DE1513957B2

DE1513957B2 - Anordnung zur lastsymmetrierung mit hilfe eines blindstrom richters

Info

Publication number: DE1513957B2
Application number: DE19651513957
Authority: DE
Inventors: Floris Prof. Dr.-Ing.; Häusler Michael Dipl.-Ing.; Knuth Detlef; 1000 Berlin Koppelmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1965-09-22
Filing date: 1965-09-22
Publication date: 1972-03-23
Also published as: US3450983A; DE1513957A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Lastsymmetrierung mit Hilfe eines Blindstromrichters bei einphasigen oder mehrphasigen unsymmetrischen induktiven Verbrauchern an einem Drehstromnetz. Es sind Blindstromrichter mit kapazitivem Speicher auf der Gleichstromseite und mit Rückstromventilen vorgeschlagen worden, die im Gegensatz zu den Blindstromrichtern mit induktivem Speicher dem Netz nicht einen symmetrischen Strom oder eine symmetrische Spannung aufdrücken, nämlich eine der Spannung des Speichers entsprechende treppenförmige Spannung.

Es sind Blindstromrichter mit kapazitivem Speicher auf der Gleichstromseite und mit Rückstromventilen vorgeschlagen worden, die im Gegensatz zu den Blindstromrichtern mit induktivem Speicher dem Netz nicht einen symmetrischen Strom, sondern eine symmetrische Spannung aufdrücken, nämlich eine der Spannung des Speichers entsprechende treppenförmige Spannung. Diese Blindstromrichter eignen sich dann zur Symmetrierung von Drehstromverbrauchern, wenn sie ohne die üblichen Vordrosseln direkt dem Verbraucher parallel geschaltet werden, was bei induktiven Verbrauehern ohne Schwierigkeit möglich ist. Damit in das Drehstromnetz nicht zu große Oberschwingungsströme fließen, kann dieses Netz durch Reaktanzen verdrosselt werden, sofern die vorhandenen Streureaktanzen der Umspanner usw. nicht ausreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl eine Lastsymmetrierung als auch eine Blindstromkompensation mit einem zwangskommutierten Blindstromrichter durchzuführen. Dies wird bei einer eingangs beschriebenen Anordnung dadurch erreicht, daß zur Blindstromkompensation und zur Lastsymmetrierung ein zwangskommutierter dreiphasiger Blindstromrichter mit kapazitivem Speicher und Rück Stromventilen ohne Vordrosseln mit dem Verbraucher parallel geschaltet ist.

Damit in das Drehstromnetz nicht zu große Oberschwingungsströme fließen, kann dieses Netz mit Reaktanzen beschaltet werden, sofern die vorhandenen Streureaktanzen dei Umspannet usw. nicht ausreichen. An Hand einer Zeichnung sei ein schematisches Ausführimgsbeispiel der Erfindung erläuteit. Es zeigt F i g. 1 die Schaltskizze eines Ausführungsbeispieles, während

F i g. 2 und 3 Zeigerdiagramme des Stromes und der Spannung bei unterschiedlichem Verschiebungsfaktor veranschaulichen.

In dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 wird aus einem dreiphasigen Netz der Phasen 1, 2 und 3 ein elektrischer Ofen als Verbraucher gespeist. Seine Belastung für das Netz ist schematisch durch den ohmsehen Anteil R und den induktiven Anteil L veranschaulicht. Der Strom des dreiphasigen Netzes beträgt I₀ und seine Spannung YJU₀. Um das Drehstromnetz vor zu großen Obei Schwingungsströmen zu schützen, ist es mit Reaktanzen L₁ beschaltet. Dem zum Verbraucher parallelgeschalteten Blindstromrichter B₁ und dem kapazitiven Speicher C fließen die Ströme I₁, L und /₃ zu, wobei der Strom L mit dem Strom /₀ identisch ist. Letzterer beträgt

/0 =

I cos ψ

Ausgehend von den vorgenannten Größen sind in den F i g. 2 und 3 Zeigerdiagramme konstruiert worden, wobei der Winkel φ bei der F i g. 2 60° und bei der F i g. 3 70° beträgt. Es wurde dabei angenommen, daß der Blindstromrichter verschwindend kleinen inneren Widerstand hat und sein Steuerwinkel δ so gewählt ist, daß der aus dem Speisenetz zufließende Strom I₀ symmetrisch und rein ohmisch ist. Dann ergeben sich die bereits genannten drei Blindstromrichterströme I₁, L und /₃. Da, wie ebenfalls bereits festgestellt, I₂ = I₀ ist, fließt in den Phasen I₁ und I₃ im wesentlichen der Blindstrom des Verbrauchers.

