DE2644682A1 - Schaltungsanordnung und verfahren zur kompensation und symmetrierung schnell veraenderlicher blindstroeme von an ein drehstromnetz angeschlossenen verbrauchern - Google Patents
Schaltungsanordnung und verfahren zur kompensation und symmetrierung schnell veraenderlicher blindstroeme von an ein drehstromnetz angeschlossenen verbrauchernInfo
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Description
BROWN, BOVERI & CIE · AKTIENGESELLSCHAFT KP ffil Ιί?#
Mp.-Nr.625/76 Mannheim, 28.Sept. 1976
ZFE/P3-Pp,/Ha.
"Schaltungsanordnung und Verfahren zur Kompensation und
Symmetrierung schnell veränderlicher-Blindströme von an
.* ein Drehstromnetz angeschlossenen Verbrauchern"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur
ι Kompensation und Symmetrierung schnell veränderlicher Blindströme
von an ein Drehstromnetz angeschlossenen Verbrauchern mit mindestens einem zwangskommutierten und parallel zu den Verbrauchern
an das Drehstromnetz angeschlossenen Stromrichter als Kompensationsstellglied, auf dessen Gleichstromseite
mindestens ein Energiespeicher angeschlossen ist,und mit einem geschlossenen Regelkreis, der Meßwandler für die Eingangsströme . des Stromrichters, Meßwandler für die
Verbraucherströme und Meßwandler für die Leiter-
Spannungen des Drehstromnetzes und Auswertungs- !
einrichtungen umfasst, die die notwendigen Kompensatxonsströme
ermitteln bzw. über Zündimpulsbildner für die Stromrichter die | Einstellung des zeitlichen Verlaufes der drehstromseitigen Ströme
bewirken. |
Anordnungen zur Kompensation und Symmetrierung schnell veränderlicher
Blindströme, wie sie beispielsweise bei Drehstromlichtbogenöfen auftreten, sind erforderlich, um Spannungsschwankungen
im speisenden Netz zu vermeiden, die bei anderen Verbrauchern
Pat 4(172.3500/KE)
Störungen, z.B. eine unangenehme Schwankung des Lichtstromes
von Glühlampen, zur Folge haben. Wach üblicher Technik können schnellveränderliche Blindströme durch über Thyristoren schalt-
n
bare Kondensatore oder schaltbare Drosselspulen, kombiniert mit ungeschalteten Kondensatoren, kompensiert und symmetriert werden. Kondensatoren können mit Hilfe von Halbleitern praktisch nur im Spannungsmaximum geschaltet werden, d.h., nach jeder Schaltung kann der Stromverlauf des geschalteten Kondensators für die nächste volle Halbperiode nicht mehr beeinflußt werden. Bei geschalteten Drosselspulen kann die Grundschwingungs-j blindleistung durch Steuerung der Phasenlase des Schaltzeitpunktes zwar stetig verstellt werden, jedoch läßt sich der Strom der Drosselspule während der nächsten Halbperiode nicht mehr beeinflußen, wenn der Schaltzeitpunkt im oder kurz nach dem Spannungsmaximum liegt. Die Folge dieser Totzeiten ist, daß z.B. ein im Spannungsmaximum oder kurz danach beginnender Stromeinsatz eines Verbrauchers, z.B. eines Lichtbogenofens, mit Hilfe der üblichen Anordnungen während der ersten der folgenden Halbperioden nicht kompensiert werden kann. Treten solche Ereignisse mit einer Häufigkeit auf, die in/^Frequenzbereich liegt, in dem das menschliche Auge sehr empfindlich auf Helligkeitsschwankungen reagiert, z.B. bei einer Frequenz von 7 Hz, so ·
