DE2643934C2

DE2643934C2 - Device for compensating the reactive power of a consumer that is fed from a multiphase AC voltage network and / or for reducing the asymmetry in this AC voltage network

Info

Publication number: DE2643934C2
Application number: DE2643934A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 8510 Fuerth Sauer; Eberhard Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Schmid
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-09-29
Filing date: 1976-09-29
Publication date: 1978-09-14
Also published as: JPS5342348A; BE859184A; DE2643934B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Kompensation der Blindleistung eines Verbrauchers, der aus einem mehrphasigen Wechselspannuivgsnetz gespeist ist, und/oder zum Vermindern der Unsymmetrie in diesem Wechselspannungsnetz, mit einer Anzahl voneinzeln steuerbaren Stromrichtern, die jeweils zwischen zwei verschiedenen Phasenleitern des Wechselspannungsnetzes ungeschlossen sind.The invention relates to a device for Compensation of the reactive power of a consumer from a multi-phase AC voltage network is fed, and / or to reduce the asymmetry in this AC voltage network, with a Number of individually controllable converters, each between two different phase conductors of the AC voltage network are not closed.

Eine solche Einrichtung ist aus der Zeitschrift »elektrowärme international« 32 (1974), Seiten B 326 bis B 334, insbesondere Bild 8 auf Seite B 331 samt zugehöriger Beschreibung, bekannt. Bei dieser Einrichtung liegt zwischen zwei Phasenleitern eines dreiphasigen Wechselspannungsnetzes jeweils die Reihenschaltung einer Drosselspule mit einem speziellen Stromrichter, nämlich einem Drehstromsteller. Jeder Drehstromsteller besteht im Prinzip aus zwei antiparallel geschalteten Thyristoren. Die einzelnen Drehstromsteller sind unabhängig von einander steuerbar. Da die Drosselspulen in Reihe zu den Drehstromstellern an den verketteten Spannungen des Wechselspannungsnelzes betrieben werden, ist sowohl die Lieferung von symmetrischer als auch von unsymmetrischer Kompensationsleistung möglich. Die bekannte Einrichtung zur Kompensation und Symmetrierung ist infolge ihres Aufbaus nur vom Wechselspannungsnelz her kommutierhar. Das bedeutet, daß die Ventile der Wechselstromsteller nicht in jedem beliebigen Zeitpunkt löschbar sind. Daher ist die Stellgeschwindigkeit der bekannten Einrichtung bei Änderungen der Blindleistung und/oder der Symmetrie begrenzt.Such a device is from the magazine "elektrowärme international" 32 (1974), pages B. 326 to B 334, in particular Figure 8 on page B 331 including the associated description, are known. At this The device lies between two phase conductors of a three-phase AC voltage network Series connection of a choke coil with a special converter, namely a three-phase current controller. Each three-phase current controller basically consists of two anti-parallel connected thyristors. The single ones Three-phase current controllers can be controlled independently of one another. Because the reactors are in series with the three-phase controllers be operated on the linked voltages of the alternating voltage coil, is both the delivery of symmetrical as well as asymmetrical compensation power is possible. the known device for compensation and balancing is due to its structure only from AC voltage power commutated. This means that the AC power controller's valves are not can be deleted at any time. Therefore, the adjusting speed of the known device limited in the event of changes in reactive power and / or symmetry.

Aus der deutschen Offenlegungsschrif 12 433 825 ist eine Einrichtung zur Energieversorgung und Verbesserung des Leistungsfaktors eines Wechselspannungsnetzes bekannt, die einen Umrichter mit ausgeprägtem Gleichstrom-Zwischenkreis mit Drosselspule umfaßt. Der Umrichter enthält zwei gleichstromseitig parallel geschaltete einphasige Wechselrichter, die phasenversetzt gesteuert werden und wechselspannungsseitig über Transformatoren an ein Einphasen-Wechselspannungsnetz angeschlossen sind. Mit der bekannten Einrichtung werden zwei Ziele verfolgt:From the German Offenlegungsschrift 12 433 825 is a device for energy supply and improvement of the power factor of an AC voltage network known that a converter with pronounced Includes direct current intermediate circuit with choke coil. The converter contains two DC side Single-phase inverters connected in parallel that are controlled out of phase and on the AC voltage side are connected to a single-phase AC voltage network via transformers. With the known institution, two goals are pursued:

