DE4308686A1 - Schaltungsanordnung zur Einspeisung oder Entnahme von Wirk- und Blindleistung aus einem oder in ein niederfrequentes Wechselspannungsnetz - Google Patents
Schaltungsanordnung zur Einspeisung oder Entnahme von Wirk- und Blindleistung aus einem oder in ein niederfrequentes WechselspannungsnetzInfo
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Description
Schaltungsanordnung zur Einspeisung oder Entnahme von Wirk-
und Blindleistung aus einem oder in ein niederfrequentes
Wechselspannungsnetz.
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur
Einspeisung oder zur Entnahme von Wirk- und Blindleistung in
ein oder aus einem niederfrequenten Wechselspannungsnetz, die
ein Gleichspannungsnetz mit Energiespeicher und Energiequelle
aufweist- sowie einem Verbraucher.
Eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art ist
beispielsweise bei regenerativen Energieversorgungssystemen
(Energieerzeugungsanlagen) bekannt. Eine derartige
Schaltungsanordnung, insbesondere wenn sie zur Einspeisung
von Wirk- und Blindleistung in ein niederfrequentes
Wechselspannungsnetz verwendet wird, liefert Spannung und
Strom oft nur in einer schlechten Qualität; d. h., die
abgegebene Leistung weist eine starke Dynamik im
Leistungsverlauf bzw. bei der Leistungsabgabe auf.
Aber auch die Entnahme aus einem Netz durch einen Verbraucher
ist nicht unproblematisch; so entstehen beispielsweise
Schieflasten im Netz, wenn einzelne Außenleiter des
Dreiphasensystems durch einen starken Verbraucher belastet
werden; zur Beseitigung einer derartigen Schieflast muß das
Energieversorgungsunternehmen mit Kompensationsmaßnahmen
eingreifen. Darüber hinaus belasten Elektromotoren das Netz
induktiv mit der Folge, daß ein hoher Blindleistungsanteil im
Netz entsteht. Wenn Stromrichter am Netz sind, also
beispielsweise Dimmer, Netzteile usw., kann eine saubere
Grundschwingung von dem Netz nicht aufrechterhalten werden.
Vielmehr ist es so, daß in diesem Fall der obere Teil der
sinusförmigen Schwingung geglättet wird. Darüber hinaus ist
aber auch hier aufgrund von Anlaufvorgängen und Lastsprüngen
von Elektromotoren eine starke Dynamik im Leistungsverlauf
bzw. bei Leistungsaufnahme vorhanden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen,
wodurch das Netz gleichmäßig belastet wird, und mit der das
Netz im wesentlichen mit reiner Wirkleistung belastet bzw.
reine Wirkleistung eingespeist wird.
Die Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung zur
Einspeisung von Wirk- und Blindleistung in ein nieder
frequentes Wechselspannungsnetz durch den kennzeichnenden
Teil des Anspruches 1 gelöst. Die Lösung der Aufgabe bei
einer Schaltungsanordnung zur Entnahme von Wirk- und Blind
leistung aus einem niederfrequenten Wechselspannungsnetz
rechnet sich durch die Maßnahme gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Anspruches 2 aus.