bare Kondensatore oder schaltbare Drosselspulen, kombiniert mit ungeschalteten Kondensatoren, kompensiert und symmetriert werden. Kondensatoren können mit Hilfe von Halbleitern praktisch nur im Spannungsmaximum geschaltet werden, d.h., nach jeder Schaltung kann der Stromverlauf des geschalteten Kondensators für die nächste volle Halbperiode nicht mehr beeinflußt werden. Bei geschalteten Drosselspulen kann die Grundschwingungs-j blindleistung durch Steuerung der Phasenlase des Schaltzeitpunktes zwar stetig verstellt werden, jedoch läßt sich der Strom der Drosselspule während der nächsten Halbperiode nicht mehr beeinflußen, wenn der Schaltzeitpunkt im oder kurz nach dem Spannungsmaximum liegt. Die Folge dieser Totzeiten ist, daß z.B. ein im Spannungsmaximum oder kurz danach beginnender Stromeinsatz eines Verbrauchers, z.B. eines Lichtbogenofens, mit Hilfe der üblichen Anordnungen während der ersten der folgenden Halbperioden nicht kompensiert werden kann. Treten solche Ereignisse mit einer Häufigkeit auf, die in/^Frequenzbereich liegt, in dem das menschliche Auge sehr empfindlich auf Helligkeitsschwankungen reagiert, z.B. bei einer Frequenz von 7 Hz, so ·
en
sind die bekannten Anordnung zur Kompensation und Symmetrierung schnell veränderlicher Blindlasten demnach nicht in der Lage, den mit "Flickern" bezeichneten Effekt zu vermeiden und ein Schwanken des Lichtstromes von Glühlampen wird als störend bemerkt. Da sich störende Netzrückwirkungen auch durch den vermehrten Einsatz von elektronischen Steuergeräten mit Phasenanschnittsteuerung häufen, sind auf jeden Fall Maßnahmen zur Reduzierung der Netzrückwirkungen zu treffen (vgl. auch DIN EN 5006 vom Juli 1974).
sind die bekannten Anordnung zur Kompensation und Symmetrierung schnell veränderlicher Blindlasten demnach nicht in der Lage, den mit "Flickern" bezeichneten Effekt zu vermeiden und ein Schwanken des Lichtstromes von Glühlampen wird als störend bemerkt. Da sich störende Netzrückwirkungen auch durch den vermehrten Einsatz von elektronischen Steuergeräten mit Phasenanschnittsteuerung häufen, sind auf jeden Fall Maßnahmen zur Reduzierung der Netzrückwirkungen zu treffen (vgl. auch DIN EN 5006 vom Juli 1974).
6098U/0372
ZFE/P 4 F 1 (676.8000/KE)
Bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Gattung (IEEE Transaction on Industrial Electronics and Control
Instrumentation, Vol. ieee ~ 23, No. 2, May 1976, S. 162 - 166)
wird davon ausgegangen, die vorgenannten parallelen Kondensatoren zur Kompensation der Blindströme zu vermeiden. Im bekannten Fall wird eine geregelte Blindleistungsquelle eingesetzt,
die aus einem zwangskommutierten Wechselrichter und einer Gleichstromdrossel besteht. Der Wechselrichter liegt
parallel zur Last. Durch Messung der eingangsseitigen Wechselspannung,
des Laststromes und des Stromes der Blindleistungsquelle,
durch Auswertung dieser Größen und durch Berechnung eines Kompensationsstromes sowie durch Vergleich des letzteren
mit dem Strom der Blindleistungsqueile und Eingabe dieses Differenzsignales in den ohnehin im Zündimpulsbildner des
Wechselrichtes vorhandenen Pulsbreitenmodulator, wird die
gate-Steuerung des Wechselrichters derart beeinflußt, daß ein Kompensationsstrom entsteht. Die Modulationsfrequenz
-komponente des Wechselrichterausgangsstromes wird durch ein Filter eliminiert. Der Wechselrichter bildet also gemeinsam j
mit der Drosselspule eine Bedarfsstromquelle. Die notwendige I Energie wird von der mit der Last gemeinsamen Wechselstrom- J
quelle nachgeliefert. Das bekannte System ist auf dreiphasige Stromkreise erweiterbar. Mit dem bekannten System sind zwar !
