SE514965C2 - Kontrollutrustning för en tyristorstyrd seriekondensatorutrustning, och förfarande för styrning därav - Google Patents

Description

514 965 I Woodford 8: Zheng, ”Series Compensation of DC Links”. Power electronics in electric power systems - Symposium; International conference on large high voltage electric systems. Cigré, Tokyo May 1995, beskrivs en konfiguration där seriekondensatorn är ansluten mellan växelströmsnätet och strömriktaren på ett sådant sätt att de till strömriktaren hörande växelströmsfiltren är placerade mellan strömriktarens transformator och seriekondensatorutrustningen. I dokumentet hänvisas till tidigare utredningar, i vilka ferroresonans, det vill säga svängningar i det sub-synkrona frekvensområdet mellan seriekonden- satorn och strömriktartransformatoms magnetkrets och vid vilka den senare går i mättning, identifieras som ett problem vid liknande konfigurationer. I dokumentet anges temporär inkoppling av en induktor parallellt med serie- kondensatorn vara en effektiv metod att dämpa sådana svängningar. Det föreslås vidare att seriekondensatorn, väsentligen av ekonomiska skäl, delas upp i ett flertal seriekopplade sektioner, vilka var och en på känt sätt kan förbikopplas eller kopplas in. Figur 2A illustrerar schematiskt i form av ett enlinjediagram en sådan känd konfiguration. Seriekondensatorn innefattar ett antal sektioner C1, C2, C3, var och en parallellkopplad med en fast induktor, L11, L12, L13 respektive, samt en induktor, L21, L22, L23 respektive, vilken kan temporärt kopplas in medelst ett kopplingsorgan S21, S22, S23 respektive.

Kopplingsorgan S11, S12, S13 möjliggör in - och urkoppling av enstaka sektioner. I dokumentet omnämns vidare i allmänna ordalag att ytterligare dämpning är möjlig genom att strömmen genom den parallellkopplade' induktorn styrs medelst en tyristorkopplare innefattande två tyristorer i antiparallellkoppling.

US 5, 032, 738 (Vithayathil, I. H.) anger, särskilt i patentets figur 3A, en i en transmissionsledning inkopplad anordning innefattande en seriekondensator parallellkopplad med en induktor. Strömmen genom induktorn styrs med en med denna seriekopplad tyristorkopplare, innefattande två tyristorer i antiparallellkoppling. Syftet med anordningen anges vara att åstadkomma snabba och kontinuerliga ändringar av transmissionsledningens överförings- impedans samt att underlätta dämpning av subsynkrona svängningar och att modulera strömmen i transmissionsledningen.

En anordning av detta slag benämns vanligen tyristorstyrd seriekondensator eller TCSC, och illustreras schematiskt i form av ett enlinjediagram i figur ZB. 514 965 En kondensator C är parallellkopplad med en induktor L och en styrbar halvledarventil TYSW, vilka sistnämnda komponenter är sinsemellan seriekopplade. Halvledarventilen innefattar två tyristorer, TY1 och TY2 respektive, i antiparallellkoppling. Halvledarventilen påförs tändpulser TP1, TPZ som bringar respektive tyristorer till ledande tillstånd vid tändtidpunkter bestämda av en inte visad kontrollutrustning.

I den publicerade europeiska patentansökan EP 0 689 272 A1, vilken härmed innefattas såsom hänvisning, beskrivs styrorgan för styrning av tändtid- punkterna för halvledarventilen i en TCSC. Styrorganen innefattar ett kommandosignalgenererande organ, företrädesvis en till strömmen genom transmissionsledningen synkroniserad faslåst krets, vilket avger ekvidistanta och av subsynkrona komponenter huvudsakligen oberoende kommando- signaler, vilka används som referenstidpunkter vid initiering av tändpulser för halvledarventilen. En beräkningskrets är anordnad att utifrån dessa referens- tidpunkter i beroende av linjeströmmens och kondensatorspänningens momentanvärden bestämma tändtidpunkterna på ett sådant sätt att tidpunk- terna för kondensatorspänningens nollgenomgångar uppträder med en konstant tidsfördröjning relativt referenstidpunkterna. Nollgenomgångarna blir därmed huvudsakligen ekvidistanta även i närvaro av subsynkrona komponenter i strömmen genom transmissionsledningen. Metoden innebär att subsynkrona resonanssvängnirigar dämpas eller helt förhindras oberoende av en överordnad styrning av seriekondensatorns effektiva impedans vid grundfrekvensen.

Tändtídpunkterna för halvledarventilen måste synkroniseras mot endera spänningen över eller mot strömmen genom kondensatorn. Detta görs konventionellt genom att en faslåst krets bringas att alstra en signal relaterad till fasläget för endera av dessa storheters grundton.

Studier har därvid visat att synkronisering till strömmen genom kondensatorn ger bättre dynamiska egenskaper för den tyristorstyrda seriekondensatorn.

Figurerna 3 och 4, vilka skall närmre beskrivas nedan i anslutning till beskrivning av utföringsexempel av uppfinningen illustrerar schematiskt 514 965 respektive en känd kontrollutrustning för en TCSC och typiska signalformer vid en sådan kontrollutrustning.

