DE1613503A1

DE1613503A1 - Anordnung zur Steuerung von Wechselrichtern

Info

Publication number: DE1613503A1
Application number: DE19671613503
Authority: DE
Inventors: Bertil Hammerlund
Original assignee: ASEA AB; Allmanna Svenska Elektriska AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1966-01-24
Filing date: 1967-01-14
Publication date: 1971-08-05
Also published as: CH481509A; GB1164342A; US3447063A

Description

RlpLJARn CPWI-PF ■ BISMARÖKSTRASSEAS

IUnAnU OUnkbt TELEFON: (0641)73480 .

PATENTANWÄLTE ^; M/E¹ 9021

Allmänna Svenska Elektriska Aktieböläffet

Västeras/Schweden ; _:

Anordnung zur St euerung von We chs elricht ern

Die Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung des im Patent ..... (Patentanmeldung A 42 625 VlIIb/21d2) angegebenen Steuerungsprinzips eines Stromrichters, und zwar die Steuerung eines Wechselrichters, · v^ V : -

Das Patent betrifft die Steuerung der auf der Weehselstromseite der Ventile eines Stromrichters auftretenden Wechselspannungen, z.B. mittels eines Stufenschälters der Stromrichtertrsjisformatoren* In einer der; Stationen einer Gleichstromanlage geschieht dabei die genannte Steuerung in Hinblick auf eine gewisse gewünschte Übertragungsgleichspannung, in der bzw. den anderen Stationen erfolgt die genannte Steuerung in.Hinblick auf einen gewisseh gewünschten Steuerwinkel oder eine gewisse gewünschte.obere oder untere Grenze für diesen Steuerwinkel. In Stationen, in denen die Wechselspannung vom Steuerwinkel der Ventile gesteuert wird, ist der genannte Steuerwinkel wiederum durch einen Regler bestimmt, der von einer Übertragungsgrösse gesteuert wird, beispielsweise vom übertragenen Gleichstrom. Die Steuerungsreihenfolge wird dann die, dass dergenannte Regler einen gewissen Steuerwinkel'im Steuergerät des Stromrichters einstellt, von dem eine vom Steuerwinkel abhangige Grosse für Steuerung des Stufenschalt-ers der Stromrichtertransformatoren abgegeben

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In einer Gleichrichterstation ist der genannte Steuerwinkel ein sehr zweckmässiger Parameter für die Steuerung der Stufenschalter, weil es in einer Stromrichterstation wünschenswert ist, dass der Steuerwinkel normalerweise über einem gewissen Minimalwert gehalten wird, so dass es gegebenenfalls möglich ist, die Gleichspannung der Station durch Vermindern des Steuerwinkels unter den genannten Minimalwert schnell zu erhöhen.

Andererseits ist es wünschenswert, dass der Steuerwinkel nicht zu gross wird, weil die reaktive Leistung der Gleichriehterstation mit dem Steuerwinkel zunimmt. In der Praxis hat es sich gezeigt, dass der Steuerwinkel in einem Gleichrichter zweckmässig innerhalb des Bereichs von 10 Ms 20° gehalten werden soll. Wenn der Steuerwinkel sich über diese genannte öftere oder untere Grenze hinaus verändert, wird ein Signal zum Stufenschalter der Stromrichtertransformatoren gesendet, das dabei die an den Ventilen angeschlossene Wechselspannung vermindert bzw. erhöht. Hierbei ändert sich die Gleichspannung des Gleichrichters und demzufolge dessen Gleichstrom, was wiederum den genannten Regler "beeinflusst, der dabei den Steuerwinkel der Ventile in gewünschter Richtung ändert, so dass der Steuerwinkel allmählich auf einen Wert innerhalb der genannten Grenzen zurückgeht.

In einer Wechselrichterstation ist es indessen nicht der Steuerwinkel, sondern der Sicherheitswinkel der Ventile, der bestimmend für die Gleichspannung (Gegenspannung) und die

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reaktive leistung der Station ist, weshalb- es wünschenswert ist, in' einer Wechselrichterstation den Sdcherheitswinkel innerhalb gewisser im voraus festgelegter Grenzen zu halten. In der Praxis sollen die Grenzen des genannten Sicherheitswinkels eines Wechselrichters vorzugsweise irgendwo im Bereich von 15 bis 30° liegen.

Bei einem gegebenen Sicherheitswinkel wird der entsprechende Steuerwinkel für die Ventile des Wechselrichters unter Rücksicht auf die aktuellen Kommutierungsspannungen und Eommutierungsströme berechnet. Es besteht somit kein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Steuerwinkel-und Sicherheitswinkel* in einem Wechselrichter, so dass der Steuerwinkel in einem Wechselrichter ein weniger geeigneter Parameter für die Steuerung der Stufenschalter in den StrQ^m£ichtertransformatoren des Wechselrichters ist, sondern diese Stufenschalter müssen mit Rücksieht --auf eine gewünschte obere und untere Grenze des. Sicherheitswinkels gesteuert werden. Es ist jedoch ziemlich umständlich,_: den genannten Sicherhei^swinkel in einem Wechselrichter zu messen und abzuleiten.

