each case have a connection for one phase of the AC voltage network 3 in the middle of the series connection.
  • the connection is realized as figuratively not shown transformer.
  • the high-voltage short coupling 1 further comprises at the respective ends of the DC voltage connection 5, 5 'further 9 and 9' designated circuit arrangements of capacitors and / or coils and / or resistors and / or arresters, for additional smoothing the DC voltage or stabilizing the transmission are arranged.
  • Voltage transformers 16, 16 'and current transformers 17, 17' are provided for measuring voltage or current both at the DC voltage connection 5 and at the respective AC voltage networks 2, 3, wherein the AC-side voltage transformers and current transformers are not shown figuratively for reasons of clarity .
  • the output signals of the voltage transformers 16, 16 r and the current transformers 17, 17 ' correspond to the respective measured variables of the high-voltage components to be monitored.
  • the detected variables are finally transmitted as measured values to control units 18, 19 of the high-voltage short-circuit coupling 1.
  • the signals are sampled to obtain respectively assigned samples and the samples are digitized to yield digital measurements.
  • the measured digitized measurement currents I DC and / or I AC and the measured digitized measurement voltages U D c and / or U AC are each compared with predetermined desired values Isoii or Usoii.
  • FIG. 1 shows equivalent circuit arrangements, which are known from DE 101 03 031 Al and in the apparatus of FIG. 1 as switching elements 10a ... 10i, IIa ... Hi, 12a ... 12i, 13a .. 13i, 14a ... 14i, 15a ... 15i or 10a '... 10i' Ha '... Hi', 12a '... 12i', 13a '... 13i', 14a '. .. 14i 'and 15a' ...
  • the switching elements each comprise two connection terminals 20, 21, two power semiconductors 22, 23, two diodes 24, 25 and a capacitor 26 as energy storage means.
  • the power semiconductors 22 and 23 are turn-off electronic switches and here IGBTs.
  • IGBTs As power semiconductors, however, IGCTs, MOS switching effect transistors or the like may be used.
  • the function of the circuit arrangement as well as the series connection of a plurality of such switching elements is described in DE 101 03 031 A1, which is the subject of the present disclosure by this reference.
  • the individual switching elements can be designed for the same or different voltage ranges, for example, binary or otherwise graded differently.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a current rectifier in a so-called H-circuit for use in a device according to the invention, in which the switching elements 10a... 10, or 103 ' , lla '... lli', 12a ... l2i or 12a '... 12i' according to Figure 2 to phase elements 27, 28, 29 are arranged.
  • Each of the phase elements 27, 28, 29 again comprises two parallel branches 1, 7 ', each with switching elements connected in series.
  • the parallel branches are connected to each other via two outer connecting lines shown in Figure 4 above and below and a central connecting line, wherein between the center and each outer connecting line, the same number of switching elements is connected in series.
  • the central connection line has in each case a phase connection 30, 31, 32 for connection to two phases of a connected alternating voltage.
  • the phase terminals 30, 31, 32 are shown schematically as secondary-side terminals of transformers 30, 31, 32, at the primary side, not shown, the respective AC voltage is tapped or applied.
  • the respective phase elements 27, 28, 29 connected in series with each other are connected in parallel with capacitors 33, 34, 35. If the arrangement shown is operated to generate an alternating voltage, an alternating voltage is fed into a phase of a multi-phase alternating voltage by each phase element from the DC voltage coupled in DC voltage by the individual switching elements are suitably controlled.
  • the capacitors 33, 34, 35 serve for additional stabilization and smoothing and are only optional.
  • This arrangement operates according to the principle of a voltage sourced converter and generates a three-phase AC voltage from the direct voltage impressed on the DC side or generated by the converter itself.
  • the arrangement can of course also be used as a converter for converting a three-phase AC voltage into a DC voltage and vice versa.
  • FIG. 5 shows a power converter with a parallel connection of the phase elements 27, 28, 29, with which higher transmission currents are realized in comparison to the series connection of FIG. 4.
  • the phase elements 27, 28, 29 are exemplary in this embodiment by means of coils 36, 37, 38 or 36 ', 37', 38 'are connected to the bipolar DC circuit to which a transmission line, a cable or a GIL or any combination thereof can be connected.
  • FIG. 6 schematically shows a further exemplary embodiment of the device according to the invention for the transmission of electric energy 39.
  • the device 39 comprises a power converter 40 which is connected to a transmission line 41, the power converter 40 being connected on the DC voltage side to a capacitor 52 and an optional DC voltage source 42.
  • the transmission line 41 is part of a power supply network with load connection as a transmission network.
  • a control and regulation unit 43 is used, to which a measuring alternating current I A c detected by means of a current measuring unit 44 and an alternating measuring voltage U A c obtained by means of a voltage measuring unit 45 are transmitted and be compared in this with predetermined setpoints to control by means of suitable control method, the AC voltage of the transmission line 41 dynamically and phase-matched.
  • the term AC voltage includes any time waveforms of the voltage applied to the transmission line 41 as a transmission network and is not limited to sinusoidal or harmonic voltage waveforms.
  • the power converter 40 is connected to the transmission line 41 via an optional coil 46 and also an optional transformer 47. With the aid of the power converter 40 are a reactive and / or active power control or dynamic control functions such as damping of power oscillations and / or subsynchronous resonances and / or sub and / or super persub harmonics and / or voltage balancing by means of active coupling of a dynamic in magnitude and / or phase variable voltage allows.
  • the power converter 40 has phase elements (not shown), such as the inverters 4, 6 shown in FIG. 1, or the power converters shown in FIGS. 4 or 5.
  • the device comprises further components for compensation 48, 49 which have fixed elements and switchable or controllable power semiconductors 50, 51 and are likewise connected to the transmission line 41.
  • the passive components of the components for compensation 48, 49 may consist of any combination of coils, capacitors, resistors and arresters and / or individual elements thereof.
  • an assembly of the assembly 49 with a resistor is advantageous, so that a switched or controlled braking resistor for reducing an active power excess is realized on the transmission line 41.
  • Such active power surplus can lead to harmful overvoltages when switching off connected to the transmission line 41 loads or HVDC systems.
  • the assembly 49 has at least one arrester.
  • the connection of the power converter 40 and the components for compensation 48, 49 with the polyphase transmission line 41 can be made via the transformer 47 or via an impedance or directly.
  • Such compensation and control elements are known as such under the name FACTS.
  • FACTS compensation and control elements
  • the AC voltage generated in the power converter 40 is actively connected to the transmission line 41.
  • the power converter 40 is activated as a function of the transmission requirements, so that the coupled-in signal can be adapted in fine graduation to the transmission requirements.
  • the power semiconductors 50, 51 and mechanical switches such as circuit breakers can be used come.
  • the device according to the invention comprises as such known FACTS, for example a static synchronous compensator (STATCOM), with serial connection to the transmission line a Static Synchronous Series Compensator (S3C) or with combined parallel and serial coupling a limited power Flow Controller (UPFC).
  • FACTS for example a static synchronous compensator (STATCOM), with serial connection to the transmission line a Static Synchronous Series Compensator (S3C) or with combined parallel and serial coupling a limited power Flow Controller (UPFC).