En faslåst krets innehåller vanligen ett lågpassfilter som begränsar dess bandbredd, det vill säga dess förmåga att snabbt återge en förändring i strömmens fasläge. Typiskt ligger denna bandbredd i intervallet 10-40 Hz.

En tyristorstyrd seriekondensatorutrustning, vilken är ansluten mellan ett växelströmsnät och en till växelströmsnätet ansluten strömriktare, är utsatt för snabba transienter i strömmens fasläge, i synnerhet under driftstörningar såsom exempelvis då strömriktaren temporärt tappar sin last för att därefter återuppta den. En sådan situation kan exempelvis uppstå då strömriktaren blockeras i samband med ett linjefel för att, sedan felet klarerats, därefter så fort som möjligt återuppta driften. Därvid kan den situationen inträffa att den faslåsta kretsen ej ger rätt information om strömmens aktuella fasläge vilket leder till att halvledarventilen tänds vid olämpliga tändpunkter med stora och eventuellt skadliga ventilströmmar som följd.

REDoGöRELsE FÖR UPPPINNINGEN Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en kontrollutrustning av inledningsvis angivet slag, vilken är förbättrad med avseende på dess förmåga till synkronisering med fasläget för strömmen genom seriekondensatorutrust- ningen, i synnerhet då detta fasläge undergår snabba förändringar, samt ett förfarande för styrning av seriekondensatorutrustningen.

Den tyristorstyrda seriekondensatorns dynamiska prestanda beror i hög grad av huruvida en tillförlitlig och snabb information om den påtryckta strömmens fasläge finns tillgänglig. En sådan information firms tidigast tillgänglig i strömriktarens styrdon såsom ett mått på dess styrvinkel.

Ett styrdon bildar en styrvinkelorder för fasvinkelstyrning av strömriktaren, relaterad till fasläget för en spänning vid en vald kopplingspunkt, och ändamålet med uppfinningen åstadkommes genom att kontrollutrustningen, som innefattar styrmedel som i beroende av en synkroniseringssignal bildar tändpulser för styrning av halvledarventilen, innefattar faskorrigerande medel 514 965 som bildar synkroniseringssignalen i beroende av en påförd spänningsfassignal, innehållande information om fasläget för nämnda spänning, och av en påförd styrvinkelsignal, innehållande information om strömriktarens styrvinkel.

Enligt en vidareutveckling av uppfinningen bildar kontrollutrustningen synkroniseríngssignalen i beroende även av en påförd líkströmssignal, innehållande information om amplituden för en avkänd likström genom strömriktaren.

Enligt ytterligare en vidareutveckling av uppfinningen bildar styrmedlen tändpulserna för styrning av halvledarventilen i beroende av en växelströmssignal, innehållande information om momentana amplituden för en avkänd växelström som flyter genom seriekondensatorutrustningen, och av växelspänningssignal, innehållande information om momentana amplituden för en avkänd växelspänning över seriekondensatorutrustriingen.

Enligt ytterligare en vidareutveckling av uppfinningen, vid vilken kontrollutrustningen innefattar en regulator för styrning av seriekondensatorutrustningens grundtonsreaktans i beroende av en differens av ett ledvärde för grundtonsreaktansen och ett regulatorn påfört ärvärde på denna innefattar kontrollutrustningen ledvärdesbildande medel som bildar ledvärdet i beroende av en kontrollutrustningen påförd likströmssignal, innehållande information om amplituden för en avkänd likström genom strömriktaren. v FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall närmare förklaras genom beskrivning av utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar, vilka samtliga är schematiska och, med undantag av figurerna 4 och 6, i form av enlinjediagram respektive blockschemor, och i vilka figur 1 visar en känd utföringsform av en seriekompenserad strömriktare för omvandling mellan växelström och högspänd likström, 514 965 6 figur 2A visar en känd utföringsform av en seriekondensator enligt figur 1, figur 2B visar en känd utföringsform av en tyristorstyrd seriekondensator, figur 3 visar en känd utföringsform av en kontrollutrustning för en tyristorstyrd seriekondensator enligt figur 2B, figur 4 visar i diagramform kurvformer vid en kontrollutrustning enligt figur 3, figur 5 visar en utföringsforrn enligt uppfinningen av en kontroll- utrustning för en tyristorstyrd seriekondensator enligt figur 2B, figur 6 visar i diagrarnform kurvformer vid en kontrollutrustning enligt figur 5, och figur 7 visar en utföringsform av en vidareutveckling av uppfinningen.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL Den följande beskrivningen avser såväl kontrollutrustningen som förfarandet för styrning av seriekondensatorutrustningen.

Kontrollutrustningen innefattar beräkningsorgan, i figurerna visade i form av blockschemor, och det skall förstås att in- och utsignalerna till respektive block kan utgöras av signaler eller beräkningsvärden. Signal- och beräkningsvärde används därför i det följande synonymt.

För att ej tynga framställningen med för fackmannen självklara distinktioner används i allmänhet samma beteckningar för de strömmar och spänningar som uppträder i anläggningen som för de mot dessa storheter svarande mätvärden och signaler / beräkningsvärden som påförs och behandlas i den i det följande beskrivna kontrollutrustningen.