Die Erfindung betrifft die Steuerung der Wechselspannung in einem Wechselrichter, bei dem der Steuerwinkel für die Ventile des Wechselrichters vom genannten Regler gesteuert wird» Dabei ist die Steuerung der Wechselspannung dadurch gekennzeichnet, dass das Regelorgan für die Wechselspannung des Weehselriehters von. der AusgangsgrÖsse des Reglers gesteuert wird*.

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Es kann sich nämlich herausstellen, dass in einem Wechselrichter der Zusammenhang zwischen der genannten Regelgrosse und dem Sicherheitswinkel des Wechselrichters wenigstens annähernd einer einfachen Funktion folgt, so dass man, ,.wenn die Stufenschalter des Wechselrichtertransformators vom Regler gesteuert werden, dieselben günstigen Verhältnisse erhält, wie wenn der Wechselrichtertransformator direkt im Hinblick auf einen gewissen Sicherheitswinkel des Wechselrichters gesteuert würde. Nach der Erfindung muss deshalb im voraus eine gewisse obere und untere Grenze für die Regelgrosse gewählt werden, wobei die genannten Stufenschalter beeinflusst werden, wenn die Regelgrosse sich über .die genannten Grenzen hinaus verändert.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben, die eine Gleichstromübertragung mit einer Wechselrichterstation nach der Erfindung zeigt.

In der Zeichnung ist eine Gleichstromübertragungsleitung 1 gezeigt. Zwischen dieser und Erde sind mehrere Stromrichterstationen I-III eingeschaltet. Dabei ist vorausgesetzt, dass die Station I als Gleichrichter und die Stationen II und III als Wechselrichter arbeiten. Die Bezugsziffern sind in allen drei Stationen dieselben, aber nur die Station II, die eine erfindungsgemäss aufgebaute Wechselrichterstation ist, ist im einzelnen gezeigt. Jede Station umfasst eine Ventilbrücke 3 mit sechs Ventilen? diese Ventilbrücke ist über einen Stromriehtertransformator, von dem nur die Ventilwicklung 2 für die

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Station II gezeigt ist,, an einem Wechselstromnetz- angeschlossen. Der Anschluss der Ventile an diese Ventilwicklung geschieht über einen Stufenschalter 7. Bei einem der Ventile der Ventilbrücke ist ein die Komponenten 4, 5, 6 und 10 enthaltendes Steuergerät gezeigt. Die Komponenten 5 und 6 sind dabei gemeinsam für alle Ventile, während das Gerät 10 Verbindungen zu einem GitterSpannungsgerät 4 für jedes der sechs Ventile hat. Das Gerät 10 ist an der Wechselspannung der Wicklung 2 angeschlossen, und mit Hilfe dieses Geräts werden Bezugsspannungen für jedes der verschiedenen Ventile hergeleitet. Diese-Bezugsspannungen, die Wechselspannungen sind, sind je an der Eingangsseite eines Gitterspannungsgerätes 4 in Reihe mit einer Gleichspahnungsgrösse von einem Stromregler 5 für die Stromrichterstation angeschlossen* Der Stromregler 5 ist mit Eingangsklemmen 11 für den Anschluss einer Eingangsgrösse versehen, mittels der eine gewisse gewünschte Stromstärke für den Stromrichter eingestellt wird, mit Hilfe eines Transduktors 6 auf der Gleichstromseite des Stromrichters wird der aktuelle Strom in der Station gemessen.

Jede Station ist mit einem zwischen der.Übertragungsleitung 1 und Erde angeschlossenen Spannungsteiler 9 zum Messen der aktuellen Übertragungsspannung vorsehen. In der Station III wird die Gleichspannung der Übertragung zur Steuerung der an der Ventilbrücke 3 angeschlossenen Wechselspannung· von dem an der Station angeschlossenen, nicht gezeigten Wechselstromnetz verwendet, und dies geschieht dadurch, dass der Stufenschalter über den Wechselkontakt 8 von einer Spannung gesteuert wird,

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die dem Spannungsteiler 9 entnommen, wird. Diese Steuerung setzt voraus, dass die Station III programmgesteuert ist, d.h. dass sie, da sie eine Wechselrichterstation ist, mit Hinsicht auf einen gewissen gewünschten niedrigsten Sicherheitswinkel gesteuert wird, wobei die Gleichspannung (Gegenspannung) der Station in der Hauptsache direkt von der an der Station angeschlossenen Wechselspannung bestimmt wird.

Die Station I wird mittels ihres· Reglers 5 mit Hinblick auf eine gewisse gewünschte ilberträgungsgrösse gesteuert, z.B. einen gewissen übertragenen Gleichstrom, und in Abhängigkeit von der an den Klemmen 1t im Regler 5 angeschlossenen Stromorder werden Steuerimpulse; mit einem gewissen Steuerwinkel vom Gitterspan&ungsgerät 4 an die Ventile der Ventilschaltung 5 abgegeben.