Sowohl durch die Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1 als
auch durch die Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 2 wird die
Möglichkeit der gezielten Blindleistungskompensation
eröffnet. D. h., daß beispielsweise bei einem
Industriebetrieb, der aufgrund der Verbraucher das Netz stark
induktiv belastet, zur Kompensation kapazitive Blindleistung
in das Netz eingespeist wird. Bislang war es so, daß hier
statisch, d. h. beispielsweise durch Kondensatorbatterien die
kapazitive Blindleistung (Kompensationsblindleistung)
bereitgestellt wurde. Nachteilig hieran ist, daß sich die
Zuschaltung dieser kapazitiven Blindleistung nicht stufenlos
regeln läßt, sondern sich beispielsweise die
Kondensatorbatterien nur in Schritten zuschalten lassen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Gleich
spannungsnetz durch einen Umrichter mit einem höher
frequenten Wechselspannungsnetz gekoppelt, wobei das höher
frequente Wechselspannungsnetz einen Energiespeicher und eine
Energiequelle aufweist. Durch ein höherfrequentes
Wechselspannungsnetz können höhere Energiemengen übertragen
werden, ohne daß die Transformatoren, z. B. im Umrichter
größer werden müssen bzw. sie können unter Umständen sogar
kleiner werden. Darüber hinaus entstehen in den Stromrichtern
weniger Schaltungsverluste bei Einsatz spezieller
Steuerverfahren, wie sie nur bei einem höherfrequenten
Wechselspannungsnetz möglich sind. Hierdurch steigt der
Systemwirkungsgrad.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird bei in der
Steuereinheit bekanntem Blindleistungsbedarf des
niederfrequenten Wechselspannungsnetzes durch die
Steuereinheit der Umrichter so gesteuert, daß sich der
geförderte netzfrequente Blindstrom am Anschlußpunkt des
niederfrequenten Wechselspannungsnetzes einstellt, und daß
bei einer zeitlich veränderlichen Differenz zwischen
Leistungsbedarf und Leistungsüberschuß im System die Steuer
einheit den Energiefluß der an das Gleichspannungsnetz oder
im zweiten Fall an das höherfrequente Wechselspannungsnetz
über den Umrichter angeschlossenen Speicher so steuert, daß
der Wirkstrom am Anschlußpunkt des niederfrequenten Wechsel
spannungsnetzes über einen ausreichend großen Zeitraum
konstant bleibt. D. h., wenn eine Differenz zwischen
Leistungsbedarf und Überschuß besteht, dann wird diese
Differenz durch den entsprechenden Energiespeicher
ausgeglichen, so daß der Wirkstrom am Netz weitgehend
konstant gehalten werden kann.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Umrichter
bei Anschluß an das Gleichspannungsnetz als Pulswechsel
richter ausgebildet.
Der Umrichter ist als Matrixconverter bei Anschluß an das
höherfrequente Wechselspannungsnetz ausgebildet; durch den
Matrixconverter wird jeder Eingangsanschlußpunkt über einen
sperrfähigen leistungselektronischen Schalter mit jedem
Ausgangsanschlußpunkt verbunden. Dadurch, daß die Spannung im
Gleichspannungsnetz größer als der Spitzenwert der
verketteten Spannung des niederfrequenten Wechselspannungs
netzes ist, wird die Möglichkeit eröffnet, in ein Netz einzu
speisen.
Anhand der Zeichnungen wird die Schaltungsanordnung
nachstehend näher erläutert.
Fig. 1 zeigt die Schaltungsanordnung für ein
Gleichspannungsnetz;
Fig. 2 zeigt die Schaltungsanordnung bei
Verbindung des Gleichspannungsnetzes mit
dem höherfrequenten Wechselspannungsnetz.
Das Gleichspannungsnetz 2, das einen Energiespeicher 4.1 mit
Ladesteuerung und Entladesteuerung und einer Energiequelle
5.1 ebenfalls mit Steuereinheit aufweist, ist an dem
Umrichter 7.1 angeschlossen. Über Kopplungsinduktivitäten a
ist der Umrichter 7.1 mit dem niederfrequenten
Wechselspannungsnetz 1 verbunden. Zwischen dem Umrichter 7.1
und dem niederfrequenten Wechselspannungsnetz 1 ist der
Verbraucher 6 angeschlossen. Am Netzanschlußpunkt 11 des
niederfrequenten Wechselspannungsnetzes wird der Strom durch
eine Meßeinrichtung 10 ermittelt; gleichfalls am
Netzanschlußpunkt 11 wird durch die Meßeinrichtung 10 die
Spannung im niederfrequenten Wechselspannungsnetz 1 gemessen.