I blockschemorna visas mätvärden och block för bildande av vissa beräknings- värden vilka används i andra visade block - sammanbindande linjer mellan 514 965 dessa mätvärden och dessa block har i vissa fall utelämnats för att ej tynga ritningarna men det skall förstås att respektive beräkningsvärden hämtas från de block i vilka de bildas och att mätvärden bildas på något i och för sig känt sätt genom avkänning av motsvarande storheter i den anläggning som innefattar seriekondensatorutrustning och strömriktare.

Det skall vidare förstås att ehuru de i figurerna visade blocken omtalas som enheter, organ, filter etc, dessa, särskilt för det fall deras funktioner implemen- teras såsom programvara i exempelvis mikroprocessorer, är att förstå såsom medel för att åstadkomma den önskade funktionen.

Figur 1 illustrerar i form av ett enlinjediagram en känd konfiguration av en seriekompenserad strömriktare. En tyristorströmriktare CONV är via en strömriktartransformator T och en seriekondensator C ansluten till ett trefasigt växelströmsnät NET, i figuren visat enbart som en spänningsskena med spänningen UL. Strömriktartransformatorn har en Y- och en A-kopplad sekundärliridnirig, var och en ansluten till var sin av två, i strömriktaren innefattade men i figuren icke visade, seriekopplade nätkommuterade sexpuls ventilbryggor. Strömriktaren har en likspänning Ud och lämnar till en icke visad likströmskrets, som kan innefatta en strömriktare av samma slag, en likström Id. Ett styrdon CTRI bildar på något i och för sig känt i beroende av likspänningen och likströmmen en styrvinkelorder a - ORD, relaterad till spänningen UL, vilken styrvinkelorder påförs strömríktarens ventiler för fasvinkelstyrning av dessa. Till strömriktaren flyter en växelström IT. Ett shuntfilter F för filtrering av harmoniska övertoner i växelströmmen är anslutet till en kopplingspunkt IZ belägen vid strömriktartransformatorns primärsida, det vill säga mellan strömriktartransforrnatorn och seriekondensatorn. Spänningen i kopplingspunkten I2 betecknas med U n och genom filtret flyter strömmen IP. Strömmen IL genom seriekondensatorn utgörs således av summan av strömmarna IF och IT. Spänningen över seriekondensatorn betecknas med UC.

Figur 3 illustrerar i form av ett blockschema en känd utföringsform av en kontrollutrustnirig för en tyristorstyrd seriekondensatorutrustning CEQ.

Seriekondensatorutrustningen innefattar en kondensator C, parallellkopplad med en induktor L och en styrbar halvledarventil TYSW. Induktorn och 514 965 halvledarventilen är sinsemellan seriekopplade. Halvledarventilen innefattar två tyristorer, TY1 och TY2 respektive, i antiparallellkoppling. Halvledar- ventilen påförs tändpulser TPl och TP2, som bringar tyristorn TY1 och tyristorn TY2, respektive, till ledande tillstånd vid tändtídpunkter bestämda av en kontrollutrustning CTREQ”. Seriekondensatorutrustningen är ansluten till ett trefasigt växelströmsnät NET, i figuren visat enbart som en spänningsskena med spänningen UL. Nätet har en grundfrekvens, vanligen 50 eller 60 Hz, mot denna svarar en vínkelfrekvens o) och en períodtid T. En ström IL flyter från växelströmsnätet till seriekondensatorutrustningen och avkänns med ett strömmätdon MI. Strömmen genom induktorn L betecknas med IV. Ledrikt- ningen för tyristorn TY2 sammanfaller med den i figuren valda referens- riktningen för strömmen IL. Mätvärdet på strömmen påförs en i kontrollutrust- ningen innefattad faslåst krets 31 . Denna krets bildar en synkroniseringssignal mc, vilken är sågtandformad så att den vid stationära förhållanden under en period T motsvarande 21t elektriska radianer av strömmen växer linjärt från värdet noll till ett värde 211, varefter den återgår till värdet noll. Värdet noll sammanfaller därvid i stationärt tillstånd med strömmens positiva nollgenorn- gång. I figur 4 är den horisontella axeln graderad i strömmens IL elektriska vinkel och på den vertikala axeln visas dels strömmen IL, uttryckt i per unit, dels synkroniseringssignalen (DSM. Figuren illustrerar det ovan beskrivna sambandet mellan strömmen IL och synkroniseringssignalen (I) SYNC.