  • STATCOM static synchronous compensator
  • S3C Static Synchronous Series Compensator
  • UPFC limited power Flow Controller
  • the devices illustrated in FIGS. 1, 4, 5 and 6 may differ from the illustrated three-phase AC voltage networks or the three-phase transmission line 41 with one, two or more polyphase alternating current networks or transmission lines by means of respectively suitable connection means be connectable.
  • the high-voltage short-circuit coupling 1 according to FIG. 1 has, in addition to the parallel connection of the phase elements shown therein, also switching elements which are connected in series according to FIG.
  • an HVDC system is available.
  • Both an HVDC system, as well as a close coupling can identify more than two converters within the scope of the invention and is then suitable for multi-terminal operation.
  • the transmission line between see the power converters is realized for example as a cable or through a gas-insulated transmission line. Due to the direct connection of the power converter, the said short coupling is available.
  • the capacitors of the circuit arrangement 9, 9 'shown in FIG. 1, the capacitors 26 according to FIGS. 2 and 3, the capacitors 33, 34, 35 according to FIG. 4 and the capacitors of FIG. 6 including the capacitor 52 can be equipped with energy stores such as flywheel, battery- rien, super-caps or the like can be arbitrarily combined or replaced by this energy storage.
  • the energy stores are arranged parallel to or instead of said capacitors.
  • a spatially concentrated arrangement in a common assembly such as in the circuit 9 as well as a distributed arrangement of the energy storage, so a spatial distribution to different components possible.

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Abstract

Um eine Vorrichtung (1, 39) für die Elektroenergieübertragung (1,39) mit mindestens einem Stromrichter (4, 6, 40), wobei jeder Stromrichter (4, 6, 40) Phasenelemente (10, 11, 12, 13, 14, 15, 27, 28 ,29) aufweist, welche jeweils über wenigstens eine Reihenschaltung von Schaltelementen (10a...l0i, lla...lli, 12a...l2i, 13a...l3i, 14a...l4i, 15a...l5i, 10a'... 1Oi', 11a'... Hi', 12a'...12i' ) verfügen, die jeweils mindestens zwei abschaltbare Leistungshalbleiter (22,23) und mindestens zwei jeweils dazu parallel geschaltete Freilaufdioden (24,25) und Energiespeichermittel (26) umfassen, bereitzustellen, mit der Übertragungseigenschaften in oder zwischen Energieverteilungsnetzen verbessert werden, wird vorgeschlagen, dass die Phasenelemente (27,28,29) jeweils wenigstens zwei parallel zueinander geschaltete Parallelzweige (7,7') mit jeweils einer Reihenschaltung von Schaltelementen (10a...1Oi, Ha... Hi, 12a...l2i, 13a...l3i, 14a...l4i, 15a...l5i, 10a' ... 1Oi' , lla'...lli', 12a'...12i') aufweisen.

Description

Vorrichtung für die Elektroenergieübertragung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Elektroenergieübertragung mit mindestens einem Stromrichter, wobei jeder Stromrichter Phasenelemente aufweist, welche jeweils über wenigstens eine Reihenschaltung von Schaltelementen verfügen, die jeweils mindestens zwei abschaltbare Leistungshalbleiter und mindestens zwei jeweils dazu parallel geschaltete Freilaufdioden und Energiespeichermittel umfassen.
Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 101 03 031 Al bereits bekannt. Dort ist ein Stromrichter offenbart, der als Ener- giespeicher eine Vielzahl von Kondensatoren aufweist, die einzelnen Schaltelementen jeweils zugeordnet sind. Dabei verfügen die Schaltelemente über abschaltbare Leistungshalbleiter mit parallel geschalteten Freilaufdioden. Durch den Einsatz einer Vielzahl einzeln zuschaltbarer Kondensatoren ist eine Regelung der von dem Stromrichter erzeugbaren Spannung möglich, die gegenüber der Spannungsregelung eines Stromrichters, dessen Schaltelemente mit einem zentralen, allen Schaltelementen gemeinsamen Energiespeicher zusammenwirken, genauer oder mit anderen Worten feiner ist.
Im Bereich der Energieverteilung ist es üblich Stromrichter unter Ausbildung einer Kurzkupplung gleichspannungsseitig miteinander zu verbinden und wechselstromseitig mit einem ersten beziehungsweise einem zweiten Übertragungsnetz zu kop- peln. Die über die Kurzkupplung miteinander verbundenen Übertragungsnetze können beispielsweise unterschiedliche Spannungsebenen, Frequenzen, Phasenlagen oder Sternpunktbehandlungen aufweisen. Durch eine geeignete Regelung der Kurzkupplung kann eine Wirkleistung und/oder Blindleistung in oder zwischen dem ersten und dem zweiten Energienetz gezielt übertragen werden.
Neben Kurzkupplungen werden Stromrichter im Bereich der Ener- gieübertragung und -Verteilung in so genannten Hochspan- nungsgleichstromübertragungs- (HGÜ-) Anlagen und so genannten Flexible AC Transmission Systems (FACTS) eingesetzt. Die Stromrichter weisen bei dieser Art ihrer Verwendung Leistungshalbleiter, wie beispielsweise Thyristoren, auf, die in netzgeführter Technik wirken. Es kommen jedoch auch abschaltbare Leistungshalbleiter, wie beispielsweise so genannte In- sulated Gate Bipolar Transistoren (IGBT) in selbstgeführten Topologien zum Einsatz. Bei so genannten Voltage Sourced Convertern (VSC) mit abschaltbaren Leistungshalbleitern ist ein Energiezwischenspeicher, in der Regel ein Kondensator, notwendig. Nachteilig bei Anordnungen mit selbstgeführten Stromrichtern und einem Kondensator als Energiezwischenspeicher ist die Begrenzung der Übertragungsleistung durch die Größe des verwendeten Kondensators . Im Fehlerfall kann ein extrem hoher Kurzschlussstrom zur Zerstörung der Anlage führen. Mit einer derartigen Anordnung werden daher bislang in der Praxis nur Übertragungsspannungen bis zu etwa ±150 kV und Übertragungsleistungen von etwa 300 bis 500 Megawatt erreicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der eine noch feinere Regelung der durch den Stromrichter erzeugbaren Spannung ermöglicht ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die Phasenelemente jeweils wenigstens zwei parallel zueinander geschaltete Parallelzweige mit jeweils einer Reihenschaltung von Schaltelementen aufweisen. Erfindungsgemäß weist jedes Phasenelement wenigstens zwei Parallelzweige auf. Jeder Parallelzweig besteht aus einer Reihenschaltung von Schaltelementen, denen jeweils ein Energiespeichermittel zugeordnet ist. Die für den Stromrichter er- forderliche Kapazität kann daher erfindungsgemäß auf eine größere Anzahl von Energiespeichermitteln aufgeteilt werden, die einzeln zuschaltbar sind. Auf diese Weise ist eine noch genauere Regelung oder mit anderen Worten eine feinere Abstufung der von dem Stromrichter erzeugbaren Spannung ermög- licht. Die fein abstufbare Spannung kann im Rahmen der Erfindung in beliebigen Anwendungen eingesetzt werden. So ist die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise mit einem Lastan- schluss oder einem Übertragungsnetz verbunden. Das Übertragungsnetz weist eine oder mehrere Phasen auf und ist zum Füh- ren einer Wechselspannung vorgesehen. Unter Wechselspannung ist im Rahmen der beanspruchten Erfindung sowohl eine Grundschwingungsgröße als auch ein zeitlich beliebig veränderlicher Spannungsverlauf zu verstehen.