Die Meßeinrichtung 10 erfaßt ebenfalls die Spannung 13 des
Gleichspannungsnetzes 2. Diese Daten, also die Spannung des
Gleichspannungsnetzes, die Spannung am niederfrequenten
Wechselspannungsnetz und der Strom am niederfrequenten
Wechselspannungsnetz werden von der Steuereinheit 9 erfaßt,
durch die zum einen der Umrichter 7.1 und zum anderen der
Energiespeicher 4.1 angesteuert wird.
Eine zweite Ausführungsform (Fig. 2) unterscheidet sich von
der ersten Ausführungsform dadurch, daß hier das
Gleichspannungsnetz 2 durch ein höherfrequentes Wechsel
spannungsnetz 3 mit Energiespeicher 4.2 und Energiequelle 5.2
und einen entsprechenden Umrichter 7.2. erweitert wird. In
diesem Fall wird auch eine Spannung 12 des Gleichspannungs
netzes 3 durch die Meßeinrichtung 10 ermittelt. Die Koppelung
des Gleichspannungsnetzes und des höherfrequente
Wechselspannungsnetzes erfolgt durch einen Führungs
stromrichter 13 (Fig. 2). Die Spannungsmessung erfolgt
weiterhin über das Gleichspannungsnetz. In dieser zweiten
Ausführungsform kann das niederfrequente Netz 1 sowie der
Verbraucher 6 entweder über den Umrichter 7.1 an das
Gleichspannungsnetz 2 oder über den Umrichter 7.2 an das
höherfrequente Wechselspannungsnetz 3 angeschlossen sein.
Claims (8)
1. Schaltungsanordnung zur Einspeisung von Wirk- und
Blindleistung in ein niederfrequentes
Wechselspannungsnetz (1), die ein Gleichspannungsnetz
(2) mit Energiespeicher (4.1) und Energiequelle (5.1)
aufweist, sowie einem Verbraucher (6),
gekennzeichnet durch
einen an das Gleichspannungsnetz (2) angeschlossenen
Umrichter (7.1), der über Kopplungsinduktivitäten (8)
mit dem niederfrequenten Wechselspannungsnetz (1)
verbunden ist, wobei der Verbraucher (6) in der
Verbindung zwischen dem niederfrequenten
Wechselspannungsnetz (1) und Umrichter (7.1) am
Umrichteranschlußpunkt angeschlossen ist, und wobei
eine Steuereinheit (9) vorgesehen ist, die mit einer
Meßeinrichtung (10) in Verbindung steht, wobei die
Meßeinrichtung (10) die Spannung und den Strom am
Anschlußpunkt (11) des niederfrequenten
Wechselspannungsnetzes und die Spannung (12) des
Gleichspannungsnetzes (2) erfaßt, wobei bei durch die
Meßeinrichtung (10) anhand der Abweichung der
Gleichspannung (12) im Gleichspannungsnetz (2) von
einem vorgegebenen Wert ermitteltem
Leistungsüberschuß durch die Steuereinheit (9)
vorgegeben wird, ob die überschüssige Leistung
entweder dem Speicher (4.1) oder dem niederfrequenten
Wechselspannungsnetz (1) zuzuführen ist, und wobei
für den Fall, daß die überschüssige Leistung
teilweise oder vollständig dem Speicher (4.1)
zugeführt wird, durch die Steuereinheit (9) der Strom
in den Speicher (4.1) so erhöht und gleichzeitig
durch Steuerung des Umrichters der Wirkstrom am
Anschlußpunkt (11) des niederfrequenten
Wechselspannungsnetzes (1) so eingestellt wird, daß
die Spannung (12) des Gleichspannungsnetzes (2)
konstant bleibt, und wobei für den Fall, daß die
überschüssige Leistung dem niederfrequenten
Wechselspannungsnetz (1) zugeführt wird, der
Umrichter (7.1) durch die Steuereinheit (9) derart
gesteuert wird, daß der Wirkstrom am Anschlußpunkt
(11) des niederfrequenten Wechselspannungsnetzes (1)
sich so einstellt, daß die Gleichspannung (12) im
Gleichspannungsnetz (2) einen bestimmten vorgegebenen
Wert nicht überschreitet.