Synkroniseringssignalen samt en första triggsignal (Dm och en andra trigg- signal fbm påförs en triggenhet 32, innefattande ett jämförande organ 321 och ett pulsalstrande organ 322. Triggenheten bildar en första tändpuls TP1 då synkroniseringssignalens värde överensstämmer med den första triggsignalens värde och en andra tändpuls TP2 då synkroniseringssignalens värde överens- stämmer med den andra triggsignalens värde, varvid tändpulsen TP1 bringar tyristorn TY1 till ledande tillstånd och tändpulsen TP2 bringar tyristorn TY2 till ledande tillstånd. Ett summerande organ S1 påförs en första referenssignal (Dm samt en avvikelsesignal ACID D , som nedan skall närmre förklaras, och bildar såsom utsignal triggsignalen (Dm såsom differensen av referens- och avvikelse- signalen (en ring vid en signalingång vid det summerande organet anger att denna signalingång är en negerande ingång). Ett summerande organ S2 påförs en andra referenssignal R, samt avvíkelsesignalen ACID D. Den första referens- signalen ges värdet (I) m = 1t / 2 och den andra referenssignalen ges värdet CD m = 514 965 31: / 2. Om avvikelsesignalen har värdet noll medför detta, med valda referensriktningar, att tändpulsen TP1 kommer att bildas då grundtonen för strömmen IL har sitt maximalt positiva värde medan tändpulsen TP2 kommer att bildas då denna grundton har sitt maximalt negativa värde. Eftersom kondensatorspänningen vid dessa tidpunkter är principiellt leka med noll kommer därmed ventilströmmen IV att principiellt vara lika med noll. Detta illustreras i figur 4 i den horisontella axelns första delintervall {O, 21t}.

Ett summerande organ S3 påförs och bildar differensen av ett ledvärde XR för en storhet X och denna storhets ärvärde XA . Differensen påförs en överord- nad regulator 33 som i beroende därav bildar avvikelsesignalen ACP D.

Storheten X är relaterad till seriekondensatorutrustningen och kan typiskt utgöras av dennas grundtonsreaktans, vilken på något i och för sig känt sätt bestäms utifrån avkända värden på linjeströmmen och spänningen över kondensatorn. För det fall det aktuella värdet på storheten X understiger ledvärdet kommer således triggsignalerna att anta värdena (Dm = 1r/2 - ACDD och (DTM = 31c / 2 - A D respektive och tändpulserna TP1, TP2 kommer därmed att bildas vid tidpunkter då kondensatorspänningen kan generera en ventilström IV , vilken får formen av strömpulser IVP1, I VP2 respektive, principiellt symmetriska kring linjeströmmens positiva respektive negativa maximalvärden. Detta illustreras i figur 4 i den horisontella axelns andra p delintervall {21t, 41t}.

Figur 5 visar i form av ett blockschema en föredragen utföringsform av uppfinningen. Figuren visar en tyristorstyrd seriekondensatorutrustning CEQ av det slag som beskrivits i anslutning till figur 3, ett shuntfilter F, en ström- riktartransformator T och en tyristorströmriktare CONV av det slag som beskrivits i anslutning till figur 1, samt en kontrollutrustning CTREQ enligt uppfinningen. I den i figur 5 visade konfigurationen är, till skillnad från den i figur 1 visade, shuntfiltret ej anslutet till kopplingspunkten 12 utan till en kopplingspunkt Il belägen mellan växelströmsnätet och seriekondensator- utrustningen. Växelströmmen genom seriekondensatorutrustningen är därför i denna konfiguration densamma som den via strömriktartransformatorn till strömríktaren flytande Växelströmmen IT. 514 965 Signaler, enheter och organ visade i figur 5 med samma beteckningar som signaler, enheter och organ visade i figurerna l och 3 är av samma slag och har samma funktion som beskrivits i anslutning till de sistnämnda figurerna.

Strömriktarens styrdon CTRl bildar på konventionellt sätt en strömriktar- synkroniseringssignal som är synkroniserad till fasläget för en i växelströms- kretsen vald och där avkänd spänning, samt en styrvinkelorder a - ORD med en fasfördröjning a i förhållande till denna strömriktarsynkroniseringssignal.

Strömriktarens ventiler bringas till ledande tillstånd i beroende av styrvinkel- ordern och växelströmmen genom strömriktaren blir därmed fasförskjuten en vinkel ot relativt den i växelströmskretsen avkända spänningen.

I syfte att illustrera uppfinningen förutsätts tills vidare att den för den ovan nämnda synkroniseringen valda spänningen är spänningen U n i kopplings- punkten ]2, och ett sätt att bilda en sådan strömriktarsynkroniseringssignal visas i figur 5.

Ett mätvärde på spänningen U n, avkänd på något i och för sig känt sätt medelst ett icke visat spänningsmätdon, påförs en faslåst krets 51, vilken för exemplets skull visas innefattad i strömriktarens styrdon CTRl.

Den faslåsta kretsen bildar en spänningsfassignal (Du , vilken är sågtandformad på likartat sätt som den ovan i anslutning till figur 3 beskrivna synkroniserings- signalen, men med den skillnaden att dess värde noll är låst till den positiva nollgenomgången för spänningen U n. Styrvinkelordern bildas i beroende av spänningsfassignalen i den del av styrdonet som i figuren betecknas med 51'.

I figur 6 är den horisontella axeln graderad i strömmens IT elektriska vinkel och på den vertikala axeln visas dels spänningen U n och strömmen IT, uttryckta i per unit, dels spänningsfassignalen CPU samt synkroniserings- signalen mc för seriekondensatorutrustningen, som enligt uppfinningen bildas på ett sätt som nedan skall närmre beskrivas.