In der Station I ist das Gerät 4 als Block gezeigt, der ausser dem Gitterspannungsgerät eine Anordnung zürn Messen des genannten Steuerwinkels enthält* Dieses. Steuerwinkelmass wird " dem Stufenschalter 7 über den Wechselkontakt 8 für Steuerung des Stufenschalters zugeführt.

Die Wechselrichterstation II wird wie die Gleichrichterstation I mit Hinblick auf einen gewissen gewünschten übertragenen Gleichstrom gesteuert, aber im Gegensatz zur Station I, wo der Stufenschalter 7 vom Steuerwinkel der Ventile gesteuert wird, wird in der Station II der Stufenschalter 7 von der vom Stromregler 5 dem Gerät 4 gelieferten Ausgangsspannung ge-

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steuert, die über den Wechselkontakt 8 am Stufenschalter 7 angeschlossen-Ist. Wie bereits erwähnt erhält man liierTdei eine einfache Methode zum Aufrechterhalten des gewünschten Sicherheitswinkels für die Ventile, abgesehen von der Variation des Gleichstroms der Station und der an den Ventilen angeschlossenen
¥echse1sρannungeη.

Aus der Zeichnung ist weiter ersichtlich, dass hei der Station, nämlich der Station III, die die Gleichspannung der .Übertragung steuert, der Stufenschalter 7 über den Wechselkontakt 8 vom
Spannungsteiler 9 gesteuert wird, während in allen übrigen Stationen, die ge für sich ihren eigenen übertragenen Strom steuern, der Stufenschalter 7 "bei Gleichrichterbetrieb vom Steuerwinkel
der Ventile und bei Wechselrichterbetrieb τοη der Ausgangsspannung vom Stromregler gesteuert wird» Weiter sieht man, dass es mit Hilfe der Wechselkontakte 8 möglich ist, frei zu wählen, welche Station spannungsbestimmend für die Übertragungsgleichspsimung sein soll und welche Stationen ihren eigenen Strom
regeln sollen. Die Voraussetzung ist nur, dass die von den
Stufensehaltern der Strömrichtertransformatoren angegebenen
Regelbereiche für die an den Ventilschaltungen 3 angeschlossenen Wechselspannungen einigermassen gleichartig sind. Wenn z.B. die Wechselkontakte 8 in den Stationen II und I'll umgeschaltet werden, ändert sich in der Station TII die Einstellung des Stufenschalters, bis man vom Begier 5 eine Ausgangsspannung mit einem Wert erhält, der innerhalb der gegebenen-Grenzen liegt. Vor der Umschaltung des Kontakts 8 war nämlich der vom Transduktor 6
gemessene Strom in der Station III grosser als der auf den

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Klemmen 11 eingestellte, was "bedeutet, dass die Ausgangsspannung vom Regler 5 Hull war. Bei der Umschaltung des Kontakts 8 "bex kommt deshalb der Stufenschalter 7 die S teuer spannung UuIl, so dass er die an der "Ventils chaltung 4 angeschlossene Wechselspannung erhöht. Hierbei wird der Gleichstrom der Station aufgrund der erhöhten Gegenspannung vermindert, und da der vom Transduktor 6 gemessene Gleichstrom die Tendenz hat, den auf den Klemmen 11 eingestellten Gleichstrom zu unterschreiten, erhält man eine Ausgangsspannung vom Regler 5 für eine Hinalosteuerung, des Wechselrichters. Wenn die Ausgangsspannung vom Regler 5 so gross geworden ist, dass sie über der gegebenen unteren Grenze liegt, "bleibt der Stufenschalter 7 in seiner Lage stehen. In der Station II wird der Stufenschalter nach dem Umschalten des Kontakts 8 mit Hinsicht auf eine gewisse gewünschte Leitungsspannung gesteuert.

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Claims

Patentansprüche :

1.) Anordnung bei einer Wechselrichterstation in einer G-leichstromkraftübertragung nach Patent ... .* (Patentanmeldung A 4-2 625 YIIIb/21 d2), bei der . die Wechselrichter stat ion mit einem Regler versehen ist, der mit Hinblick auf eine- gewisse gewünschte TJberträgungsgrösse arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelorgan für die Wechselspannung der Station an der Ausgangsseite des genannten Reglers angeschlossen ist_o

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerkre'is im genannten Regelorgan beeinflusst wird, wenn die Ausgangsgrösse des genannten Reglers sich über ein gewisses Intervall hinaus verändert, das einer bestimmten gewünschten oberen und unteren Grenze für den Sicherheitswinkel des Wechselrichters entspricht.

3. Anordnung nach Anspruch 1 bei einer Wechselrichterstation, die ausser dem genannten Regler ein Organ zum Messen der Gleichspannung der .übertragung enthält, gekennzeichnet durch ein Wechselorgan für alternativen Anschluss des genannten Regelorgans an den genannten Regler bzw. an das genannte spannungsmessende Organ.

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.Jo .'

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