AT208961B - Method for achieving transformer-analog reactive power behavior in a frequency-elastic converter - Google Patents

Method for achieving transformer-analog reactive power behavior in a frequency-elastic converter

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AT208961B
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voltage
phase
transformer
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/18Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
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    • H02J3/1835Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control
    • H02J3/1842Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control having reactive elements actively controlled by bridge converters, e.g. active filters or static compensators [STATCOM]
    • H02J3/1857Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control having reactive elements actively controlled by bridge converters, e.g. active filters or static compensators [STATCOM] the bridge converters being multilevel bridge converters or modular multilevel converters

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Description

  

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Verfahren zur Erreichung eines transformator-analogen 
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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das auch bei Spannungsänderungen in einem der beiden durch den Umrichter gekuppelten Netze ein transformator-analoges Blindleistungsverhalteneines frequenzelastischen Umrichters sicherstellt. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäss eine Verbindung zu der Hochspannungssammelschiene des Einphasennetzes (z. B. Primärspannung des parallelgeschalteten EinphasenTransformators) hergestellt und der Betrag der primären Einphasennetzspannung, der zugleich ein Mass der Transformator-Leerlaufspannung ist, gemessen. Die Messwerte werden zur Umrichterstation übertragen was   z. B.   mittels einer   in Spannungswandlern   gewonnenen und über eine Hilfsleistung herangeführten   Steuerwechselspannung   erfolgen kann.

   Es ist aber auch die Übertragung anderer Signale, die als Information den Betrag der Netzspannung enthalten, drahtlos oder drahtgebunden möglich. Diese Messwerte des Einphasennetzes werden entsprechend der Erfindung mit dem auf analoge Weise aus dem Drehstromnetz gewonnenen Messwerten verglichen und bei Abweichungen vom Normalverhältnis wird derart in die Umrichteranlage eingegriffen, dass das ursprüngliche Verhältnis der Leerlaufspannungen von Transformator und Umrichter wieder hergestellt wird. Dieser Eingriff in die Umrichteranlage kann je nach dem zur Anwendung gelangenden Umrichterprinzip auf verschiedene Weise erfolgen. So lässt sich   z. B.   durch Beeinflussung der Gittersteuerung der Betrag der vom Umrichter gebildeten Einphasenspannung ändern. 



   Eine dementsprechende-Anordnung wird beispielsweise in Fig. 1 schematisch dargestellt. Darin ist 1 einer der parallelgeschalteten Einphasen-Transformatoren, die an die Einphasen-Hochspannung U angeschlossen sind und die Spannung UA an das Verbraucher-Wechselstromnetz abgeben. Räumlich getrennt davon ist die Umrichterstation mit dem an die Dreiphasen-Hochspannung Uz angeschlossenen Transfomator 2, den Gefässgruppen 3 und der Steuereinrichtung 7. An diese ist über die Spannungswandler 5 und 6 die Einphasen- und Dreiphasen-Hochspannung angeschlossen, deren Ausgangsspannungen bei einem von dem normalen abweichenden Verhältnis auf den Umrichter derart einwirken, dass dessen Leerlaufspannung der Leerlaufspannung des Einphasentransformators angepasst bleibt. 



   Eine Herabsetzung der Einphasenspannung des Umrichters mittels der Gittersteuerung bedingt stets eine Verschlechterung des Leistungsfaktors, unter dem die Leistungsaufnahme aus dem Drehstromnetz erfolgt. 
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 stellt Fig. 2 schematisch dar. Hier besteht der Umrichter aus dem   Haupttransfbrmator   2, den Gefässgruppen 3 und dem Reguliertransformator 4, auf dessen Verstellantrieb die Steuereinrichtung 8 einwirkt, die ihrerseits von den Ausgangsspannungen der Wandler 5 und 6 beeinflusst wird. 