Figur 6 illustrerar ett förhållande där strömmen IT har ett fasläge en elektrisk vinkel 6 efter spänningens U H fasläge och illustrerar de ovan beskrivna 514 965 11 sambanden mellan spänningen U n, strömmen IT, spänningsfassignalen U (streckad linje) och synkroniseringssignalen <1) SYNC (heldragen linje).

Den i figur 6 visade spänningsfassignalen (Du är således ett exempel på en signal för synkronisering av styrvinkelordern a - ORD med fasläget för spänningen i kopplingspunkten 12.

Uppgiften enligt uppfinningen är att synkronisera tändtidpunkterna för de i halvledarventilen TYSW innefattade tyristorerna till strömmen genom seriekondensatorutrustningen och därvid kringgå de ovan nämnda begränsningar en faslåst krets uppvisar vad avser dess förmåga att snabbt återge en förändring i strömmens fasläge. Det skall sålunda eftersträvas att synkroniseringssignalen <1) sm i fas är relaterad till strömmen IT genom seriekondensatorutrustningen såsom ovan beskrivits i anslutning till figurerna 3 och 4 och som också illustreras i den i det följande beskrivna figur 6.

Fasläget för växelströmmen i ett nät innefattande en nätkommuterad ström- riktare beror, förutom av till detta nät anslutna övriga komponenter, av strömriktarens driftförhållanden, särskilt då dess styrvinkel och dess överlappsvinkel. Den senare vinkeln beror av den genom strömriktaren flytande likströmmen och låter sig på känt sätt bestämmas då nätspänning och kommuteringsirnpedans är kända. Således har exempelvis en förändring av styrvinkeln ot för strömriktaren en direkt och omedelbar påverkan på fasläget för växelströmmen.

Enligt uppfinningen tillskapas nu utifrån strömriktarens driftförhållanden en strömfassignal Ö , som är ett åtminstone approximativt mått på fasläget för strömmen genom seriekondensatorutrustningen.

För strömmen IT som flyter genom strömriktaren och seriekondensator- utrustningen gäller i komplex framställning approximativt uttrycket 1:r =Éíffï 1,, e-f<“**”2> (1) r: UTN 514 965 12 där UV är spänningen på den Y- respektive A-kopplade sekundärlindningen på transformatorn T, svarande mot transformatorns nominella primärspänning UTN (det vill säga i detta utföringsexempel den nominella spänningen i kopp- lingspunkten 12), och transformatorns aktuella omsättning med beaktande av förekomsten av lindningskopplare, a strömriktarens styrvinkel, I d likström- men genom strömriktaren och ,u dess överlappsvinkel. Storheten ot är då relaterad till spänningen i kopplingspunkten 12.

Det inses från uttrycket (1) att om spänningsfassignalen (Du tidsmässigt förskjuts med en vinkel motsvarande argumentet för uttrycket för strömmen IT erhålls en sâgtandformad signal vars positiva nollgenomgångar är synkroniserade med strömmen IT, det vill säga en signal som utgör den önskade synkroniseringssignalen QSYNC för seriekondensatorutrustningen.

I strömriktarens styrdon CTRl finns på konventionellt sätt signaler svarande mot styrvinkeln ot tillgängliga och överlappsvinkeln låter sig på i och för sig känt sätt åtminstone approximativt beräknas med kännedom om avkända värden på växelströmsnätets spänning, styrvinkeln och likströmmen Id . Ett i kontrollutrustningen CTREQ irmefattat beräkningsorgan 52 påförs en i strömriktarens styrdon bildad styrvinkelsignal ä , innehållande information om styrvinkelns momentana värde, samt, i detta utföringsexempel, avkända värden på växelströmsnätets spänning U n och en likströmssignal 1,, innehållande information om likströmmens Id amplitud. Beräkningsorganet är på något i och för sig känt sätt anordnat att beräkna Överlappsvinkeln u samt att bilda strömfassignalen (15 , i beroende av fasen för strömmen IT enligt uttrycket (1), det vill säga strömfassignalen är i detta utföringsexempel beroende av styr- och överlappsvinkel, Ö , = ä) , (a, p) , där alltså i detta exempel (15, =a+,u/2.

Ett summerande organ S4 påförs och bildar såsom utsignal differensen av spänningsfassignalen (Du och strömfassignalen Cl), , vilken differens alltså utgör den önskade synkroniseringssignalen (IDSYNC för seriekondensator- utrustningen. I övrigt arbetar kontrollutrustningen CTREQ såsom beskrivits i anslutning till figur 3 i beroende av referenssignalerna (Dm och (D RZ samt avvikelsesignalen ACIDD .

A514 965 13 I figur 6 är fasläget för strömmen IT markerad som en vinkel 6 mellan spänningen U n och strömmen IT.

Av olika skäl kan det vara lämpligt att relatera spänningsfassignalen till någon annan kopplingspunkt iväxelströmskretsen, exempelvis till spänningen UL för växelströmsnätet, det vill säga vid en konfiguration enligt figur 5 spänningen i kopplingspunkten Il belägen mellan växelströmsnätet och seriekondensatorut- rustningen. Strömriktarens strömriktarsynkroníseringssignal är då givetvis synkroniserad till fasläget för spänningen i kopplingspunkten ]1, varvid likaså dess styrvinkelorder a - ORD och den i strömriktarens styrdon tillgängliga informationen om styrvinkeln blir relaterad till denna spänning.