Der Aufbau und die Funktion der Schaltelemente sind in der DE 101 03 031 Al, die hiermit als ganzes Teil der vorliegenden Offenbarung wird, beschrieben. Vorteilhaft bei einer Reihenschaltung solcher Schaltelemente ist, dass sich die gespeicherte Energie auf eine Vielzahl von jeweils kleineren Ener- giespeichermitteln verteilt, so dass die Spannungs- bzw.
Leistungsbegrenzung bei Anordnung eines einzelnen Energiespeichermittels, beispielsweise eines Kondensators, überwunden wird. Ferner wird durch die verteilten Energiespeichermittel eine gegenüber Vorrichtungen mit nur einem gemeinsamen Energiespeicher eine feinere Abstufung der vom Stromrichter gelieferten Spannung ermöglicht, so dass der Aufwand zur Glättung und Filterung am Anschlusspunkt der Vorrichtung reduziert ist. So ist beispielsweise die Ankopplung des Stromrichters an ein Übertragungsnetz oder eine Last wesentlich vereinfacht. Aufwendige magnetische Kopplungsmaßnahmen, beispielsweise durch Reihenschaltung von Transformatorwicklungen, entfallen im Rahmen der Erfindung. Des Weiteren ist erfindungsgemäß eine erhöhte Betriebssicherheit gewährleistet, da beim Ausfall eines einzelnen Schaltelementes, beispielsweise durch einen Kurzschluss, die anderen Schaltelemente nach wie vor funktionsfähig bleiben. Die einzelnen Schaltelemente eines Phasenelementes wirken wie steuerbare Spannungsquellen und weisen drei mögliche Zustände auf. In einem ers- ten Zustand ist die Klemmenspannung des Schaltelements gleich der Kondensatorspannung. In einem zweiten Zustand ist die Klemmenspannung des Schaltelements abgesehen von einer Durchlassspannung des abschaltbaren Leistungshalbleiters oder der Freilaufdiode nahezu gleich Null, wobei ein dritter Zustand für den Störungsfall vorgesehen ist.
Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß modular aufgebaut. Der modulare Aufbau erfolgt durch Phasenelemente, die wiederum in Schaltelemente untergliedert sind. Die Schaltelemente sind entweder identisch und insbesondere mit identischen Energiespeichermitteln aufgebaut, die somit über die gleiche Speicherkapazität verfügen. Abweichend hiervon kommen jedoch auch Kombinationen mit unterschiedlicher Auslegung der Kapazität im Rahmen der Erfindung in Betracht.
Bei einer zweckmäßigen Weiterentwicklung der Erfindung verfügt jeder Parallelzweig über eine gerade Anzahl von Schaltelementen, wobei ein Anschluss zum Anschließen des jeweiligen Phasenelementes an eine Last oder an ein Übertragungsnetz mittig mit den Parallelzweigen verbunden ist. Ein mittig mit in der Reihenschaltung angeordneter Anschluss setzt eine gerade Anzahl an Schaltelementen voraus . Dabei sind alle Schaltelemente identisch ausgelegt. Mit anderen Worten ist jedes Phasenelement bezüglich des Anschlusses symmetrisch aufgebaut. Die Schaltelemente einer Seite der Reihenschaltung eines symmetrisch aufgebauten Phasenelementes sind beispielsweise in einem weiter oben beschriebenen ersten Zustand und die Schaltelemente der anderen Seite im ebenfalls weiter oben beschriebenen zweiten Zustand oder umgekehrt. Mit diesen Ansteuerungen werden dann maximale Spannungswerte erreicht. Werden eines oder mehrere Schaltelemente auf den jeweiligen Seiten in den jeweils anderen Zustand gesteuert, ergibt sich die Abstufung der Spannung mit einer Stufenhöhe der Spannung der einzelnen Schaltelemente.
Im Rahmen der Erfindung sind jedoch auch Phasenelemente mit ungerader Anzahl an Schaltelementen und/oder Phasenelementen mit einem nicht-mittigen Last- oder Netzanschluss möglich. Die einzelnen Schaltelemente sind beispielsweise für gleiche oder ungleiche Spannungen ausgelegt und zweckmäßigerweise binär oder anderweitig, unterschiedlich gestuft, wodurch eine feinere Abstimmung bei gleicher Anzahl der Schaltelemente ermöglicht ist als im Falle einer Auslegung für gleiche Span- nungen.
In zweckmäßiger Fortbildung sind mehrere Phasenelemente eines Stromrichters parallel miteinander verbunden. Dabei bilden die Phasenelemente eine Brückenschaltung aus. Der Stromrich- ter wirkt wie ein als solcher bekannter so genannter Voltage Sourced Converter (VSC) und ist in vorteilhafter Weise mit einem Übertragungsnetz, einer Gleichspannungsleitung oder einer Last koppelbar. Dabei generiert der Stromrichter beispielsweise eine mehrphasige Wechselspannung. Durch zweckmä- ßige Regelungsmittel kann wahlweise der Nullphasenwinkel und/oder die Amplitude der in das Übertragungsnetz einzukoppelnden Wechselspannung und zwar unabhängig voneinander be- einflusst werden. Unter dem Begriff Nullphasenwinkel ist die Phasendifferenz zwischen der Wechselspannung und einer Be- zugsgröße zu verstehen, die von den jeweils an die erfindungsgemäße Vorrichtung gestellten Anforderungen abhängig ist. Nur beispielsweise sei daher hier der Wechselstrom des Übertragungsnetzes am Anschlusspunkt als Bezugsgröße genannt. Ein solcher Stromrichter kann daher beispielsweise auch als aktives Filterelement anstelle von oder kombiniert mit passiven Filtern, wie beispielsweise RC-Gliedern, zur aktiven Filterung von Spannungsverzerrungen im Frequenzbereich unter und/oder oberhalb der Netzfrequenz (sub-, supersub- Harmonische) und/oder zur Kompensation von Spannungsunsym- metrien verwendet werden. Hierbei wird eine solche Spannung vom Stromrichter eingekoppelt, dass die Spannungsabweichungen von der Sinusform beispielsweise durch negative Interferenz ausgelöscht werden.
Vorteilhaft bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen Stromrichters mit drei parallel miteinander verbundenen Phasenelementen ist, dass gleichspannungsseitig kein Energiespeichermittel mit der Gleichspannungsleitung zu verbinden ist, da die einzelnen Schaltelemente der Phasenelemente selbst über Energiespeichermittel verfügen, die sowohl als Energiespeicher als auch zur Spannungsglättung auf der Gleichspannungsseite dienen. Die Verwendung von drei parallel miteinander verbundenen Phasenelementen im zweiten Stromrichter ermög- licht durch die Schaltelemente mit Energiespeichermitteln die Erzeugung einer feiner abstufbaren mehrphasigen Wechselspannung beispielsweise zur Einkopplung in ein angeschlossenes Wechselspannungsnetz .
