DE1588044A1

DE1588044A1 - Einrichtung zur Spannungssteuerung in Wechselstromnetzen

Info

Publication number: DE1588044A1
Application number: DE19671588044
Authority: DE
Inventors: Van Den Boom Dr-In Hans-Werner; Kammereck Dipl-Ing Max
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1967-04-08
Filing date: 1967-04-08
Publication date: 1970-10-08
Also published as: FR1559486A; BE713326A; AT276574B; CH461627A; SE328933B

Description

BROWN, BOVERl & GiE AG Mannheim, 3. April 1967 MANNHEIM ^{Pat H}/^N

Mp.Nr. 542/67

"Einrichtung zur Spannungssteuerung in Wechselstromnetzen"

Die Erfindung "betrifft eine Einrichtung zur Spannungssteuerung in Wechselspannungsnetzen mit einem Zusatzreihentransformator, an dem eine veränderliche Zusatzspannung durch den der Sekundärwicklung aufgezwungenen Strom entsteht.

Es besteht häufig die Notwendigkeit, in Weehselspannungsnetzen SpannungsSchwankungen an der Sammelschiene auszuregeln, um dem.Verbraucher konstante Spannung bzw. bei unveränderlichem lastwiderstand konstante Leistung zuzuführen.

Bekannte Regelungen für konstante Spannungen sehen einmal stromsteuernde Magnetverstärker (AEG Hilfsbuch, 9. Aufl. 1965, S. 9/10), zum anderen antiparallel geschaltete Stromrichterventile (Westinghouse, Silicon Controlled Rectifier, S. 7 - 76, Abs. 2) mit Anschnittsteuerung vor. Beiden Einrichtungen ist gemeinsam, daß sie in Reihe mit dem Verbraucher zu schalten sind. Die Einrichtungen sind aufwendig und erzeugen außerdem einen starken Oberwellenanteil in der Verbraucherspannung. Der stromsteuernde Magnetverstärker benötigt ca. die Hälfte seiner lypenleistung als Steuerleistung, Die Stellglieder für den Steuerstrom werden besonders bei größeren Magnetverstärkereinheiten groß und aufwendig, deshalb ist ihr Leistungsbereich begrenzt. Bei der Stromrichtereohaltung müssen die antiparallelgeschalteten Ventile nicht nur für die gesamte nachgeschaltete Verbraucherleistung dimensioniert werden, sondern auch in der Lage sein, den Kurzschlußetrom zu beherrschen, was einen erheblichen Aufwand erfordert.

%\ 009841/0317

T588044

- 2 - ' 542/67

Eine weitere bekannte Einrichtung zur Spannungssteuerung (AEG-' Mitteilung 47, 1957, Heft 5/6, S. 144 - 146) sieht einen Zusatzreihentransformator vor, in dessen Sekundärkreis die Arbeitswicklung eines Magnetverstärker liegt. Der vom Verbraucher in der Sekundärwicklung des Reihentransformators erzwungene Strom muß über die Impedanz der Arbeitswicklung des Magnetverstärkers fließen. An der Primärwicklung des Reihentransformators stellt sich eine dem Abfall an der Impedanz proportionale Zusatzspannung ein. Die Impedanz wird durch Steuerung des Magnetverstärkers geändert. Diese Anordnung arbeitet ebenfalls mit einer Anschnittsteuerung der Primärspannung, d. h. sie erzeugt eine hohe Blindleistung und die Verbraucherspannung ist stark verzerrt. Deshalb wird diese Methode nur bei kleinen Leistungen angewandt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden und eine verlustlose, oberwellenarme und leistungsmäßig nicht begrenzte Regelung der Verbraucherspannung zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Sekundärkreis des Zusatzreihentransformators ein Gleichstromzwischenkreis vorgesehen ist, der aus einer ungesteuerten G-ieichrichterbrücke und einer gesteuerten Stromrichterbrücke besteht, die im Wechselrichterbereioh arbeitet und die wechselgerichtete Gleichstromleistung nach Maßgabe der zu regelnden Verbraucherspannung in das Netz zurückgibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt.

Die mit R, S und T bezeichneten Zuleitungen eines Drehstromnetzes sind über einen Zusatzreihentransformator 1 an einen oder mehrere Verbraucher 2 angeschlossen, Sekundärseitig sind die Wicklungen des Zusatzreihentransformators 1 einerseits im Stern geschaltet* andererseits an die Zweigmittelpunkte einer

009841/0317

- 3 - . 542/67

•angesteuerten Drehstromgleichrichterbrücke 3 angeschlossen. Die Drehstromgleichrichterbrücke 3 speist auf zwei Pole eines Gieichstromzwischenkreises, der eine parallel zu den Klemmen der Drehstromgleichriehterbrücke 3 geschaltete Querkapazität 4 und eine Längsinduktivität 5 besitzt. Ausgangsseitig ist der Gleichstromzwischenkreis mit den Klemmen einer gesteuerten Stromrichterbrücke 6 verbunden, deren Zweigmittelpunkte an das Drehstromnetz mit den Zuleitungen R, S, T angeschlossen sind. Die gesteuerte Stromrichterbrücke 6 wird im Wechselrichterbetrieb, im Bereich zwischen maximaler Wechselrichterspannung und Spannung Null, betrieben. Das Siebglied im Gleichstromzwischenkreis, das aus der Querkapazität 4 und der Längsinduktivität 5 besteht, hat die Aufgabe, den Strom zu glätten und dafür zu sorgen, daß ein kontinuierlicher Stromfluß, auch bei plötzlich wechselnden Last- oder Spannungsverhältnissen, an der Sammelschiene des Verbrauchers vorhanden ist.