Die Anordnung nach der Erfindung erlaubt im Ausführungsbeispiel nicht nur die Kompensation des Blindstromes und die symmetrische Verteilung der Last auf die diei Phasen des Netzes, sondern sie ver-

mag auch infolge der kontaktlosen, stetigen Steuerung des Blindstromrichters bei schnellen unregelmäßigen Lastschwankungen die Kompensation und die Symmetrierung selbsttätig aufrechtzuerhalten, wenn der Steuerwinkel δ mit einer entsprechenden Regelung auf den gewünschten Verschiebungsfaktor, z. B. auf cos φ = 1, und auf Symmetrie ausgerüstet ist.

Soll das speisende Netz von Stromoberschwingungen, die unter den Einflüssen der treppenförmigen Blindstromrichterspannungen zustande kommen, besonders gut gereinigt werden, so können auf der Netzseite der DrOSSeInL₁ in an sich bekannter Weise zusätzlich auf bestimmte Oberschwingungen, z. B. 250 oder 300 Hz usw., abgestimmte Resonanzkreise vorgesehen werden.

Wenn dei Verbraucher einphasig ist oder stets in einer Phase kleineren Strom aufnimmt als in der anderen, so kann man den Blindstromrichter in der schwach belasteten Phase mit kleineren Ventilen ausrüsten. Unter Umständen genügen, wenn wie z. B. beim Ausführungsbeispiel der Strom I₀ = /,ein reiner Wirkstrom ist, nur die Rückstromventile.

Wenn bei symmetrischer Steuerung des Blindstromrichters und unsymmetrischer Spannung des Drehstromnetzes die Ströme I₀ nicht genügend symmetrisch werden, so kann man die Ventile der drei Phasen des Blindstromrichters derart unsymmetrisch steuern, daß die Symmetriebedingung für die Ströme I₀ erfüllt ist.

Wenn man parallel zur Speicherkapazität C eine Batterie oder bzw. als Brennstoffzellen schaltet, so vermag die Anordnung nicht nur Blind- und Wirklastströme vom Speisenetz fernzuhalten, sondern der Betrieb des Verbrauchers kann bei Netzausfall des Notbetriebes aufrechterhalten werden.

Die Anordnung nach der Erfindung kann in einem weiten Frequenzbereich, z. B. von 16²/₃ bis 1000 Hz angewendet werden, d. h., sie kann auch zur Entlastung und Lastsymmetrierung von Mittelfrequenzgeneratoren dienen. Der mögliche Leistungsbereich geht von wenigen kvar bis zu 100 Mvar. Bei kleinen Spannungen kommen heute als Ventile des Blindstromrichters Halbleiterzellen in Frage, bei größeren Spannungen auch Quecksilberdampfventile mit kleiner Freiwerdezeit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Lastsymmetrierung mit Hilfe eines Blindstromrichters bei einphasigen oder mehrphasigen unsymmetrischen induktiven Verbrauchern an einem Drehstromnetz, dadurch gekennzeichnet, daß zur Blindstromkompensation und zur Lastsymmetrierung ein zwangskommutierter dreiphasiger Blindstromrichter mit kapazitivem Speicher und Rückstromventilen ohne Vordrosseln mit dem Verbraucher parallel geschaltet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Drehstromzuleitungen zum Verbraucher mit parallelgeschaltetem Blindstromrichter Reaktanzen (1) oder ein Umspanner mit Streureaktanz geschaltet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile des Blindstromrichters in einer unbelasteten Phase entsprechend dem kleineren Strom, den sie führen, kleiner ausgelegt sind als in den anderen Phasen.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Blindstromrichter in einer schwach belasteten Phase nur Rückstromventile aufweist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung des Blindstromrichters von der Spannung (U₀) des Drehstromnetzes vor den Reaktanzen (Z₀) abhängig gemacht ist.

6. Anordnung nach einen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerwinkel δ des Blindstromrichters so gestellt bzw. geregelt ist, daß dem Drehstromnetz nur Wirkstrom entnommen wird.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerwinkel δ des Blindstromrichters zur vollständigen Symmetrierung der Last in den einzelnen Phasen verschieden eingestellt bzw. geregelt ist.

8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei schwankender Last die Steuerung des Blindstromrichters derart gestellt bzw. geregelt ist, daß die Belastung des Drehstromnetzes stets symmetrisch und im wesentlichen ohmisch bleibt.