Ferner kann ein solcher Voltage Sourced Converter auch bei der Gleichstromübertragung als Umrichter verwendet werden. Der Stromrichter oder besser Umrichter umfasst dann beispielsweise drei parallel miteinander verbundene Phasenelemente in bekannter Brückenschaltung. Auch eine Anordnung mit zwei parallel geschalteten Phasenelementen bietet eine einfache Möglichkeit zur Ausbildung eines Umrichters zur Gleichstromübertragung zum Anschluss an ein Übertragungsnetz mit nur einer einzigen Phase, beispielsweise über einen Koppel- transformator, oder an ein Übertragungsnetz mit mehreren Phasen. Der Begriff Gleichstromübertragung umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl die Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) als auch Mittelspannungsgleichstromübertra- gung (MGÜ) und Niederspannungsgleichstromübertragung (NGÜ) .
In einer anderen Ausführungsform sind mehrere Phasenelemente in Reihe miteinander verbunden. Eine solche Anordnung wirkt ebenfalls als Voltage Sourced Converter und kann beispielsweise als Umrichter in einer Gleichstromübertragungsanlage wirken. Dabei ermöglicht die Reihenschaltung bei einer vorgegebenen Leistung die Übertragung mit einer höheren Gleichspannung, also mit kleinerem Strom und daher geringeren Verlusten.
In vorteilhafter Weiterbildung sind parallel zu den Phasenelementen Energiespeichermittel angeordnet. Solche zusätzlichen Energiespeichermittel werden zum Zweck einer weiteren Glättung und Stabilisierung eingesetzt.
In einer weiteren Ausgestaltung weist jedes Phasenelement mindestens eine Impedanz auf oder ist über mindestens eine Impedanz mit einem anderen Phasenelement verbunden. Solche Impedanzen, im einfachsten Fall ausgebildet als Spulen, wirken in vorteilhafter Weise zur Begrenzung eines Kreisstromes, der zwischen den einzelnen Phasenelementen beispielsweise aufgrund von Spannungsschwankungen oder Spannungsunsymmetrien auftreten kann. Außerdem können die Impedanzen so ausgelegt werden, dass in Fehlerfällen die Stromanstiegssteilheit und/oder die Stromamplitude begrenzt wird. Die Impedanz ist dabei beispielsweise entweder mit dem Phasenelement oder mit einzelnen Schaltelementen eines Phasenelementes in Reihe geschaltet oder in die Schaltelemente integriert, z.B. in vorteilhafter Modulbauweise.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens ein Stromrichter parallel an ein Übertragungsnetz oder an eine Gleichspannungsleitung anschließbar. Eine solche Anordnung dient zur so genannten Parallelkompensation für die Blind- und/oder Wirkleistungssteuerung und entfaltet beispielsweise dynamische Regelfunktionen zur Dämpfung von unerwünschten Leistungspendelungen und/oder subsynchronen Resonanzen und/oder sub- bzw. supersub-Harmonischen. Die vorteilhafte Weiterentwicklung dient beispielsweise auch zur Spannungssym- metrierung.
Besonders vorteilhaft gegenüber bekannten Parallelkompensati- onsvorrichtungen ist bei der erfindungsgemäß weiterentwickelten Vorrichtung, dass durch die bereits oben beschriebene Reihenschaltung der Schaltelemente eine fein abstufbare Wechselspannung in die Übertragungsleitung eingekoppelt werden kann, wobei die Energie zur Erzeugung der Wechselspannung in den verteilten Energiespeichermitteln der einzelnen Schaltelemente gespeichert ist, im Gegensatz zu bekannten Vorrich- tungen, bei denen ein einzelner Kondensator als Energiespeicher dient und der aufgrund seiner Größe als begrenzendes E- lement für die Übertragungsspannung und Leistung der Vorrichtung wirkt. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Energiespeichermitteln in jedem Schaltelement ist die einzukop- pelnde Spannung daher feiner einstellbar.
In einer weiteren Ausgestaltung ist mindestens ein Stromrichter in Reihe zum Übertragungsnetz anschließbar. Ein solcher Anschluss dient ebenfalls zur Blind- und/oder Wirkleistungs- Steuerung des Übertragungsnetzes, einschließlich der bereits beschriebenen dynamischen Regelfunktionen, durch aktive Aufschaltung und/oder Einkopplung einer dynamisch in Betrag und/oder Phase veränderlichen Spannung. Vorteilhafterweise umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung mehrere Stromrichter, von denen einer parallel und einer in Reihe zum Übertragungsnetz geschaltet ist. Die Blind- und/oder Wirkleistungssteuerung des Übertragungsnetzes oder auch die vorstehend beschriebenen dynamischen Regelfunktionen werden durch eine ak- tive Einkopplung von zwei dynamisch in Betrag und/oder Phase veränderlichen Spannungen verbessert. Das Übertragungsnetz ist beispielsweise eine einphasige oder eine mehrphasige Ü- bertragungsleitung .
In einer abweichenden Ausführungsform ist jeder Stromrichter mit einer Gleichspannungsquelle verbunden. Gemäß dieser zweckmäßigen Weiterentwicklung ist zwischen der Gleichspannungsquelle und dem Stromrichter eine Gleichspannung erzeugbar. Der Stromrichter oder besser der Umrichter dient dann zur Umwandlung einer Gleichspannung in eine Wechselspannung. Die Wirkungsweise eines Stromrichters als Gleichrichter oder Wechselrichter ist jedoch beliebig wählbar.
Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung ist die Gleichspannungsquelle ein gleichrichtender Stromrichter. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung sind beispielsweise zwei Stromrichter vorgesehen. Beide Stromrichter arbeiten dann als gleichspannungsseitig miteinander verbundene Umrichter einer Gleichstromübertragungsanlage oder einer Kurz- kupplung. Durch eine zweckmäßige Regelung der Stromrichter lässt sich die zu übertragende Wirkleistung und/oder Blindleistung und/oder deren jeweiliger Anteil bestimmen. Der gleichrichtende Stromrichter ist vorteilhafterweise mit wenigstens zwei Stromrichtern verbunden. Eine solche Vorrichtung wird auch als Multiterminal-Vorrichtung bezeichnet.
Vorteilhafterweise sind die Stromrichter unter Ausbildung einer Kurzkupplung direkt miteinander verbunden. Eine solche Vorrichtung wird auch als Back-to-back-Gleichstromübertra- gungsanlage bezeichnet. Die Kurzkupplung umfasst im Rahmen der Erfindung beispielsweise zwei Stromrichter, die gleich- spannungsseitig miteinander verbunden sind. Abweichend hiervon weist die Kurzkupplung mehrere gleichspannungsseitig miteinander verbundene Stromrichter auf. Eine solche Multitermi- nal-Kurzkupplung ermöglicht beispielsweise die Verbindung mehrerer Übertragungsnetze, wobei der Lastfluss zwischen den Netzen gezielt steuerbar ist.
Gemäß einem hiervon abweichenden Ausführungsbeispiel sind die Stromrichter mittels einer Gleichspannungsleitung miteinander verbunden. Auf diese Weise ist eine so genannte Gleichstrom- fernübertragungsanlage bereitgestellt. Die Gleichstromfern- übertragungsanlage kann ebenfalls nur zwei oder aber mehrere Stromrichter aufweisen. Die Sollparameter der Regelung werden im Falle von entfernt voneinander aufgestellten Stromrichtern durch eine zweckmäßige Datenfernübertragung zwischen den Stromrichtern übertragen. Vorteilhafterweise sind die Stromrichter einer solchen Gleichstromfernübertragungsanlage mehrere Kilometer entfernt voneinander aufgestellt.