bereits schnelle Reaktionen auf Laständerungen erreichbar; aber die eine:Halbperiode der Frequenz des speisenden Wechselstromnetzes
entsprechende Zeit verstreicht bis zum tatsächlichen Regeleingriff (zitierter Aufsatz, S. 163, rechte Spalte,
S. 166, Ziff. 3) .
Der Erfindung liegt ausgehend von der Schaltungsanordnung der eingangs genannten Gattung die Aufgabe zugrunde, die Kompensation
und Symmetrierung von sehr schnell veränderlichen Blindlasten
8098U/0372
ZFE/P 4 F 1 (676.8000/KE)
-y.
Ohne störende Totzeiten zu ermöglichen. Die Lösung besteht erfindun^gsgemäß
darin, daß Kondensatoren dreiphasig parallel zu den Verbrauchern geschaltet sind, als Kompensationsstellglied
ein dreiphasiger Vierguadrantensteller und als Energiespeicher
ein Kondensator und ein auf die doppelte Netzfrequenz abgestimmter
und parallel zu letzterem geschalteter Resonanzkreis vorgesehen sind, daß der Regelkreis neben den Auswerteeinrichtungen
zur Regelung des zeitlichen Verlaufes der drehstromseitigen Ströme eine Einrichtung zur Regelung der mittleren
Spannung auf der Gleichstromseite des Vierquadrantenstellers aufweist und daß an die Meßwandler für die Verbraucherströme
t; ein Wirkleitwert-Meßumformer; und an letzteren
ein Wirkstromsollwert-Generator angeschlossen sind.
Die Kombination eines Vierquadrantenstellers mit einem Gleichspannungskondensator
und einem auf die doppelte Netzfrequenz
abgestimmten Filter als Energiespeicher ist als solche als reine Speiseschaltung für einen Gleichstromverbraucher bekannt
(DT-OS 2 217 023 = US-PS 3,909,698)ο Im vorliegenden Fall wird
der in Pulsbetrieb betriebene dreiphasige Vierguadrantensteller als Kompensationsstellglied eingesetzt.
Gegenüber dem in der eingangs erwähnten bekannten Schaltung eingesetzten selbstgeführten Wechselrichter (IEEE, siehe oben)
hat der Vierquadrantensteller den Vorteil, daß der Zeitverkauf seiner Wechselströme, z.B. durch Zweipunktregelung, schnell und
den
genau/Vorgegebenen Sollwerten nachgeführt werden kann.
genau/Vorgegebenen Sollwerten nachgeführt werden kann.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Kompensation und Symmetrierung schnell veränderlicher Blindströme anzugeben, bei dem die große Stellgeschwindigkeit
JjQ 9 8. U/
ZFE/P 4 F 1 (6766000/KE)
von an sich.bekannten Vierquadrantenstellern auch tatsächlich
ausgenutzt wird.
Die Lösung besteht darin, daß erfindungsgemäß der Wirkanteil der Ströme des Kompensationsstellgliedes durch dessen Wirkleitwert-Sollwert
bestimmt wird und daß als Sollwerte für die Blindströme
des Kompensationsstellgliedes direkt und ohne Verzögerung die Sumrnenmomentanwerte der Ströme von Verbraucher und dreiphasigem
Kondensator gemessen und um den Wirkanteil des -litsystam
der Verbraucherströme vermindert werden, xvobei der Wirkanteil v. >
mittels des Wirkleitwert-Umformers durch automatische Multiplikation einer dem Wirkleitwert—Istwert des Verbrauchers proportionalen
Größe mit Größen die dem Seitverlauf der Spannungen des Drehstromnetzes proportional sind, generiert wird, und daß
die Größe des Sollwertes für den Wir&eitwert des Kompensations-
Stellgliedes bzw. derjenigen für die als Kompensationsstell- |
glied eingesetzten Vierquadrantensteller durch die Einrichtung ] zurRegelung der mittleren Spannung auf der Gleichstromseite der
Vierquadrantensteller bestimmt wird.
