DE102010048866A1

DE102010048866A1 - Electronic three-phase current supply transformer for use in industries for power supply, has control electronic circuit, where electronic flux converter enables energy transmission from three-phase network at three-phase voltage

Info

Publication number: DE102010048866A1
Application number: DE201010048866
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2012-04-19

Abstract

The transformer has a control electronic circuit and an optocoupler, where an electronic flux converter enables energy transmission from a medium voltage three-phase network at network three-phase voltage of 400V over the transformer. Dynamic control of the network is implemented according to a preset reference value on a network voltage side. Power adjustments in a local network are performed by decreasing the network voltage at the voltages of 400V or 230V. The flux converter changes impedance in the network to maintain a constant voltage.

Description

Das Anwendungsgebiet ist in der Industrie und Stromversorgung. Überall wo Transformatoren eingesetzt werden die eine Spannungsregelung und Konstanthaltung der Spannung erforderlich machen. Schwerpunkt Mittelspannungsnetze von 6 bis 20 KV in denen auf der Niederspannungsseite 400 V 50 Hz erzeugt werden. Da sich viele kleine Einspeiser durch PV-Anlagen in den Netzen befinden wird die Spannung stetig angehoben.The field of application is in industry and power supply. Wherever transformers are used that require voltage regulation and constant voltage maintenance. Focus on medium-voltage networks from 6 to 20 kV in which low-voltage 400 V 50 Hz are generated. Since there are many small feeders through PV systems in the networks, the voltage is steadily increased.

Einfache Netztransformatoren arbeiten bei Netzfrequenz mit 50 bzw. 60 Hz und sind relativ groß. Vergleich siehe Zeichnung 1.Simple mains transformers work at mains frequency with 50 or 60 Hz and are relatively large. Comparison see drawing 1.

Da die Änderung der Magnetfeldstärke ein wesentlicher Bestandteil der Transformator-Wirkweise ist, kann ein Trafo bei erhöhter Frequenz auch mehr Leistung übertragen. Mit anderen Worten kann mit steigender Frequenz die Windungszahl und/oder der Kernquerschnitt (Kernvolumen) abnehmen, ohne dass sich die Spannung verändert.Since the change in the magnetic field strength is an essential part of the transformer mode of action, a transformer can also transmit more power at an increased frequency. In other words, with increasing frequency, the number of turns and / or the core cross-section (core volume) may decrease without the voltage changing.

Fortschritte in der Halbleitertechnik ermöglichen es, die Eingangsspannung für den Transformator in höhere Frequenzen (bis einige 100 kHz) umzuformen. Damit wird eine wesentlich höhere Leistungsdichte erreicht und diese sogenannten elektronischen Transformatoren können erheblich kleiner und leichter als konventionelle Trafos gebaut werden. Siehe Patentanspruch 1. Zudem wird auch ein besserer Wirkungsgrad erreicht und trägt zum Umweltschutz bei.Advances in semiconductor technology make it possible to transform the input voltage for the transformer into higher frequencies (up to a few 100 kHz). Thus, a much higher power density is achieved and these so-called electronic transformers can be built much smaller and lighter than conventional transformers. See claim 1. In addition, a better efficiency is achieved and contributes to environmental protection.

Die Möglichkeit der dynamischen Regelung, siehe Patentanspruch 2, nach Solwertvorgabe ist möglich und sehr wichtig für die Netzqualität. Da immer mehr Einspeiser von Photovoltaikanlagen Probleme durch Spannungsanhebungen im Netz verursachen.The possibility of dynamic control, see claim 2, Solwertvorgabe is possible and very important for the power quality. As more and more feeders of photovoltaic systems cause problems with voltage boosts in the grid.

Durch den elektronischen Flusswandler besteht die Möglichkeit die Impedanz im Netz zu verändern und dadurch eine konstante Spannung zu halten was mit einfachen Netztrafos nicht der Fall ist, da sie mechanische Umschalter besitzen die nur im spannungslosen Zustand betätigt werden dürfen, um eine statische Angleichung an die Netzimpedanz vornehmen zu können.By the electronic flux converter it is possible to change the impedance in the network and thereby maintain a constant voltage which is not the case with simple power transformers, as they have mechanical switches that can only be operated in the de-energized state to a static equalization to the network impedance to be able to make.