In einer zweckmäßigen Weiterentwicklung ist die Gleichspan- nungsleitung ein- oder zweipolig. Zweipolige Gleichspannungsleitungen ermöglichen die Übertragung höherer Leistungen. Einpolige Gleichspannungsleitungen, die den Gleichstrom über die Erde oder bei Seekabelverbindungen über das Wasser zurückleiten, führen zu kostengünstigen Vorrichtungen. Ein- o- der zweiphasige Übertragungsnetze auf der Wechselstromseite der erfindungsgemäßen Gleichstromfernübertragungsanlage ermöglichen den Anschluss an Sondernetze, z.B. zur Bahnstromversorgung. Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung auch mehrpolige Gleichspannungsleitungen möglich. Die Gleichspannungsübertragung erfolgt grundsätzlich mit einer beliebig ausgestalteten Gleichspannungsleitung .
Vorteilhafterweise ist die Gleichspannungsleitung jedoch zu- mindest zum Teil eine gasisolierte Übertragungsleitung, ein Kabel und/oder eine Freileitung. Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung auch Kombinationen dieser Leitungen möglich. Der besondere Vorteil von gasisolierten Übertragungsleitung, GIL, gegenüber einem Kabel, auch in Kombination mit einer Freileitung, ist die bessere Beherrschbarkeit dynamischer Regel- und Schutzfunktionen auf Grund der geringeren Ladekapazität der gasisolierten Leitung. Eine auf diese Weise weiterentwickelte erfindungsgemäße Vorrichtung dient beispielsweise zur Gleichstromfernübertragung, um aus einphasi- gen oder mehrphasigen Wechselspannungen mittels eines ersten Gleichrichters eine Gleichspannung zu erzeugen.
In einer weiteren Ausführungsform dieser Weiterentwicklung ist die Gleichspannungsleitung durch eine Impedanz ausgebil- det, im einfachsten Fall eine Spule. Mit einer Spule als
Gleichspannungsleitung kann beispielsweise eine als solche bekannte so genannte Kurzkupplung ausgebildet sein, wobei die Spule Funktionen wie Glättung, Strombegrenzung und/oder Begrenzung von Anstiegssteilheiten übernimmt.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung umfasst einer der Stromrichter netzgeführte Leistungshalbleiter. Die Ausführung der Vorrichtung mit einem Stromrichter, der z.B. eine Brückenschaltung aus netzgeführten Leistungshalbleitern, beispiels- weise Thyristoren oder im einfachsten Fall auch Dioden anstelle der abschaltbaren Leistungshalbleiter, aufweist, ermöglicht eine Reduzierung der Anlagenkosten.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist den Schaltelementen jeweils eine weitere Diode parallel geschaltet. Eine solche weitere Diode, beispielsweise eine an sich bekannte druckkon- taktierte Diode wie eine Scheibenzellendiode oder eine in einem druckkontaktierten Elektronikmodul integrierte Diode, kann in einem Fehlerfall eines oder mehrerer Schaltelemente bei entsprechender Ansteuerung durch die Regelung eine Überbrückung eines defekten Schaltelementes ausbilden, wodurch ein Weiterbetrieb des Stromrichters ermöglicht wird. Dabei wird durch geeignete Ansteuerung der noch intakten Schaltele- mente am defekten Schaltelement gezielt eine kurzzeitige Ü- berspannung aufgebaut, so dass die parallel geschaltete Diode durchlegiert und das defekte Schaltelement dauerhaft bis zum Austausch beim nächsten Wartungszyklus überbrückt bleibt. Des Weiteren kann auch die im Leistungshalbleiter integrierte Freilaufdiode eine derartige Überbrückungsfunktion des Schaltelements im Fehlerfall aufweisen.
Energiespeichermittel umfassen gemäß der hier gewählten Terminologie Energiespeicher wie beispielsweise Batterien, Schwungrad oder Super-Caps und Kondensatoren. Energiespeicher weisen eine im Vergleich zu Kondensatoren wesentlich höhere Energiedichte auf. Dies hat den Vorteil, dass die Blind- und/oder Wirkleistungssteuerung einschließlich der bereits beschriebenen dynamischen Regelfunktionen auch bei einem län- geren Spannungsab- oder Ausfall im Übertragungsnetz oder in der Gleichspannungsleitung verfügbar bleibt. Die Verwendung von Energiespeichermitteln mit einer hohen Energiedichte hat eine verbesserte Verfügbarkeit des Systems im Gefolge. Vorteilhafterweise sind die Energiespeichermittel zumindest teilweise Kondensatoren. Kondensatoren sind im Vergleich mit den derzeit bekannten Energiespeichern kostengünstig.
Vorteilhafterweise sind wenigstens zwei Parallelzweige mittels einer Transformatorwicklung miteinander verbunden. Hie- von abweichend sind wenigstens zwei Parallelzweige galvanisch über eine Parallelzweigverbindung miteinander verbunden. Die galvanische Verbindung mittels einer Parallelzweigverbindung ermöglicht eine kostengünstige Bauweise eines Transformators, der zum Anschluss der erfindungsgemäßen Vorrichtung an ein Übertragungsnetz oder an eine Last dient.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Verbindung der Stromrichter mit der Gleichspannungsleitung mittels eines Energiespeichers. Bei Verwendung von Energiespeichern mit einer hohen Energiedichte ergibt eine solche Verbindung eine verbesserte Verfügbarkeit des Systems. Als Energiespeicher kommen auch bei dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung bei- spielsweise die oben genannten Energiespeicher mit Ausnahme der Supercaps in Betracht . Die Anbindung der Energiespeicher an die Gleichspannungsleitung erfolg seriell oder parallel.
Vorteilhafterweise bildet die Vorrichtung eine Gleichstromübertragungsanlage und/oder ein so genanntes FACTS (Flexible AC Transmission System) aus und liefert dabei eine fein abgestufte Ausgangsspannung. Ein weiterer Vorteil ist die Übertragung einer Blind- und/oder Wirkleistung ohne aufwendige magnetische Kopplung. Dabei ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhafterweise in modularer Bauweise ausgestaltet. Besonders bevorzugt wird die erfindungsgemäße Vorrichtung für die Gleichstromübertragung, und/oder zur Ausgestaltung eines so genannten Static Synchronous Compensators (STATCOM) , eines Static Synchronous Series Compensators (S3C) oder eines Unified Power Flow Controllers (UPFC) verwendet.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfin- düng sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf Bauteile mit gleicher Wirkung verweisen und wobei
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 2 eine Schaltungsanordnung eines Schaltelementes der Vorrichtung gemäß Figur 1,
Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schaltelementes der Figur 1,
Figur 4 eine beispielhafte schematische Darstellung eines Stromrichters mit einer Reihenschaltung von Phasenelementen der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 5 eine beispielhafte schematische Darstellung eines
Stromrichters mit einer Parallelschaltung von Pha- senelementen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigen.