Anstelle der bisher üblichen Steuerverfahren, die z.B. auf den Symmetrierungsformein von Steinmetz aufbauen, wird ein prinzipiell
anders arbeitendes Verfahren eingesetzt.
Die bisher eingesetzten Meßumformer liefern Amplitudenwerte für die von der Kompensationseinrichtung zu liefernden Ströme. Wenn
keine speziellen Annahmen über die Art des Zeitverlaufes der Ver-|
braucherströme getroffen werden dürfen, und dies ist bei schnell ι
veränderlichen Strömen der Fall, liefert der entsprechende Rechner
die Vierte für Wirk- und Blindleistungen des Verbrauchers mit einer Verzögerung die im günstigsten Fall eine Periode der Netzfrequenz
beträgt. Das Prinzip, möglichst schnell die Amplitude des Blind- ;
8 0 9 8 14-/-6-3-7-2-
ZFE/P 4 F 1 (6766000/KE)
β fr ^-
stromes eines Verbrauchers über Meßwandler zu bilden und diese Größen als Sollwert für die Stellerstromamplitude zu benutzen,
ist folglich für Anordnungen, die die Änderungen des Blindstromes augenblicklich kompensieren sollen, unbrauchbar. Mit
den vorstehend angegebenen Maßnahmen vorliegender Erfindung ermitteltman hingegen die dem Zeitverlauf der Wirkkomponenten
des Mitsystems der Verbraucherströme entsprechenden Größen, die von den gemessenen Gesamtströman des Verbrauchers abzuziehen
sind, um den Sollwert .für die vom Steller zu kompensierenden Verbraucherstromkomponenten zu erhalten.
Bei einem Wirklastsprung kann der Wirleitwert-Meßumformör den
richtigen Meßwert im allgemeinen frühestens nach einer Periodendauer liefern. Da in der ersten Periode nach einem Wirklastsprung
der Zeitverlauf des Ausgangssignales des Meßumformers
im allgemeinen noch nicht der mittleren Leistung der Wirklastentspricht,
enthalten nach einem Wirklastsprung die Sollwerte der Ströme des Vierquadrantenstellers Anteile, die dazu führen,
daß der Kompensationsanordnung insgesamt ein endlich großer j Energiebetrag zugeführt oder entnommen wird. Dadurch wird ein
Wirklastsprung nur in abgemilderter Form im Versorgungsnetz bemerkbar. Im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen zur Kompensation
und Symmetrierung schnell veränderlicher Verbraucher · führen die unvermeidlichen Meß'zeiten von Meßumformern nicht
zu einer kurzzeitigen Belastung des Netzes mit eigentlich zu kompensierenden Blindströmen, sondern zu einer Entlastung
des Netzes von eigentlich zu liefernden Wirkströrneri. Die bei Wirklastsprüngen vom dreiphasigen Vierquadrantensteller:· zu
liefernden bzw. aufzunehmenden Energiebeträge stammen im wesentlichen aus dem Energieinhalt des Kondensators auf der Gleichstromseite.
Da letztlich die gesamte von Verbraucher und dreiphasigen Vierquadrantensteller benötigte Energie vom Netz geliefert
v/erden soll, wird erfindungsgemäß durch eine Regelung
Sngsi4/0372
ZFE/P 4 F t (678.8000/KE)
— A —
der Spannung des gleichstromseitigen Kondensators bei Abweichungen
dieser Spannung von ihrem Sollwert dem Sollwert der Stellerströme eine zusätzliche kleine und vergleichsweise
nur langsam sich ändernde Wirkstromkomponente überlagert. Durch den entsprechenden Wirkanteil des Stellerstromes wird am
gleichstromseitigen Kondensator Energie zu- bzw. abgeführt, so daß die Kondensatorspannung im Mittel konstant bleibt.