   Eine weitere Ausbildung der Erfindung bezweckt durch zusätzliche Anwendung einer stromabhängigen Steuerung des Betrages der Umrichterspannung eine genaue Anpassung des Blindleistungsverhaltens des Umrichters an das eines parallelgeschalteten Transformators. Durch diese Massnahme kann dem Umrichter künstlich eine bestimmte Kurzschlussspannung zugeordnet werden, was besonders bei unmittelbarer Parallelschaltung mit einem Transformator von Bedeutung ist. Eine derartige stromabhängige Steuerung der vom Umrichter gebildeten Einphasenspannung lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass an der Bürde eines in Fig. 2 mit 9 bezeichneten Stromwandler, der vom Umrichterstrom durchflossen wird, eine diesem proportionale Spannung abgegriffen und der Steuereinrichtung 8 zugeleitet wird, wo sie zu dem Messwert der Dreiphasennetzspannung addiert wird.

   Auf diese Weise wird bei Belastung des Umrichters ein Ansteigen der Dreiphasennetzspannung vorgetäuscht und durch die Steuereinrichtung eine Verminderung der Umrichterspannung und damit eine'künstliche Erhöhung der Kurzschlussspannung herbeigeführt. 



   Nach einer weiteren Abwandlung der Erfindung-lässt sich das Verfahren zur Erreichung eines transformator-analogen Blindleistungsverhaltens mit einem andem Verfahren zur Erreichung eines transformator- 
 EMI2.2 
 tion kann sich auf die gemeinsame Erfassung und Heranführung der Messwerte   beschränken. es   ist aber auch die Ausbildung einer gemeinsamen Steuer-bzw. Regelapparatur möglich. 

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  Method of achieving a transformer analog
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   The invention relates to a method which ensures a transformer-analog reactive power behavior of a frequency-elastic converter even in the event of voltage changes in one of the two networks coupled by the converter. For this purpose, according to the invention, a connection to the high-voltage busbar of the single-phase network (e.g. primary voltage of the single-phase transformer connected in parallel) is established and the amount of the primary single-phase network voltage, which is also a measure of the transformer open-circuit voltage, is measured. The measured values are transmitted to the converter station. B. can be done by means of a obtained in voltage converters and supplied via an auxiliary power control AC voltage.

   However, it is also possible to transmit other signals that contain the amount of mains voltage as information, wirelessly or by wire. According to the invention, these measured values of the single-phase network are compared with the measured values obtained in an analog manner from the three-phase network and, in the event of deviations from the normal ratio, the converter system is intervened in such a way that the original ratio of the no-load voltages of transformer and converter is restored. This intervention in the converter system can take place in different ways, depending on the converter principle used. So z. B. change the amount of the single-phase voltage generated by the converter by influencing the grid control.



   A corresponding arrangement is shown schematically in FIG. 1, for example. 1 is one of the parallel-connected single-phase transformers that are connected to the single-phase high voltage U and output the voltage UA to the consumer AC network. The converter station with the transformer 2 connected to the three-phase high voltage Uz, the vessel groups 3 and the control device 7 is spatially separated from this. The single-phase and three-phase high voltage is connected to this via the voltage converters 5 and 6, the output voltages of which are at one of the normal deviating ratio act on the converter in such a way that its open circuit voltage remains matched to the open circuit voltage of the single-phase transformer.



   A reduction in the single-phase voltage of the converter by means of the grid control always causes a deterioration in the power factor under which the power consumption from the three-phase network takes place.
 EMI2.1
 2 shows schematically. Here the converter consists of the main transformer 2, the vessel groups 3 and the regulating transformer 4, the adjustment drive of which is influenced by the control device 8, which in turn is influenced by the output voltages of the converters 5 and 6.



   A further embodiment of the invention aims, by additionally using current-dependent control of the amount of the converter voltage, to precisely match the reactive power behavior of the converter to that of a transformer connected in parallel. With this measure, the converter can be artificially assigned a certain short-circuit voltage, which is particularly important in the case of direct parallel connection with a transformer. Such a current-dependent control of the single-phase voltage generated by the converter can be achieved, for example, by tapping a voltage proportional to the load of a current converter, denoted by 9 in FIG. 2 and through which the converter current flows, and feeding it to the control device 8, where it is to is added to the measured value of the three-phase system voltage.