In Figur 1 ist als Vorrichtung für die Elektroenergieübertragung eine Hochspannungskurzkupplung 1 zur bi-direktionalen Leistungsübertragung von einem Übertragungsnetz oder Wechselspannungsnetz 2 in ein anderes Wechselspannungsnetz 3 dargestellt. Die Wechselspannungsnetze 2 bzw. 3 sind dabei über nicht dargestellte Transformatoren und/oder Spulen oder galvanisch mit der Hochspannungskurzkupplung 1 verbunden. Die Hochspannungskurzkupplung 1 umfasst einen ersten Umrichter 4 als Stromrichter zur Umwandlung der Wechselspannung in eine Gleichspannung, ein Gleichspannungsverbindung 5 sowie einen zweiten Umrichter 6 als Stromrichter zur Umwandlung der Gleichspannung in eine Wechselspannung. Der erste Umrichter 4 weist drei Phasenelemente 10, 11, 12 auf, die jeweils aus zwei Parallelzweigen 7, 7' zusammengesetzt sind. Jeder Paral- lelzweig besteht wiederum aus einer Vielzahl von in Reihe angeordneten Schaltelementen 10a ... 10i, 10a' ... 10i', IIa ... Hi, Ha' ... Hi', und 12a ... 12i, 12a' ... 12i' . Dabei ist jedes Phasenelement 10, 11, 12 aus Symmetriegründen in der Mitte der Reihenschaltung der Schaltelemente mit jeweils einer Phase der Wechselspannung des Wechselspannungsnetzes 2 verbunden.
Zur Verbindung dient eine Parallelzweigverbindung 8, die über einen nicht gezeigten Transformator mit dem Wechselspannungsnetz gekoppelt ist. Zwischen der Parallelzweigverbindung 8 und der positiven Verbindungsleitung 5 sind genau so viele Schaltelemente angeordnet wie zwischen Parallelzweigverbindung 8 und der negativen Verbindungsleitung 5' . Der Anschluss der Phasenelemente an das Wechselspannungsnetz 2 erfolgt daher mittig.
Der zweite Umrichter 6 umfasst ebenfalls drei Phasenelemente 13, 14, 15, die ebenfalls zwei Parallelzweige 7,7' aufweisen. Jeder Parallelzweig 7, 7' besteht wieder aus einer geradzahligen Anzahl von in Reihe geschalteten Schaltelementen 13a ... 13i, 13a' ... 13i', 14a ... 14i, 14a' ... 14i' , und 15a ... 15i, 15a' ... 15i' die jeweils in der Mitte der Reihenschaltung einen Anschluss für eine Phase des Wechselspannungsnetzes 3 aufweisen. Auch hier ist der Anschluss als figürlich nicht dargestellter Transformator realisiert. Die Hochspannungskurzkupplung 1 umfasst ferner an den jeweiligen Enden der Gleichspannungsverbindung 5, 5' weitere mit 9 bzw. 9' bezeichnete Schaltungsanordnungen aus Kondensatoren und/oder Spulen und/oder Widerständen und/oder Ableitern, die zur zusätzlichen Glättung der Gleichspannung bzw. Stabilisierung der Übertragung angeordnet sind.
Spannungswandler 16,16' sowie Stromwandler 17, 17' sind zur Messung von Spannung beziehungsweise Strom sowohl an der Gleichspannungsverbindung 5 als auch an den jeweiligen Wechselspannungsnetzen 2, 3 vorgesehen, wobei die wechselstrom- seitigen Spannungswandler und Stromwandler aus Gründen der Übersichtlichkeit figürlich nicht dargestellt sind. Die Ausgangssignale der Spannungswandler 16, 16r und der Stromwand- ler 17, 17' entsprechen den jeweils zu überwachenden Messgrößen der Hochspannungsbauteile. Die erfassten Größen werden schließlich als Messwerte an Regelungseinheiten 18, 19 der Hochspannungskurzkupplung 1 übertragen. In den Regelungseinheiten 18, 19 werden die Signale unter Gewinnung von jeweils zugeordneten Abtastwerten abgetastet und die Abtastwerte unter Gewinnung digitaler Messwerte digitalisiert. Die gemessenen digitalisierten Messströme IDC und/oder IÄC und die gemessenen digitalisierten Messspannungen UDc und/oder UAC werden jeweils mit vorgegebenen Sollwerten Isoii bzw. Usoii vergli- chen. Mittel zum Regeln der Vorrichtung steuern auf der
Grundlage von Steuerungs- und/oder Regelungsverfahren die Umrichter 4 und 6.
Zwischen die gleichspannungsseitigen Verbindungen der Phasen- elemente 10, 11, 12 bzw. 13, 14, 15, oder jeweils am wechsel- spannungsseitigen mittigen Anschluss des jeweiligen Phasenelementes können weitere figürlich nicht dargestellte Spulen angeordnet sein. Die Spulen begrenzen einen möglichen Kreisstrom zwischen den Phasenelementen. Die Figuren 2 und 3 zeigen gleichwertige Schaltungsanordnungen, die aus der DE 101 03 031 Al bekannt sind und in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 als Schaltelemente 10a ... 10i, IIa ... Hi, 12a ... 12i, 13a ... 13i, 14a ... 14i, 15a ... 15i bzw. 10a' ... 10i' Ha'... Hi', 12a' ... 12i', 13a' ... 13i', 14a' ... 14i' und 15a' ... 15i' eingesetzt sind. Die Schaltelemente umfassen jeweils zwei Anschlussklemmen 20, 21, zwei Leistungshalbleiter 22, 23, zwei Dioden 24, 25 sowie einen Kondensator 26 als E- nergiespeichermittel. Die Leistungshalbleiter 22 und 23 sind im gezeigten Beispiel abschaltbare elektronische Schalter und hier IGBTs. Als Leistungshalbleiter können jedoch auch IGCTs, MOS-Schalteffekttransistoren oder dergleichen verwendet werden. Die Funktion der Schaltungsanordnung sowie der Reihenschaltung mehrerer solcher Schaltelemente ist in der DE 101 03 031 Al beschrieben, die durch diese Bezugnahme Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ist. Die einzelnen Schaltelemente können für gleiche oder unterschiedliche Spannungsbereiche ausgelegt sein, beispielsweise auch binär oder anderweitig unterschiedlich abstufbar. An die Anschlussklemmen 20, 21 ist bedarfsweise eine figürlich nicht dargestellte zusätzliche Diode angeschlossen, welche zur Überbrückung des Schaltelements im Fehlerfall dient.