Zum einen dient sie zur Energieversorgung des Einphasen-Wechselspannungsnetzes, und zum anderen dient sie gleichzeitig bei Speisung eines an das Wechselspannungsnetz angeschlossenen Verbrauchers zur Einstellung eines beliebigen Leistungsfaktors. Dem Verbraucher wird die Blindleistung nur zusammen mit der Wirkleistung zugeführt. Bei Einrichtungen zur Kompensation der Blindleistung eines Verbrauchers geht aber das Bestreben dahin, möglichst keine Wirkleistung zu übertragen. Da die bekannte Einrichtung einphasig arbeitet, stellt sie keine Einrichtung zum Vermindern einer Unsymmetrie im Wechselspannungsnetz dar. Infolge der im Gleichstrom-Zwischenkreis angeordneten Drosselspule können keine hohen Stellgeschwindigkeiten erreicht werden.On the one hand, it is used to supply energy to the single-phase AC voltage network, and on the other hand, it is used at the same time when one is fed to the AC voltage network connected consumer for setting any power factor. To the The reactive power is only supplied to the consumer together with the active power. For facilities for Compensation of the reactive power of a consumer, however, is aimed at, if possible, no real power transferred to. Since the known device works in single phase, it does not provide any device for Reduction of an asymmetry in the AC voltage network. As a result of the in the DC intermediate circuit arranged choke coil, no high actuating speeds can be achieved.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 247 819 ist eine Symmetrierungseinrichtung für ein Drehstromnetz bekannt, die einen selbstgeführten Stromrichter, welcher mit vertauschter Phasenfolge an das Drehstromnetz angeschlossen ist, und einen netzgeführten Stromrichter, welcher an das Drehstromnetz angeschlossen ist und über eine Glättungsdrosseispule den selbstgeführten Stromrichter mit eingeprägtem Gleichstrom speist, umfaßt. Diese bekannte Einrich-From the German Offenlegungsschrift 2 247 819 is a balancing device for a three-phase network known, which has a self-commutated converter, which is connected to the three-phase network with a reversed phase sequence, and a line-commutated Converter, which is connected to the three-phase network and via a smoothing choke coil self-commutated converter feeds with impressed direct current, includes. This well-known facility

»5 tung ist nur zur Symmetrierung, nicht zur Kompensation der Blindleistung eines Verbrauchers vorgesehen. Eine Änderung der abgegebenen Unsymmetrieleistung wird durch Änderung der Hohe des eingeprägten Gleichstroms infolge Verstellung der Aussteuerung des netzgeführten Stromrichters erreicht. Eine Glättungsdrosseispule von hoher Induktivität setzt einer Stromänderung einen gewissen Widerstand entgegen, so daß für manchen Anwendungsfall die Stellzeit zu lang sein kann.»5 tion is only for balancing, not for compensation the reactive power of a consumer provided. A change in the output asymmetry power is caused by changing the level of the applied direct current as a result of adjusting the level of the line-commutated converter is achieved. A smoothing choke coil of high inductance sets one Current change opposes a certain resistance, so that for some applications the actuating time can be too long.

Aus der Zeitschrift ETZ-A Band 94 (1973) Heft 1, Seite 53, ist schließlich bekannt, daß Blindstromkompensation und Symmetrierung in einem Drehstromsystem zwei sehr ähnliche Aufgaben sind. Es ist jedoch anzumerken, daß hierfür im allgemeinen zwei verschiedene Einrichtungen verwendet werden. So werden auch nach Bild 6 dieser Literaturstelle Symmetrierung und Kompensation durch getrennte Einrichtung durchgeführt.From the journal ETZ-A Volume 94 (1973) Issue 1, page 53, it is finally known that reactive current compensation and balancing in a three-phase system are two very similar tasks. It is however, it should be noted that two different devices are generally used for this purpose. So According to Figure 6 of this reference, symmetrization and compensation are also carried out using separate devices carried out.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die eingangs genannte Einrichtung so auszugestalten, daß große Stellgeschwindigkeiten beim Kompensieren von Blindleistung und/oder beim Ausgleich von Unsymmetrieänderungen erzielt werden können.The object of the present invention is the initially to design said device so that high adjusting speeds when compensating of reactive power and / or when compensating for changes in asymmetry can be achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Stromrichter ein wechselspanriungsseitig an die beiden zugeordneten Phasenleiter angeschlossener selbstgeführter Stromrichter ist, dessen steuerbare, zwangsweise löschbare Ventile in einphasiger Brückenschaltung angeordnet sind, daß zwischen wechselspannungsseitigen Ausgängen der einzelnen Stromrichter und dem Wechselspannungsnetz jeweils ein Transformator angeordnet ist, daß die einzelnen Stromrichter gleichstromseitig miteinandet in Reihe geschaltet ind, daß an die Anschlußklemmender Reihenschaltung der Stromrichter eine Gleichstromquelle zum Einspeisen eines konstanten Gleichstroms angeschlossen ist, und daß jedem einzelnen Stromrichter eine Steuereinrichtung zugeordnet ist, mit der sowohl die Amplitude als auch die auf die Netzwech-This object is achieved according to the invention in that each converter has an AC voltage side self-commutated power converter connected to the two associated phase conductors is whose controllable, forcibly erasable valves are arranged in a single-phase bridge circuit that between AC voltage side outputs of the individual converters and the AC voltage network, respectively a transformer is arranged so that the individual converters are connected in series on the DC side connected ind that to the terminals of the series circuit the converter is a direct current source for feeding in a constant direct current is connected, and that each individual converter is assigned a control device with the both the amplitude and the network changes