Wirkungsweise elektronischer Drehstromnetztrafo siehe Zeichnung 2.Mode of operation of electronic three-phase current transformer, see drawing 2.

Elektroversorgungsunternehmen müssen eine eingekaufte Leistungsspitze halten. Um dies leichter zu ermöglichen, siehe Patentanspruch 3, könnte man bei Starklastzeiten die elektronischen Trafos z. B. über einen potentialfreien Kontakt auf eine Mindestspannung absenken und so die Leistung beeinflussen, oder über einen Datenbus direkt den elektronischen Netztrafo steuern und regeln.Electric utilities must hold a purchased peak in performance. To facilitate this, see claim 3, one could at peak load times the electronic transformers z. B. via a potential-free contact to a minimum voltage and thus affect the performance, or directly control the electronic network transformer via a data bus and regulate.

Bei Niederspannungsnetzen mit vielen Einspeisern, siehe Patentanspruch 4, besteht die Möglichkeit über einen Lichtsensor bei Tageslicht die Spannung abzusenken und bei Nacht die Spannung anzuheben um so die Netzqualität zu verbessern und sicher zu stellen.In low-voltage networks with many feeders, see claim 4, it is possible to lower the voltage via a light sensor in daylight and raise the voltage at night so as to improve the network quality and ensure safe.

Da in manchen Netzen mehr Energie erzeugt als verbraucht wird, besteht die Möglichkeit, siehe Zeichnung 3 einen elektronischen Drehstromnetztrafo so zu bauen das er über die Auswertung der Netzimpedanz eine automatische und störungsfreie Umschaltung von Bezug auf Lieferung vornimmt und die überschüssige Energie in das Mittelspannungsnetz 6–20 KV einspeist. Siehe Patentanspruch 5.Since in some networks more energy is generated than consumed, it is possible, see drawing 3 to build an electronic three-phase transformer so that he performs the evaluation of network impedance automatic and trouble-free switching from reference to delivery and the excess energy in the medium-voltage network 6 20 kv feeds. See claim 5.

An den Schaltbildern des elektronischen Drehstromnetztransformators ist die Wirkungsweise schemenhaft dargestellt. (Zeichnung 2 und 3)On the circuit diagrams of the electronic three-phase power transformer, the operation is shown schematically. (Drawing 2 and 3)

Erläuterungen der einzelnen Stufen werden in der Zusammenfassung bei der Gegenüberstellung eines normalen Trafoprinzips mit dem eines elektronischen Trafoprinzips gezeigt. (Zeichnung 1)Explanations of the individual stages are shown in the summary in the comparison of a normal Trafoprinzips with that of an electronic Trafoprinzips. (Drawing 1)

Der Vorteil eines elektronischen Trafo zu einem normalen Trafo sind:
Besserer Wirkungsgrad und deshalb Umweltschutz.The advantage of an electronic transformer to a normal transformer are:
Better efficiency and therefore environmental protection.

Dynamische Regelung der Spannungsnetze und dadurch Verbesserung der Netzqualitäten.Dynamic regulation of the voltage networks and thus improvement of the network qualities.

Kleinere Bauform bei geringerem Gewicht und gleicher Leistung.Smaller design with lower weight and same performance.

Claims

Energy transfer from the medium-voltage three-phase network 6-20 KV to line voltage 400 V 50 Hz via an electronic three-phase network transformer through a flux converter.

The possibility of dynamic control according to setpoint specification on the mains voltage side.

Power regulation in the local network by lowering the mains voltage to the voltage prescribed by law 400 V / 230 V 50 Hz +/- 10%.

Daylight regulations for many feeders of photovoltaic systems.

An extended possibility of the electronic three-phase power transformer for power transmission in both directions. Delivery and purchase from the medium voltage network. See drawing 3.