2. Schaltungsanordnung zur Entnahme von Wirk- und
Blindleistung aus einen niederfrequenten Wechsel
spannungsnetz (1), die ein Gleichspannungsnetz
(2) mit Energiespeicher (4.1) und Energiequelle
(5.1) aufweist, sowie einem Verbraucher (6),
gekennzeichnet durch
einen an das Gleichspannungsnetz (2) angeschlossenen
Umrichter (7.1), der über Kopplungsinduktivitäten (8)
mit dem niederfrequenten Wechselspannungsnetz (1)
verbunden ist, wobei der Verbraucher (6) in der
Verbindung zwischen dem niederfrequenten
Wechselspannungsnetz (1) und Umrichter (7.1) am
Umrichteranschlußpunkt angeschlossen ist, und wobei
eine Steuereinheit (9) vorgesehen ist, die mit einer
Meßeinrichtung (10) in Verbindung steht, wobei die
Meßeinrichtung (10) die Spannung und den Strom am
Anschlußpunkt (11) des niederfrequenten
Wechselspannungsnetzes (1) und die Spannung (12) des
Gleichspannungsnetzes (2) erfaßt, wobei bei einem
durch die Meßeinrichtung (10) anhand der Abweichung
der Gleichspannung (12) im Gleichspannungsnetz (2)
von einem vorgegebenen Wert ermitteltem
Leistungsbedarf durch die Steuereinheit (9)
vorgegeben wird, ob die erforderliche Leistung
entweder dem Speicher (4.1) oder dem niederfrequenten
Wechselspannungsnetz (1) zu entnehmen ist, und wobei
für den Fall, daß die erforderliche Leistung
teilweise oder vollständig dem Speicher (4.1)
entnommen wird durch die Steuereinheit (9) der Strom
aus dem Speicher (4.1) so erhöht und gleichzeitig
durch entsprechende Steuerung des Umrichters der
Wirkstrom am Anschlußpunkt (11) des niederfrequenten
Wechselspannungsnetzes (1) so eingestellt wird, daß
die Spannung (12) des Gleichspannungsnetzes (2)
konstant bleibt, und wobei für den Fall, daß die
erforderliche Leistung dem niederfrequenten
Wechselspannungsnetz (1) entnommen wird, der
Umrichter (7.1) durch die Steuereinheit (9) derart
gesteuert wird, daß der Wirkstrom am Anschlußpunkt
(11) des niederfrequenten Wechselspannungsnetzes (1)
sich so einstellt, daß die Gleichspannung (12) im
Gleichspannungsnetz (2) einen bestimmten vorgegebenen
Wert nicht unterschreitet.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2
dadurch gekennzeichnet, daß
das Gleichspannungsnetz (2) durch einen
Führungsstromrichter (13) mit einem höherfrequenten
Wechselspannungsnetz (3) gekoppelt ist, wobei das
höherfrequente Wechselspannungsnetz (3)
Energiespeicher (4.2) und Energiequellen (5.2)
aufweist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2
dadurch gekennzeichnet, daß
bei in der Steuereinheit (9) bekanntem Blindleistungs
bedarf des niederfrequenten Wechselspannungsnetzes
(1), durch die Steuereinheit (9) der Umrichter (7.1)
so gesteuert wird, daß sich der geforderte
netzfrequente Blindstrom am Anschlußpunkt (11) des
niederfrequenten Wechselspannungsnetzes (1)
einstellt, und daß bei einer zeitlich veränderlichen
Differenz zwischen Leistungsbedarf und
Leistungsüberschuß im System die Steuereinheit (9)
den Energiefluß des an das Gleichspannungsnetz (2)
angeschlossenen Speichers (4.1) so steuert, daß der
Wirkstrom am Anschlußpunkt (11) des niederfrequenten
Wechselspannungsnetzes (1) über einen ausreichend
großen Zeitbereich konstant bleibt.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3
dadurch gekennzeichnet, daß
bei in der Steuereinheit (9) bekanntem Blindleistungs
bedarf des niederfrequenten Wechselspannungsnetzes
(1) durch die Steuereinheit (9) der Umrichter (7.2)
so gesteuert wird, daß sich der geforderte