För en konfiguration av shuntfilter, strömriktartransformator och tyristor- strömriktare enligt figur 1, där shuntfiltret är anslutet till kopplingspunkten 12 mellan seriekondensatorutrustningen och strömriktartransformatorn, gäller för strömmen IL genom seriekondensatorutrustningen att IL = lir + IF (2) där IT är växelströmmen till strömriktaren och IF strömmen genom shuntfiltret.

Fortfarande, orn synkronisering av styrvinkelordern a - ORD sker till fasläget för spänningen i kopplingspunkten 12, kan uttrycket (2) skrivas som = ...Nå-UV 1 e-fmvff” + j f: UTN “' Q FN UT; UJZ T' IL (3) där UV är spänningen på den Y- respektive A-kopplade sekundärlindningen å transformatorn T, svarande mot transformatorns nominella rimärs ännin P P P 8 UT , och transformatorns aktuella omsättnin med beaktande av förekomsten ~ 8 av lindningskopplare, UTN nominell spänning för transformatorns primärsida (RMS-värdet av huvudspänningen), U n nominell spänning i kopplings- punkten 12, a strömriktarens styrvinkel, I d likströmmen genom strömriktaren, p dess överlappsvinkel, samt QFN är filtrets nominella reaktiva effekt vid grundtonsfrekvensen. 514 965 14 Fasläget för den genom seriekondensatorn flytande strömmen IL relativt spänningen i kopplingspunkten 12 kan således bestämmas ur uttrycket (3) i där arg betecknar argumentet för det komplexa uttrycket (4). såsom En Jš r I e-j(a+;zl2)+ - QFN d J 2 :r UTN UTN Strömfassignalen Ö , , som i denna tillämpning av uppfinningen alltså utgörs av en elektrisk vinkel svarande mot uttrycket (4), är beroende av aktuella värden på spänningen i kopplingspunkten 12, likströmmen genom ström- riktaren, samt styr- och överlappsvinklarna, Ö, = Ö , (a, ,u, I d , U n) . Storheterna UV , UTN och Q FN är kända från anläggningens beräknade data.

I en annan utförmgsform av uppfinningen försummas överlappsvinkelns inverkan på fasvinkel mellan ström och spänning varvid strömfassignalen , bildas enligt uttrycken (1) respektive (4) ovan men med överlappsvinkel p åsatt värdet noll, varvid enligt exempelvis uttrycket (1) strömfassignalen är beroende enbart av styrvinkeln, 513 , = Ö , (a).

Studier har visat att i vissa fall, vid höga strömmar, särskilt vid temporär drift med överströmmar, den av seriekondensatorutrustningen genererade spänningen framtvingar en icke önskad överdimensioneríng av strömriktaren med avseende på spänning. Såsom illustreras i figur 5, vilken exemplifierar en utföringsform där den överordnade regulatorn 33 är en regulator för serie- kondensatorutrustningens grundtonsreaktans X , kan, enligt en vidareutveck- ling av uppfinningen, ledvärdet XR för seriekondensatorutrustningens grund- tonsreaktans reduceras med ett korrektionsvärde XRC , bildat i beroende av likströmmen Id genom strömriktaren. En likströmssignal f, , innehållande information om amplituden för likströmmen genom strömriktaren, pâförs ett funktionsbildande organ 53, som bildar korrektionsvärdet XRC då likström- men överstiger ett förutbestämt värde. Typiskt kan detta förutbestämda värde svara mot likströmmens nominella värde för anläggningen och korrektions- värdet XRC bildas på ett sådant sätt att det växer linjärt med likströmmen över 514 965 detta förutbestämda värde. Korrektionsvärdet och ett basreferensvärde XRO påförs ett summerande organ S7, som såsom utsignal bildar differensen XR av basreferensvärdet och korrektionsvärdet, XR = XRO - XRC, vilken differens utgör ledvärde för regulatorn. lytterlígare en vidareutveckling av uppfinningen, särskilt fördelaktig för dämpning eller eliminering av de inledningsvis nämnda problemen med ferroresonans, i synnerhet då strömmen genom kondensatorutrustningen förutom en grundtonskomponent även innehåller subsynkrona komponenter, kombineras denna uppfinning med en anordning av det slag som beskrivs i den ovan nämnda och här såsom hänvisning innefattade patentskriften EP O 689 272 A1. Figur 7 illustrerar schematiskt en utföringsform av denna vidare- utveckling, där för enkelhets skull, av seriekondensatorns kontrollutrustning CTREQ såsom den ovan beskrivits i anslutning till figur 5, endast triggenheten 32, triggsignalerna (Pm och m och synkroniseringssignalen ÖSYNC visas. Det skall förstås att signalerna m , (PTK, och (DSYNC bildats enligt uppfinningen, exempelvis på sätt som ovan beskrivits i anslutning till figur 5.