Im Gegensatz zur eingangs beschriebenen bekannten Schaltung wird auf· die parallel zum Verbraucher bzw. zu den Verbrauchern1
geschalteten Kondensatoren nicht verzichtet, sondern sie werden ! zur Kompensation der Blindleistung beibehalten, so daß das
Kompesations-Stellglied gleichsam als zusätzlicher Regulator
für die Kompensation und Symmetrierung extrem schnell veränderlicher Blindströme dient. Vorzugsweise sind die dreiphasigen
Kondensatoren so bemessen, daß die Ströme der drei Kondensator- j phasen jeweils etwa halb so groß sind, wie der größte in der I
betreffenden Phase zu kompensierende Verbraucherstrora.Bei
ungleichen Kapazitäten der dreiphasigen Kondensatoren werden diese in Dreieckschaltung angeordnet, weil dann alle Kondensatoren
für die gleiche Spannung zu bemessen sind.
Der Wirkstromsollwert-Generator umfasst einen Summierer, in dem die Größen vorzeichenrichticr addiert werden, die dem
-Istwerf:
resultierenden Wirkleitwert/von Verbraucher und dreiphasigem
Kondensator und dem Sollwert des Wirkleitwertes für die Vierquadrantensteller
proportional sind, und Multiplizierer, deren einen Eingängen die dem Summenleitwert porportionale Größe
gemeinsam zugeführt wird und deren anderen Eingängen Größen zugeführt werden, die dem Zeitverlauf derjenigen Spannungen
entsprechen, denen der zu erzeugende Wirkstromsollwert proportio nal sein soll. Bei einer derartigen Anordnung kann in vorteil-
8098U/0372
ZFE/P4FH6768000/KE)
haft einfacher Weise das Ausgangssignal der Einrichtung zur Regelung der mittleren Spannung auf der Gleichstromseite des
Kompensationsstellgliedes über den Summierer berücksichtigt
werden. .
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Ein symmetrisches Drehstromnetz 1 speist einen Verbraucher 2,
der kompensiert und symmetriert werden soll. Dazu ist ein dreiphasiger Kondensator 3 zum Verbraucher parallel geschaltet.
Die einzelnen Kondensatoren sind vorzugsweise so bemessen', daß sie.Ströme aufnehmen, die etwa halb so groß sind wie die
größten in den einzelnen Verbraucherphasen zu kompensierenden Blind- und Unsymmetrieströme. Ergeben sich nach dieser Regel
Kondensatoren mit unterschiedlichen Kapazitätswerten, so wählt
man für die Kondensatorbatterie 3 zweckmäßig die Dreieckschaltung, weil dann aDe Kondensatoren für die gleiche
Spannung zu bemessen sind. Als Kompensations-Stellglied zur Kompensation des resultierenden Blindstromes von Verbraucher
und Kondensatorsbatterie 3 ist eine zum Verbraucher 2 parallele Dreieckschaltung von drei Vierquadrantenstellern 4 vorgesehen.
Der Aufbau derartiger Steller ist bekannt (US-PS 3 909 698). Die Gleichstromanschlüsse der Steller 4 sind alle parallel geschaltet
und mit einem gemeinsamen Gleichspannungskondensator sowie in an sich bekannter Weise (US-PS 3 909 698) mit einem
auf die doppelte Netzfrequenz abgestimmten Resonanzkreis verbunden. Der Resonanzkreis besteht aus der Reihenschaltung
eines Kondensatos 6 mit einer Drosselspule 7 und dient zur Kompensation von mit doppelter Netzfrequenz pulsierenden Verbraucherleistungen,
die z.B. von inversen Stromsystemen verursacht werden, oder - bei Umsetzung der Erfindung in ein einphasiges System - >on Leistungspulsationen doppelte Netzfrequenz.