In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Strom- richters in so genannter H-Schaltung zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, bei der die Schaltelemente 10a...l0i bzw. 103'...1Oi', lla...lli bzw. lla'...lli', 12a...l2i bzw. 12a'...12i' gemäß Figur 2 zu Phasenelementen 27, 28, 29 angeordnet sind. Jedes der Phasenelemente 27, 28, 29 umfasst wieder zwei Parallelzweige 1 , 7' mit jeweils in Reihe geschalteten Schaltelementen. Die Parallelzweige sind jeweils über zwei in Figur 4 oben und unten dargestellte äußere Verbindungsleitungen und eine mittige Verbindungsleitung miteinander verbunden, wobei zwischen der mittigen und jeder äußeren Verbindungsleitung die gleiche Anzahl von Schaltelementen in Reihe geschaltet ist. Die mittige Verbindungsleitung weist jeweils einen Phasenanschluss 30, 31, 32 zur Verbindung mit zwei Phasen einer angeschlossenen Wechselspannung auf. Die Phasenanschlüsse 30, 31, 32 sind schematisiert als sekundärseitige Anschlüsse von Transformatoren 30, 31, 32 dargestellt, an deren nicht dargestellter Primärseite die jeweilige Wechselspannung abgegriffen oder angelegt wird. Den jeweiligen Phasenelementen 27, 28, 29, die miteinander in Reihe verbunden sind, sind Kondensatoren 33, 34, 35 parallel geschaltet. Wird die gezeigte Anordnung zur Erzeugung einer Wechselspannung betrieben, wird durch jedes Phasenelement aus der gleichspannungsseitig eingekoppelten Gleichspannung eine Wechselspannung in eine Phase einer mehrphasigen Wechselspannung eingespeist, indem die einzelnen Schaltelemente geeignet angesteuert werden. Die Kondensatoren 33, 34, 35 dienen einer zusätzlichen Stabilisierung und Glättung und sind nur optional vorgesehen. Diese Anordnung wirkt nach dem Prinzip eines Voltage Sourced Converters und gene- riert aus der gleichspannungsseitig eingeprägten oder durch den Stromrichter selbst erzeugten Gleichspannung eine dreiphasige Wechselspannung. Somit kann die Anordnung selbstverständlich auch als Umrichter zum Umwandeln einer dreiphasigen Wechselspannung in eine Gleichspannung und umgekehrt verwen- det werden.
Figur 5 zeigt einen Stromrichter mit einer Parallelschaltung der Phasenelemente 27, 28, 29, mit der höhere Übertragungsströme realisiert werden im Vergleich zur Reihenschaltung der Fig. 4. Die Phasenelemente 27, 28, 29 sind in dieser Ausführungsform beispielhaft mittels Spulen 36, 37, 38 bzw. 36', 37', 38' mit dem bipolaren Gleichstromkreis verbunden, an den eine Übertragungsleitung, ein Kabel oder eine GIL oder eine beliebige Kombination derselben angeschlossen werden kann. Figur 6 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Elektroenergieübertragung 39. Die Vorrichtung 39 umfasst einen Stromrichter 40, der an eine Übertragungsleitung 41 angeschlossen ist, wobei der Stromrichter 40 gleichspannungsseitig mit einem Kondensator 52 und einer optionalen Gleichspannungsquelle 42 verbunden ist. Die Übertragungsleitung 41 ist als Übertragungsnetz Teil eines Energieversorgungsnetzes mit Lastanschluss .
Zur Steuerung und Regelung des Stromrichters 40 dient neben weiteren Mitteln zum Regeln der gezeigten erfindungsgemäßen Vorrichtung 39 eine Steuerungs- und Regelungseinheit 43, an welche ein mittels einer Strommesseinheit 44 erfasster Messwechselstrom IAc und eine mittels einer Spannungsmesseinheit 45 gewonnene Messwechselspannung UAc übertragen und in dieser mit vorgegebenen Sollwerten verglichen werden, um mittels geeigneter Steuerungsverfahren die Wechselspannung der Übertragungsleitung 41 dynamisch und phasenangepasst zu steuern. Es sei an dieser Stelle nochmals darauf hingewiesen, dass der Begriff Wechselspannung beliebige Zeitverläufe der Spannung umfasst, mit der die Übertragungsleitung 41 als Übertragungsnetz beaufschlagt ist, und nicht auf sinusförmige oder harmonische Spannungsverläufe begrenzt bleibt.
Der Stromrichter 40 ist über eine optionale Spule 46 sowie einen ebenfalls optionalen Transformator 47 an die Übertragungsleitung 41 angeschlossen. Mit Hilfe des Stromrichters 40 sind eine Blind- und/oder Wirkleistungssteuerung oder dynamische Regelfunktionen wie Dämpfung von Leistungspendelungen und/oder subsynchronen Resonanzen und/oder sub- und/oder su- persub-Harmonischen und/oder Spannungssymmetrierung mittels aktiver Einkopplung einer dynamisch in Betrag und/oder Phase veränderlichen Spannung ermöglicht. Der Stromrichter 40 weist figürlich nicht dargestellte Phasenelemente wie die in Figur 1 gezeigten Umrichter 4, 6 oder wie die in den Figuren 4 oder 5 dargestellten Stromrichter auf. Die Vorrichtung umfasst weitere Baugruppen zur Kompensa- tion 48, 49, die feste Elemente sowie schalt- oder steuerbaren Leistungshalbleiter 50, 51 aufweisen und ebenfalls mit der Übertragungsleitung 41 verbunden sind. Die passiven Komponenten der Baugruppen zur Kompensation 48, 49 können aus beliebigen Kombinationen von Spulen, Kondensatoren, Wider- ständen und Ableitern und/oder Einzelelementen derselben bestehen. So ist beispielsweise eine Bestückung der Baugruppe 49 mit einem Widerstand vorteilhaft, so dass ein geschalteter oder gesteuerter Bremswiderstand zum Abbau eines Wirkleistungsüberschusses auf der Übertragungsleitung 41 realisiert ist. Ein solcher Wirkleistungsüberschuss kann beim Abschalten von an der Übertragungsleitung 41 angeschlossenen Lasten oder HGÜ-Anlagen zu schädlichen Überspannungen führen.
Vorteilhafterweise verfügt die Baugruppe 49 über wenigstens einen Ableiter. Durch diese Ableiterbestückung ist eine vergleichbare Spannungsreduktion erzielbar. Die Verbindung des Stromrichters 40 und der Baugruppen zur Kompensation 48, 49 mit der mehrphasigen Übertragungsleitung 41 kann über den Transformator 47 oder über eine Impedanz oder auch direkt erfolgen. Derartige Kompensations- und Steuerungselemente sind als solche unter der Bezeichnung FACTS bekannt. Bei der hier gezeigten erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die im Stromrichter 40 generierte Wechselspannung aktiv an die Übertragungsleitung 41 aufgeschaltet . Der Stromrichter 40 wird dabei in Abhängigkeit von den Übertragungsanforderungen angesteuert, so dass das eingekoppelte Signal in feiner Abstufung an die Übertragungsanforderungen angepasst werden kann. Anstelle der Leistungshalbleiter 50, 51 können auch mechanische Schalter wie beispielsweise Leistungsschalter zum Einsatz kommen. Dabei umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung als solche bekannte FACTS, beispielsweise einen Static Synchro- nous Compensator (STATCOM) , bei serieller Ankopplung an die Übertragungsleitung einen Static Synchronous Series Compensa- tor (S3C) oder bei Kombination von Parallel- und Serien- Ankopplung einen ünified Power Flow Controller (UPFC) .
Die in den Figuren 1, 4, 5 und 6 dargestellten Vorrichtungen können im Rahmen der Erfindung abweichend von den dargestell- ten dreiphasigen Wechselspannungsnetzen beziehungsweise der dreiphasigen Übertragungsleitung 41 auch mit ein-, zwei,- o- der mehrphasigen Wechselstromnetzen beziehungsweise Übertragungsleitungen mittels jeweils zweckmäßiger Anschlussmittel verbindbar sein.