Då det i patentskriften EP Û 689 272 A1 visade förfarandet förutsätter en tidigareläggning av referenspulserna till kondensatorutrustningen med en viss tid, i denna skrift betecknad med tdpO, före önskad nollgenomgång i _ kondensatorspänningen, modiferas emellertid den i anslutning till figur 5 beskrivna kontrollutrustningen så att triggsignalerna m och TR2 tidigareläggs med en motsvarande vinkel (D dpo. Detta illustreras i figur 7 med att ett summerande organ S5 påförs och såsom utsignal bildar differensen av triggsignalen 417m och vinkeln <1) m, och att ett summerande organ S6 påförs och såsom utsignal bildar differensen av triggsignalen Cbm och vinkel (I) m.

Utsignalerna från de summerande organen S5 respektive S6 påförs triggenheten 32. Vinkeln (Ddpo är alltså här lika med 27y” * tdpO, där f är växelströmsnätets NET grundfrekvens.

Vardera av tändpulsema TP1 och TP2, som alltså bildas med en frekvens svarande mot växelströmsnätets grundfrekvens, påförs ett i kontrollutrust- ningen innefattat beräkningsorgan 71. Detta beräkningsorgan är anordnat att på sätt som beskrivs i patentskriften EP 0 689 272 A1, i beroende av mätvärden If på strömmen IT genom seriekondensatorutrustningen (se figur 7) och UÖ 514 965 16 på kondensatorspänningen, respektive, på likartat sätt som beskrivs i EP O 689 272 A1, bilda en påverkanssignal ST svarande mot den i anslutning till figur 8 i EP Û 689 272 A1 illustrerade tídsfördröjningen tdp. Bildandet av påverkans- signalen initieras därvid av tändpulserna TP1 och TP2.

De av triggenheten 32 bildade tändpulserna TPl påförs ett fördröjningsorgan 72, och de av triggenheten 32 bildade tändpulserna TP2 påförs ett fördröjnings- organ 73. Påverkanssignalen ST påförs vart och ett av fördröjningsorganen, vilkas tidsfördröjning t är påverkbar i beroende av påverkanssignalen.

Utsignalerna TP1' och TP2' från fördröjningsorganen påförs den styrbara halvledarventilen TYSW för att bringa tyristorn TY1 och tyristorn TY2, respektive, till ledande tillstånd. De på beskrivet sätt bildade utsignalerna från fördröjningsorganen motsvarar tändpulserna TP1 och TP2, respektive, fördröjda med tidsfördröjningen zdp . Subsynkrona resonanssvängningar kommer därvid att, på sätt som beskrivs i patentskriften EP Û 689 272 A1, dämpas eller helt förhindras oberoende av en överordnad styrning av seriekondensatorns effektiva impedans vid grundfrekvensen.

Uppfinningen är inte begränsad till de visade utföringsexemplen utan ett flertal modifikationer är tänkbara för den av patentkraven definierade uppfinningen.

Ehuru inte visad i figur är en förekommande konfiguration att seriekonden- satorutrustning ansluts mellan strömríktartransformatorn och strömriktaren, vid en 12-puls strömriktare då så att en seriekondensatorutrustriing ansluts till strömriktartransformatorns Y-kopplade sekundärlindning och en till strömriktartransformatorns A-kopplade lindning.

De modifieringar i uttrycken (1) - (4) som ovannämnda modifikationer föranleder, liksom andra modifikationer av växelströmskretsen och av dennas utformning och driftförhållanden tänkbara approximationer, inses lätt av fackmannen och ligger inom ramen för den av patentkraven definierade uppfinningen.

Beroende på konfiguration av anläggningen kan givetvis det i anslutning till figur 5 beskrivna korrektionsvärde XRC bildas iberoende av en ström avkänd 514 965 17 i någon annan kopplíngspunkt i anläggningen, vilken är representativ för strömmen genom seriekondensatorutrustningen.

Seriekøndensatorutrusmíngen kan i en anläggning seriekopplas med en eller flera fasta och/ eller inkopplíngsbara kondensatorer.

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 514 965 18 PATENTKRAV

1. Kontrollutrustning (CTREQ) för en tyristorstyrd seriekondensator- utrustning (CEQ), avsedd för anslutning mellan ett växelströmsnät (NET) och en till detta ansluten strömriktare (CONV) för omvandling mellan växelström (IT) och högspånd likström (Id), strömriktaren med ett styrdon (CTRl) som bildar en styrvinkelorder (a - ORD) för fasvinkelstyming av strömriktaren, relaterad till fasläget för en spänning (U n) vid en vald kopplingspunkt (12), seriekondensatorutrustningen med en styrbar halvledarventil (TYSW) och kontrollutrustningen med styrmedel (32) som i beroende av en synkroniseringssignal (CI) mm) bildar tändpulser ( TP1, TP2) för styrning av halvledarventilen, k ä n n e t e c k n a d av att kontrollutrustningen innefattar faskorrigerande medel (52, S4) som bildar synkroniseringssignalen i beroende av en påförd spänningsfassignal (CPU ), innehållande information om fasläget för nämnda spänning, och av en påförd styrvinkelsígnal (ä ), innehållande information om strömriktarens styrvinkel.

2. Kontrollutrustning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda faskorrigerande medel bildar synkroniseringssignalen i beroende även av en påförd likströmssignal (Ä, ), innehållande information om amplituden för en avkänd likström (Id ) genom strömriktaren.