Die Aussteuerung der Stromrichterbrücke 6 erfolgt über einen Gittersteuersatz 7 nach Maßgabe der zu regelnden Verbraucherspannung und des Stromes im Gleichstromzwischenkreis. Am Eingang eines Regelverstärkers 8 wird hierzu der Istwert -U. . der zu regelnden Verbraucherspannung mit einem einstellbaren Sollwert ü_ η, verglichen. Die Summe dieser Spannungen wird durch den Regelverstärker 8 verstärkt und als Stromführungsgröße Iq₀-^ ^auf äen Eingang eines Strombegrenzungsverstärkers 9 und weiter auf den Gittersteuersatz 7 geleitet. Die Aussteuerung der Stromrichterbrücke 6 erfolgt so, daß am Verbraucher 2 die gewünschte Spannung ansteht. Auf den Eingang des Strombegrenzungsverstärkers 9 wird ferner der über einen Stromwandler 10 ermittelte Stromistwert Ijl_S4. des Gieichstromzwischenkreises geführt. Der Strombegrenzungsverstärker 9 greift begrenzend ein, wenn der Stromistwert den vorgegebenen Sollwert übersteigt. Die Aussteuerung wird dann derartig beeinflußt, daß die Stromüberhöhung verschwindet. Die Strombegrenzung vermeidet z. B. unzulässig hohe Kreis ströme im Gleichstromzwischenkreis.

die Wechselrichteraussteuerung der Stromrichterbrücke 6

0098Al /0317
■..■■-.. - - 4 -

- 4 - ' 542/67 ' '

wird eine Gegenspannung im Gleichstromzwischenkreis vorgegeben.. Der Zusatzreihentransformator 1, der über einen weiten Stellbereich als Stromtransformator arbeitet und somit seinen Sekundärstrom erzwingt, muß jeweils soviel Spannung erzeugen, daß der Gleichstrom die an der Stromrichterbrücke 6 eingestellte Gegenspannung überwindet. Dadurch fällt auf der Primärseite des Zusatzreihentransformators 1 eine dem Laststrom phasengleiche und der am Wechselrichter eingestellten Gegenspannung proportionale Zusatzspannung ab. Sinkt z. B. die Netzspannung ab, so wird durch Verkleinern der Gegenspannung auch die Zusatzspannung abgesenkt. Die wechselgerichtete Gleichstromleistung des Gleichstromzwischenkreises wird von den Zweigmittelpunkten der Stromrichterbrücke 6 abgenommen und in das Drehstromnetz R, S, T zurückgespeist.

Zum Schutz der Halbleiterbauelemente gegen Überströme bei Kurzschlüssen auf der Verbraucherseite ist ein Kurzschließer · 11 auf der Sekundärseite des Zusatzreihentransformators 1 vorgesehen. Er wird durch Überströme auf den Verbraucherzuleitungen ausgelöst.

Es ist möglich, daß zur Erzeugung der Gegenspannung im Zwischenkreis an Stelle der gesteuerten Stromrichterbrücke ein Gleichstromgenerator eingesetzt wird, wobei die Gegenspannung über die Erregung des Generators eingestellt Wird. Bei Verwendung eines Generators sind keine Siebmittel im Gleichstromzwischenkreis erforderlich.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen in einer praktisch verlustlosen, leistungsmäßig nicht begrenzten und im Gegensatz zu Einrichtungen mit Anschnittssteuerung Oberwellen- und blindleistungsarmen Regelung der Verbraucherspannung, die praktisch ·trägheitslos arbeitet.

00984 1/03 17

Claims

- 5■-.■■■ 542/67

Patentansprüche

Einrichtung zur Spannungssteuerung in Wechselspannungsnetzen mit einem Zusatzreihentransformator, an dem eine veränderliche Zusatzspannung durch den der Sekundärwicklung aufgezwungenen Strom entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß im Sekundärkreis des Zusatzreihentransformators (1) ein Gleichstromzwischenkreis vorgesehen ist, der aus einer ungesteuerten Gleichrichterbrücke und einer gesteuerten Stromrichterbrücke (6) "besteht, die im Wechselrichterbereich arbeitet und die wechselgerichtete Gleichstromleistung nach Maßgabe der zu regelnden Verbraucherspannung in das Netz zurückgibt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß im Gleichstromzwischenkreis ein Siebglie.d (4, 5) vorgesehen ist. -
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Gleichstromzwischenkreis eine Strombegrenzungsregelung über einen Soll-Istwert-Vergleich des Stromes mittels der Gittersteuerungseinrichtung vorgesehen ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Sekundärseite des Zusatzreihentransformators (1) ein vom Verbraucherstrom gesteuerter Kurzschließer (11) vorgesehen ist.

00984 1 /0317

Leerseite