5j selspannung bezogene Phasenlage der Grundschwingung des Ausgangsstroms der Stromrichter einstellbar ist.5j self-voltage related phase position of the fundamental oscillation the output current of the converter is adjustable.

Es ist hierbei zur Spannungsanpassung und Poten-It is here for voltage adjustment and potential

tialtrennung notwendig, zwischen den wcchselspannungsseitigen Ausgängen der einzelnen Stromrichter und dem Wcchselspannungsnctz jeweils einen Transformator anzuordnen.tial separation necessary, between the alternating voltage side Outputs of the individual converters and the AC voltage network each have a transformer to arrange.

Diese Einrichtung besitzt gegenüber der bereits erwähnten bekannten Einrichtung (Zeitschrift »elektrowärme internationEil«, a.a.O.) kleinere Stellzeiten, da die Stromrichter selbsigeführt sind und die einzelnen Ventile jederzeit ein- und ausgeschaltet werden können. Als weiterer Vorteil wird es angesehen, daü besondere Drosselspulen in Reihe zu den Stromrichtern entfallen. Darüber hinaus hat die Einrichtung die vorteilhafte Eigenschaft, daß sie kapazitive Blindströme verbrauchen kann, ohne daü sie dazu eine besondere Kondensatorbatterie benötigt.This facility has compared to the one already mentioned well-known institution (magazine "elektrowärme internationEil", loc. cit.) shorter service times, because the converters are self-guided and the individual valves can be switched on and off at any time can. It is seen as a further advantage that there are special choke coils in series with the converters omitted. In addition, the device has the advantageous property that it has capacitive reactive currents can consume without the need for a special capacitor battery.

Infolge ihrer hohen Steilgeschwindigkeit läßt sich die Einrichtung mit besonderem Vorteil dort einsetzen, wo besonders starke und schnelle Blindleistungsund Unsymmetrieschwankungen des Verbrauchers zu erwarten sind, beispielsweise beim Betrieb eines Lichtbogen-Schmelzofens.Due to their high steep speed can Use the device with particular advantage wherever particularly strong and fast reactive power and Unbalance fluctuations of the consumer are expected, for example when operating an electric arc melting furnace.

Eine weitere Ausgestaltung der Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß als Gleichstromquelle ein netzgeführter Stromrichter vorgesehen ist, der weehselspannungsseitig an das Wechselspannungsnetz und gleichstromseitig über eine Glättungsdrossel an die Anschlußklemmen der Reihenschaltung der Stromrichter angeschlossen ist, und daß der netzgeführte Stromrichter auf konstanten Ausgangsstrom geregelt ist.Another embodiment of the device is characterized in that a direct current source is used line-commutated converter is provided, the alternating voltage side to the AC voltage network and on the DC side via a smoothing choke to the Terminals of the series connection of the converter is connected, and that the line-commutated Converter is regulated to constant output current.