8098U/0372
ZFE/P <i F 1 (67G.3000/KE)
Die Schaltungsanordnung enthält x^eiterhin:
Meßwandler 8 zur Erfassung der^Stellerstrcme iR, iq, i ,
Meßwandler 9 zur Erfassung der zu dem dreiphasigen Kondensator
3 und dem (den) Verbraucher (n) «^'führenden Ströme i_,_ ,!„„,!„_,
I RU b>U XO
drei an letztere angeschlossene erste Summierer 10,
Meßwandler 11 zur Erfassung der Wechselspannungen Un,-,^-,!!.,,,
HU oU IU
drei an letztere angeschlossene zweite Summierer 12,
einen Wirkleitwert-JIeßumformer 13, an den die Ausgänge der
Summierer 10 und 12 angeschlossen sind,
Uc einen Meßwandler 14 zur Erfassung der Gleichspannung/auf der
Gleichspannungsseite der Steller 4,
einen an diesen angeschlossenen dritten Summierer 15 mit Sollwerteingang 16 für den Gleichspannungssollwert U ,,,
einen an den dritten Summierer 15 angeschlossenen Spannungsregler 17, dessen Ausgang an einen vierten Summierer 18 angeschlossen
ist, an dem gleichzeitig der Ausgang des Wirkleit-Meßumformers
13 liegt,
mit
drei Multiplizierer 19,/deren ersten Eingängen 19a gemeinsam
der Ausgang des vierten Summierers 18 und mit deren zweiten Eingängen 19b jeweils ein entsprechender Ausgang eines zweiten
Summierers 12 verbunden ist,
drei fünfte Summierer 20 an den Ausgängen der Multiplizierer 19, welche Summierer eingangsseitig mit jeweils einem ersten
Summierer 10 und einem Meßwandler 8 und ausgangsseitig mit jeweils einem Zweipunktregler 21 verbunden sind,-
und mit Steuersätzen in üblicher Ausführung (hicht dargestellt) ausgangsseitig der Zweipunktregler 21, die die Steuerimpulse
für die Steller 4 formieren.
Nachfolgend wird die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung erläutert:
Die Istwerte der drei Stellerströme iR, ig, j.^ v/erden über die
Stromwandler 8 gemessen, in Summierern 20 von ihren drei SoIl-
-10 8098U/0372
ZFE/P 4 M (6768000,'KE)
werten abgezogen, und die Regelabweichungen werden drei Zweipunktreglern
21 zugeführt. Die Zweipunktregler 21 schalten die Aus gangs spannung über"~die Ventile der zugeordneten Steller 4
in bekannter Weise so, daß die Regelabweichung der drei Ströme i , i und i innerhalb des zugelassenen Toleranzbandes bleibt
Die Sollwerte der SteHerströme setzen sich aus zwei Anteilen
zusammen, die in den Summierern 20 zusammengefasst werden. Der erste Anteil wird aus den über die Stromwandler 9 gemessenen
Strömen ίηο, io~ und ΐ_Ι(Ο1 in den Summierern 10 nach
KU OU IU
folgender Vorschrift gebildet:
*3 | (lR0 " | 1SO* | |
1VS ~ | +3 | ^1S0- | 1TO* |
1VT | +1 | (iT0 - | 1RO* |
Der Faktor ^- kann durch die Wahl der Stromwandlerübersetzung
berücksichtigt werden-
In analoger Weise werden in den Summierern 12 aus den über die
Spannungswandler 11 gemessenen Spannungen u„n, uq und υφη die
Meßwerte der Spannungen zwischen den Leitern nach folgender Vorschrift gebildet:
UR = | UR0 | " uso |
us = | uso | UT0 |
UT = | u | - 0RO |
Im Meßumformer 13 wird aus den Augenblickswerten der so gewonnen Ströme und Spannungen ein Meßwert gebildet, der dem Drehstrom-Wirkleitwert
des Verbrauchers 2 entspricht. Dies kann z.B. nach folgender Vorschrift geschehen:
- 11 8098U/Q372
ZFE/P 4 F 1 (676.8000/KE)
1 f (i„D· uR + ivs· us + iVT · uT) dt
2 2
3U 3U
T - Periode der Netzfrequenz
P - Verbraucherleistung
P - Verbraucherleistung
Der Faktor —~- = kann bei konstanter Metzspannung und Frequenz
3ü
als Konstante berücksichtigt werden, wobei U der Effektivwert
als Konstante berücksichtigt werden, wobei U der Effektivwert
der symmetrischen Spannungen u , u_, um ist.