3. Kontrollutrustning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c l< n a d av att styrmedlen (32) bildar tändpulserna för styrning av halvledarventilen i beroende av en kontrollutrustningen påförd växelströms- signal (IT ), innehållande information om momentana amplituden för en avkänd växelström (IT) som flyter genom seriekondensatorutrustningen, och av en kontrollutrustningen påförd växelspänningssignal (UÖ ), innehållande information om momentana amplituden för en avkänd växelspänning (UC ) över seriekondensatorutrustningen.

4. Kontrollutrustning enligt något av föregående patentkrav, innefattande en regulator (33) för styrning av seriekondensatorutrustningens grundtons- reaktans (X ) iberoende av en differens av ett ledvärde (XR) för grundtons- reaktansen och ett regulatorn påfört ärvärde (XA) på denna, k ä n n e t e c k - 10 15 20 25 30 514 965 19 n a d av att kontrollutrustningen innefattar ledvärdesbildande medel (53, S7) som bildar ledvärdet i beroende av en kontrollutrustningen påförd likströms- signal (Id ), innehållande information om amplituden för en avkänd likström (Id ) genom strömriktaren.

5. Kontrollutrustning enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda ledvärdesbildande medel reducerar ledvärdet för seriekondensator- utrusmingens grundtonsreaktans då likströmssignalen innehåller information om att likströmrnens amplitud överstiger ett förutbestämt värde.

6. Kontrollutrustning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a d av att den innefattar medel (S5, S6, 71, 72, 73) för styrning av tidpunkterna för halvledarventilen så att tidpunkterna för nollgenomgångar av spänningen (UC) över kondensatorutrustningen blir i huvudsak ekvidistanta även då strömmen (IT) genom denna förutom sin grundtonskomponent även innehåller subsynkrona komponenter.

7. Elektrisk anläggning, innefattande en till ett växelströmsnät (NBT) ansluten strömriktare (CONV) för omvandling mellan växelström (IT) och hö gspänd likström (Id) samt en tyristorstyrd seriekondensatorutrustning (CEQ) ansluten mellan växelströmsnätet och strömriktaren, strömriktaren innefattande ett styrdon (CTRl) som bildar en styrvinkelorder (a - ORD) för fasvinkelstyrning av strömriktaren, relaterad till fasläget för en spänning (U n) vid en vald kopplingspunkt (12), seriekondensatorutrustningen med en styrbar halvledarventil (TYSW) och med en kontrollutrustning med styrmedel (32) som i beroende av en synkroniseringssignal (CI) sme) bildar tändpulser (TPl, TP2) för styrning av halvledarventilen, k ä n n e t e c k n a d av att anläggningen innefattar en kontrollutrustning enligt något av föregående patentkrav.

8. Förfarande för styrning av en tyristorstyrd seriekondensatorutrustning (CEQ), avsedd för anslutning mellan ett växelströmsnät (NBT) och en till detta ansluten strömriktare (CONV) för omvandling mellan växelström (IT) och högspänd likström (Id), seriekondensatorutrustningen med en styrbar halvledarventil (TYSW), varvid 10 15 20 25 30 35 514 965 20 en styrvinkelorder ( a - ORD ),relaterad till fasläget för en spänning (U n) vid en vald kopplingspunkt (12), bildas för fasvinkelstyrning av strömriktaren, och tändpulser (TPI, TP2) för styrning av halvledarventilen bildas i beroende av en synkroniseringssignal (CD WC ), kännetecknat avatt synkroniseringssignalen bildas i beroende av en spänningsfassignal ((15, ), innehållande information om fasläget för nämnda spänning, och av en styrvinkelsignal (ä ), innehållande information om strömríktarens styrvinkel.

9. Förfarande enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a t av att synkroniseringssignalen bildas iberoende även av amplituden för en avkänd likström (Id ) genom strörnriktaren.

10. Förfarande enligt något av patentkraven 8-9, k ä n n e t e c k n a t av att tändpulserna för styrning av halvledarventilen bildas i beroende av momentana amplituden för en avkänd växelström (IT) som flyter genom seriekondensatorutrustningen, och av momentana amplituden för en avkänd växelspänning (UC ) över seríekondensatorutrustningen.

11. Förfarande enligt något av patentkraven 8-10, k ä n n e t e c k n a t av att tändpulserna för styrning av halvledarventilen bildas i beroende även av en differens av ett ledvärde (XR) för seriekondensatorutrustníngens grundtons- reaktans och ett ärvärde (XA) på denna, varvid nämnda ledvärde bildas i beroende av amplituden för en avkänd likström (Id) genom strömriktaren.

12. Förfarande enligt patentkrav 11, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda ledvärde för seríekondensatorutrustningens grundtonsreaktans reduceras då nämnda likströms amplitud överstiger ett förutbestämt värde.

13. Förfarande enligt något av patentkraven 8-12, k ä n n e t e c k n a t av att tidpunkterna för halvledarventilen styrs så att tidpunkterna för nollgenomgångar av spänningen (UC ) över kondensatorutrustningen blir i huvudsak ekvidistanta även då strömmen (IT) genom denna förutom sin grundtonskomponent även innehåller subsynkrona komponenter.