netzfrequente Blindstrom am Anschlußpunkt (11) des
niederfrequenten Wechselspannungsnetzes einstellt,
und daß bei einer zeitlich veränderlichen Differenz
zwischen Leistungsbedarf und Leistungsüberschuß im
System die Steuereinheit (9) den Energiefluß der an
das höherfrequente Wechselspannungsnetz (3) über den
Umrichter (7.2) angeschlossenen Speichers (4.2) so
steuert, daß der Wirkstrom am Anschlußpunkt (11) des
niederfrequenten Wechselspannungsnetzes (1) über
einen ausreichend großen Zeitbereich konstant bleibt.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2
dadurch gekennzeichnet, daß
der Umrichter (7.1) bei Anschluß an das
Gleichspannungsnetz (2) als Pulswechselrichter
ausgebildet ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3
dadurch gekennzeichnet, daß
der Umrichter (7.2) bei Anschluß an das
höherfrequente Wechselspannungsnetz (3) als
Matrixconverter, bei dem jeder Eingangsanschlußpunkt
über einen sperrfähigen leistungselektronischen
Schalter mit jedem Ausgangsanschlußpunkt verbunden
ist, ausgebildet ist.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2
dadurch gekennzeichnet, daß
die Spannung (12) des Gleichspannungsnetzes (2)
größer als der Spitzenwert der verketteten Spannung
des niederfrequenten Wechselspannungsnetzes (1) ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4308686A DE4308686C2 (de) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | Schaltungsanordnung zum Ausgleich von Wirk- und Blindleistung zwischen einem niederfrequenten Wechselspannungsnetz und einem Gleichspannungsnetz |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4308686A DE4308686C2 (de) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | Schaltungsanordnung zum Ausgleich von Wirk- und Blindleistung zwischen einem niederfrequenten Wechselspannungsnetz und einem Gleichspannungsnetz |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4308686A1 true DE4308686A1 (de) | 1994-09-22 |
DE4308686C2 DE4308686C2 (de) | 1997-02-27 |
Family
ID=6483158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4308686A Expired - Fee Related DE4308686C2 (de) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | Schaltungsanordnung zum Ausgleich von Wirk- und Blindleistung zwischen einem niederfrequenten Wechselspannungsnetz und einem Gleichspannungsnetz |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4308686C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19516838A1 (de) * | 1995-05-08 | 1996-11-14 | Hagen Batterie Ag | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Deckung von Energiespitzenbedarf bei elektrischen Wechselstrom- bzw. Drehstromnetzen |
-
1993
- 1993-03-18 DE DE4308686A patent/DE4308686C2/de not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
A. DMOWKSKI, W. HEISIEP: Unterbrechnungsfreie Stromversorgungsgeräte mit hohem Wirkungsgrad. In. der elektroniker Nr.7/1986, S.56-69 * |
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P. WASINGER: Stromnetz sabotiert Computer- Einsatz. In: etz Bd.111 (1990), H.20, S.1070-1074 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19516838A1 (de) * | 1995-05-08 | 1996-11-14 | Hagen Batterie Ag | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Deckung von Energiespitzenbedarf bei elektrischen Wechselstrom- bzw. Drehstromnetzen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4308686C2 (de) | 1997-02-27 |
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