PK
Im Summierer 18 wird eine Größe -— addiert, die den Sollwert
3Ü P
des Wirkleitwertes der Steller 4 darstellt. Die Größe
bildet der Spannungsregler 17 in bekannter Weise aus der
Differenz zwischen dem vorzugsweisen konstanten Sollwert 16
der Spannung des Ko"densators 5 und deren Istwert, der im Meßwandler 14 übertragen und im Summierer 15 vom Sollwert ab- j gezogen wird. Bei-zu kleinem Istwert der Kondensatorspannung
Differenz zwischen dem vorzugsweisen konstanten Sollwert 16
der Spannung des Ko"densators 5 und deren Istwert, der im Meßwandler 14 übertragen und im Summierer 15 vom Sollwert ab- j gezogen wird. Bei-zu kleinem Istwert der Kondensatorspannung
η
liefert der Regelverstärker 17 für die Größe;- _K einen
liefert der Regelverstärker 17 für die Größe;- _K einen
3ü2 j
positiven Wert, damit dem Kondensator auf der Gleichstromseite :
der Steller Energie zugeführt wird. In den Multiplizierern 19 J
p p i
wird die im Summierer 18 gebildete Größe K + V mit den j
2 · I
Spannungen u , u„, bzw. Un, multipliziert. Das Ergebnis ist j
der Zeitverlauf für die Sollwerte der Wirkströrae !
3tr
P P
3tr
pk + pv · ut
1WT
1 3U2
- 12 -
8098U/
1 (676B00Q/KE)
- IST -
Diese Ströme haben alle die gleiche Amplitude und stellen ein
symmetrisches Mitsystem dar, genau wie die Spannungen U7,, u_, u_.!
K ο JL
Als zweiter Anteil für die Sollwerte der Stellerströme;i , i„
R Ja
und i werden sie in den Summierern 20 zu den direkt gemessenen
Strömen - iVR, - ivg und -/L^ addiert.
Für die auf die Zweipunktregler 21 wirkenden Regelabweichungen gilt demnach:
XR ~ | WR | ν - | Vr |
XS = | 1WS | 1S" | Vs |
xT = | 1Wl1 | 1T " | 1T |
Im allgemeinen kann man voraussetzen, daß die Regelabweichungen
Xn, xo, x_, vernachlässigbar klein sind, dann gilt:
Vr = | wB | |
1S i + | 1VS | Vs |
V + | 1VT = | 1WT |
d.h., Verbraucher- und Kompensatorströme ergänzen sich zusammen
zu reinen Wirkströmen.
Damit ergibt sich für die Netzströme
1NR | 1WR | Vt |
Vs = | Vs- | 1WR |
1NT = | XWT | Vs |
Diese Ströme bilden ebenso wie die Ströme i ^, i „: -und i m ein
WR WS WT
symmetrisches Mitsystem und verlaufen proportional zu den
Spannungen upo, u , U0.