   In this way, when the converter is loaded, an increase in the three-phase system voltage is simulated and the control device brings about a reduction in the converter voltage and thus an artificial increase in the short-circuit voltage.



   According to a further modification of the invention, the method for achieving a transformer-analog reactive power behavior can be achieved with another method for achieving a transformer-
 EMI2.2
 tion can be limited to the joint acquisition and introduction of the measured values. but it is also the formation of a common tax or Control equipment possible.

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Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE : l. Verfahren zur Erreichung eines transformator-analogenBlindleistungsverhaltens für einen frequenzelastischen Umrichter, der zur Kupplung zweier Netze, insbesondere eines Dreiphasen- und eines Einphasennetzes dient und mit Einphasentransfbrmatoren parallel arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass durch Einwirkung auf die Gittersteuerung des Umrichters oder auf einen vor-oder nachgeschalteten Reguliertransformator mittels einer Steuerung oder Regelung eine feste Zuordnung des Betrages der Umrich- <Desc/Clms Page number 3> ter-Leerlaufspannung zum Betrag der primären Sammelschienenspannung des Einphasennetzes, insbesondere der Primärspannungen der Einphasen-Transformatoren unabhängig von den Schwankungen der Spannung des Drehstromnetzes vorgenommen wird, PATENT CLAIMS: l. A method for achieving a transformer-analog reactive power behavior for a frequency-elastic converter which is used to couple two networks, in particular a three-phase and a single-phase network and works in parallel with single-phase transformers, characterized in that by acting on the grid control of the converter or on an upstream or downstream Regulating transformer by means of a control or regulation a fixed assignment of the amount of the converter <Desc / Clms Page number 3> the open-circuit voltage to the amount of the primary busbar voltage of the single-phase network, in particular the primary voltages of the single-phase transformers, is independent of the fluctuations in the voltage of the three-phase network wobei die zur Steuerung oder Regelung erforderliche Information über den Betrag der Sammelschienenspannung des Einphasennetzes in Form einer daraus abgeleiteten Hilfsspannung erfolgt, die an den Umrichter herangeführt wird. the information required for control or regulation about the magnitude of the busbar voltage of the single-phase network takes place in the form of an auxiliary voltage derived therefrom, which is fed to the converter. 2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Steuerung oder Regelung des Betrages der vom Umrichter gebildeten Einphasenspannung erforderliche Information als Hilfsspannung über eine Steuerleitung oder in Form von besonderen Signalen, z. B. elektrischen Impulsen, drahtgebunden oder drahtlos übertragen wird. 2. The method according to claim l, characterized in that the information required to control or regulate the amount of the single-phase voltage formed by the converter as an auxiliary voltage via a control line or in the form of special signals, e.g. B. electrical pulses, wired or wirelessly transmitted. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine zusätzliche, vom Belastungsstrom abhängige Beeinflussung der vom Umrichter gebildeten Einphasenspannung eine Anpassung des Blindleistungsverhältnisses des Umrichters an das eines parallelgeschalteten Transformators durch künstliche Zuordnung einer bestimmten Kurzschlussspannung erreicht wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that by an additional, dependent on the load current influencing the single-phase voltage generated by the converter, an adaptation of the reactive power ratio of the converter to that of a parallel-connected transformer by artificial assignment of a certain short-circuit voltage. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kombinierung mit einem Verfahren zur Erreichung eines transformator-analogen Wirkleistungsverhaltens bei einem frequenzelastischen Umrichter angewandt wird, wobei sich die Kombinierung auf die gemeinsame Erfassung und Heranführung der Messwerte oder auch auf die Ausbildung einer gemeinsamen Steuer- bzw. Regelapparatur erstrecken kann. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a combination with a method for achieving a transformer-analog active power behavior is used in a frequency-elastic converter, the combination being based on the common acquisition and introduction of the measured values or on the Training of a common control or regulating apparatus can extend.
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