Ferner weist die Hochspannungskurzkupplung 1 gemäß Figur 1 neben der dort gezeigten Parallelschaltung der Phasenelemente im Rahmen der Erfindung auch Schaltelemente auf, die gemäß der Figur 4 in Reihe geschaltete sind. Durch Verwendung einer sich zwischen den Stromrichtern erstreckenden Gleichspannungsleitung ist eine HGÜ-Anlage erhältlich. Sowohl eine HGÜ- Anlage, als auch eine Kurzkupplung kann im Rahmen der Erfindung mehr als zwei Stromrichter ausweisen und eignet sich dann zum Multiterminal Betrieb. Die Übertragungsleitung zwi- sehen den Stromrichtern ist beispielsweise als Kabel oder durch eine gasisolierte Übertragungsleitung realisiert. Durch die direkte Verbindung der Stromrichter ist die besagte Kurzkupplung erhältlich.
Die Kondensatoren der in Figur 1 gezeigten Schaltungsanordnung 9, 9' , die Kondensatoren 26 gemäß der Figuren 2 und 3, die Kondensatoren 33, 34, 35 gemäß Figur 4 und die Kondensatoren der Figuren 6 einschließlich des Kondensators 52 können mit Energiespeichern wie beispielsweise Schwungrad, Batte- rien, Super-Caps oder dergleichen beliebig kombiniert oder durch diese Energiespeicher ersetzt werden. Dazu werden die Energiespeicher parallel zu oder an Stelle der besagten Kondensatoren angeordnet. Auch ist eine räumlich konzentrierte Anordnung in einer gemeinsamen Baugruppe wie beispielsweise in der Schaltungsanordnung 9 als auch eine verteilte Anordnung der Energiespeicher, also eine räumliche Aufteilung auf verschiedene Bauteile, möglich.
Bezugszeichenliste
1 Kurzkupplung
2,3 Wechselspannungsnetz 4 erster Umrichter
5, 5' Gleichspannungsverbindung
6 zweiter Umrichter
7,7' Parallelzweig
8 Parallelzweigverbindung 9,9' Schaltungsanordnung
10,11,12 Phasenelemente
10a...l0i Schaltelemente
IIa...Hi Schaltelemente
12a...l2i Schaltelemente 10a'...1Oi' Schaltelemente
Ha'...Hi' Schaltelemente
12a'...12i' Schaltelemente
13,14,15 Phasenelemente
13a...13i Schaltelemente 14a...l4i Schaltelemente
15a...15i Schaltelemente
16, 16' Spannungswandler
17, 17' Stromwandler
18, 19 Regelungseinheit 20, 21 Anschlüsse
22, 23 Leistungshalbleiter
24, 25 Dioden
26 Kondensator
27,28,29 Phasenelemente 30,31,32 Phasenanschlüsse
33,34,35 Kondensatoren
36,37,38 Spulen
36', 37', 38' Spulen 39 System zur Elektroenergieübertragung
40 Stromrichter
41 Übertragungsleitung
42 Energiespeichermittel 43 Steuerungs- und Regelungseinheit
44 Strommesseinheit
45 Spannungsmesseinheit 46 Spule
47 Transformator 48,49 Baugruppen zur Kompensation
50,51 Thyristoren
52 Kondensator

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1, 39) für die Elektroenergieübertragung
(1, 39) mit mindestens einem Stromrichter (4, 6, 40), wobei jeder Stromrichter (4,6,40) Phasenelemente
(10,11,12,13,14,15,27,28,29) aufweist, welche jeweils über wenigstens eine Reihenschaltung von Schaltelementen (10a...l0i, lla...lli, 12a...l2i, 13a...l3i, 14a...l4i, 15a...l5i,10a'... 1Oi', lla'...lli', 12a'...12i' ) verfügen, die jeweils mindestens zwei abschaltbare Leistungshalbleiter (22,23) und mindestens zwei jeweils dazu parallel geschaltete Freilaufdioden (24,25) und Energiespeichermittel (26) umfassen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Phasenelemente (27,28,29) jeweils wenigstens zwei parallel zueinander geschaltete Parallelzweige (7,7') mit jeweils einer Reihenschaltung von Schaltelementen (10a...l0i, lla...lli, 12a...l2i, 13a...l3i, 14a...l4i, 15a...l5i,10a'.„ 10i' , lla'...lli', 12a'...12i') aufweisen.
2. Vorrichtung (1, 39) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Parallelzweig übereine gerade Anzahl von Schaltelementen verfügt, wobei ein Anschluss (30,31,32) zum Anschließen des jeweiligen Phasenelementes (27,28,29) an eine Last oder an ein Ü- bertragungsnetz (41) mittig mit den Parallelzweigen verbunden ist.
3. Vorrichtung (1, 39) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Phasenelemente
(27, 28, 29) eines Stromrichters parallel miteinander verbunden sind.
4. Vorrichtung (1, 39) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Phasenelemente (27, 28, 29) in Reihe miteinander verbunden sind.
5. Vorrichtung (1, 39) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den Phasenelementen (27, 28, 29) Energiespeichermittel (33,34,35) angeordnet sind.
6. Vorrichtung (1, 39) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Phasenelement (10,11,12,13,14,15,27,28,29) wenigstens eine Impedanz (36, 37, 38, 36' , 37' , 38' ) aufweist oder über eine Impedanz (36, 37, 38 , 36' , 37' , 38' ) mit einem anderen Phasenelement verbunden ist.
7. Vorrichtung (1, 39) nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Stromrichter (4, 6, 40) parallel an ein Übertragungsnetz (41) oder an eine Gleichspannungsleitung ' (5) anschließbar ist.
8. Vorrichtung (1, 39) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Stromrichter (4, 6, 40) in Reihe an ein Übertragungsnetz (41) oder an eine Gleichspannungsleitung (5) an- schließbar ist.
9. Vorrichtung (1, 39) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stromrichter mit einer Gleichspannungsquelle verbunden ist.
10. Vorrichtung (1, 39) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannungsquelle ein gleichrichtender Stromrichter ist.
11. Vorrichtung (1, 39) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gleichrichtende Stromrichter mit wenigstens zwei Stromrichtern verbunden ist.
12. Vorrichtung (1, 39) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromrichter unter Ausbildung einer Kurzkupplung direkt miteinander verbunden sind.
13. Vorrichtung (1, 39) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromrichter mittels einer Gleichspannungsleitung (5) miteinander verbunden sind.
14. Vorrichtung (1, 39) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannungsleitung (5) ein- oder zweipolig ist.
15. Vorrichtung (1, 39) nach Anspruch 13 oder 14, da- durch gekennzeichnet, dass die Gleichspannungsleitung
(5) zumindest zum Teil eine gasisolierte Übertragungsleitung, ein Kabel und/oder eine Freileitung ist.
16. Vorrichtung (1, 39) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannungsleitung (5) eine Impedanz ist.
17. Vorrichtung (1, 39) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Stromrichter (4, 6, 40) netzgeführte Leistungshalbleiter aufweist.
5
18. Vorrichtung (1, 39) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Schaltelementen mindestens eine weitere Diode parallel geschaltet ist.
10
19. Vorrichtung (1, 39) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichermittel zumindest teilweise Kondensatoren (9, 9f, 26, 33, 34, 35, 52) sind.
•15
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Parallelzweige (7,7') mittels einer Transformatorwicklung (30,31,32) miteinander verbunden sind.
20
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Parallelzweige (7,7') galvanisch über eine Parallelzweigverbindung miteinander (8) verbunden sind.
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