R0 so 8ΪΡ98Η/0372 - " -
2F(£/P 4 F 1 (676.8000,'KE)
Ab
Leerseite
Claims (6)
- Patentansprüche1»/Schaltungsanordnung zur Kompensation und Symmetrierung schnei] verändericher Blindströme von an ein Drehstromnetz angeschlossenen Verbrauchern mit mindestens einem zwangskommutierten und parallel zu den Verbrauchern an das Drehstromnetz angeschlossenen Stromrichter als Koirtpensationsstellglied, auf dessen Gleichstromseite mindestens ein Energiespeicher angeschlossen ist, und mit einem geschlossenen Regelkreis, der Meßwandler für die Eingangsströme (i~, ic,i„) des Stromrichters, Meßwandler für die Verbraucherströme (i„_, icri, I111.) und Meßwandler für die Leiterspannungen (u o, U150, uTO) des Drehstromnetzes und Auswertungseinrichtungen uir.faßt, die die notwendigen Kompensationsströme ermitteln bzw. über Zündimpulsbildner für die Stromrichter die Einstellung des zeitlichen Verlaufes der drehstromseitigen Ströme bewirken, · 'dadurch gekennzeichnet, daß Kondensatoren (3) dreiphasig parallel zu den Verbrauchern (2) geschaltet sind, als Kompensationsstellglied ein dreiphasiger Vierqaudrantensteller (4) und als Energiespeicher ein Kondensator (5) und ein auf die doppelte Netzfrequenz abgestimmter und parallel zu letzterem geschalteter Resonanzkreis (6,7) vorgesehen sind, daß der Regelkreis neben den Ausw^rteeinrichtungen zur Regelung des zeitlichen Verlaufes der drehstromseitigen Ströme eine Einrichtung (15,16,17) zur Regelung der mittleren Spannung (Uc) auf der Gleichstromseite des (der) Vierquadrantenstellers (4) aufweist und daß an dLe Meßwandler (9) für die Verbraucherströme (iori» icri, i„rt) ein Wirkleitwert-Meßumformer (10,12,13) und an letzteren ein Wirkstromsollwert-Generator (15,19) angeschlossen sind.- 14 -8098U/0-3 72ZFE/P 4 F 1 (07GaOOCVKFt
- 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dreiphasigen Kondensatoren (3) so bemessen sind, daß die Ströme der drei Kondensatorphasen jeweils etwa halb so groß sind wie der größte in der betreffenden Phase zu kompensierende Verbraucherstroin.
- 3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei ungleichen Kapazitäten der drei- I phasigen Kondensatoren (3) diese in Dreieckschaltung angeordnet sind.
- 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkstromgenerator einen Summierer · (18)f in dem die Größen vorzeichenrichtig addiert werden, die dem resultierenden Wirkleitwert von Verbraucher (2) und dreiphasi.gem Kondensator (3) und dem Sollwert des Wirkleitwertes für die Vierquadrantensteller (4) proportional sind und Multiplizierer (19) umfaßt; deren einen Eingängen (19a) die dem Summenleitwert proportionale Größe gemeinsam zugeführt wird und deren anderen Eingängen (19b) Größen zugeführt werden, die dem Zeitverlauf derjenigen Spannungen entsprechen, denen der zu erzeugende Wirkstromsollwert proportio nal sein soll.
- 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Kompensationsstellglied eine Dreieckschaltung von drei Vierquadrantenstellern (4) vorgesehen ist.
- 6. Verfahren zur Kompensation und Symmetrierung schnell veränderlicher Blindströme von an ein Drehstromnetz angeschlossenen Verbrauchern, wobei unter Messung und Auswertung der Schaltungsströme und der Spannungen des Drehstronx1-netzes Sollwerte zur Formierung von Steuerimpulsen für ein8098U/0372 "15~ZFE/P 4 F 1 (67G8C00/KE)Stromrichter-Kompensationsstellgliedes gebildet werden mittels einer Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, -dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkanteil der Ströme des Kompensationsstellgliedes durch dessen Wirkleitwert-Sollwert bestimmt wird und daß als Sollwerte für die Blindströme des Kompensationsstellgliedes direkt und ohne Verzögerung die Summenmomentanwerte der Ströme von Verbraucher und dreiphasigen Kondensator gemessen und um den Wirkanteil des Mitsystems der Verbraucherströme vermindert werden, wöbe der Wirkanteil mittels des Wirkleitwert-Umformers durch automatische Multiplikation einer dem Wirkleitwert des Verbrauchers proportionalen Größe mit Größen, die dem Zeitverlauf der Spannungen des Drehstromnetzes proportional sind, generiert wird, und daß die Größe der Sollwerte für den Nirkleitwert des Kompensationssteilgliedes bzw. derjenigen für die als Kompensationsstellglied eingesetzten Vier-quadrantensteller durch die Einrichtung zur Regelung der mittleren Spannung auf der Gleichstromseite der Vierguadranten-j steller bestimmt wird.8098U/0372
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