Eine weitere Ausgestaltung, die in vorteilhafter Weise mit einem besonders geringen Aufwand an Bauelementen auskommt, ist dadurch gekennzeichnet, daß als Gleichstromquelle eine Drosselspule vorgesehen ist, die über die einzelnen Stromrichter aus dem Wechselspannungsnetz mit konstantem Gleichstrom gespeist ist. Hierbei wird der Gleichstrom durch besondere Steuerung eines oder mehrerer dieser Stromrichter erzeugt.Another embodiment, which is advantageous with a particularly low cost Components gets by, is characterized in that a choke coil is provided as a direct current source is that via the individual converters from the AC voltage network with constant direct current is fed. Here, the direct current is controlled by one or more of these Power converter generated.

Eine erste grundlegende Ausbildung der Erfindung, die für einen nur zwischen zwei Phasenleitern eines dreiphasigen Wechselspannungsnetzes angeschlossenen Verbraucher vorgesehen ist, zeichnet sich dadurch aus, daß ein erster, an dieselben Phasenleiter wie der Verbraucher angeschlossener Stromrichter allein zur Kompensation des Blindstroms des Verbrauchers vorgesehen ist, und daß ein zweiter und dritter, jeweils an ein anderes Paar von Phasenleitern angeschlossener Stromrichter zur Aufnahme eines kapazitiven bzw. induktiven Stroms und dadurch gemeinsam zur Symmetrierung des Verbrauchers vorgesehen iind.A first basic embodiment of the invention that for one only between two phase conductors a three-phase AC voltage network connected consumer is provided characterized in that a first converter connected to the same phase conductor as the consumer is alone is provided to compensate for the reactive current of the consumer, and that a second and third, each connected to a different pair of phase conductors to accommodate a capacitive converter or inductive current and thus jointly provided for balancing the consumer iind.

Diese Einrichtung läßt sich auch für den Einsatz in Verbindung mit einem dreiphasigen Verbraucher ausgestalten. Allerdings ist es dann nicht unbedingt erforderlich, die genannte Einrichtung dreifach vorzusehen. Gemäß einer weiteren Ausbildung kann nämlich so vorgegangen werden, daß die Steuereinrichtung eines jeden zwischen einem Paar von Phasenleitern angeschlossenen Stromrichters beaufschlagt istThis device can also be used in conjunction with a three-phase consumer shape. However, it is then not absolutely necessary to provide the aforementioned device in triplicate. According to a further embodiment, the procedure can be that the control device applied to each converter connected between a pair of phase conductors is

a) mit einem ersten Steuersignalanteil, der für die Kompensation des Blindstroms des Verbrauchers zwischen diesem Paar von Phasenleitern vorgesehen ist,a) with a first control signal component that is used to compensate for the reactive current of the consumer is provided between this pair of phase conductors,

b) mit einem zweiten Steuersignalanteil, der für die Einstellung eines kapazitiven Stroms vorgesehen ist, welcher Strom zur Symmetrierung des Verbrauchers hc/iiglich einem anderen Paar von Phasenleitern beiträgt, und
c) mit einem dritten Steuersignalanteil, der fiir die Einstellung eines induktiven Stroms vorgesehen ist, welcher Strom wiederum zur Symmetrierungb) with a second control signal component, which is provided for setting a capacitive current, which current contributes to the balancing of the consumer hc / i only another pair of phase conductors, and
c) with a third control signal component, which is provided for setting an inductive current, which current in turn is used for balancing

des Verbrauchers bezüglich des restlichen Paars von Phasenleitern vorgesehen ist.
Gemäß einer zweiten grundlegenden Ausbildung der Erfindung, die ebenfalls für einen nur zwischen zwei Phasenleitern eines dreiphasigen Wcchselspan nungsnetzes angeschlossenen Verbraucher vorgesehen ist, kann auch so vorgegangen werden, daß ein erster, an dieselben Phasenleiter wie der Verbraucher angeschlossener Stromrichter zur Kompensation des Blindstroms und zur Einspeisung eines Wirksroms in das Wechselspannungsnetz vorgesehen ist, und daß ein zweiter und dritter Stromrichter jeweils zur Entnahme von betragsmäßig gleich großen Wirkströmen vorgesehen sind, wobei die negative geometrische Summe der entnommenen Wirkströme gleich dem Wirkstrom des Verbrauchers, vermindert um den vom ersten Stromrichter eingespeisten Wirkstrom ist und wobei die algebraische Summe der eingespeisten Wirkströme betragsmäßig gleich dem vom ersten Stromrichter eingespeisten Wirkstrom ist.of the consumer is provided with respect to the remaining pair of phase conductors.
According to a second basic embodiment of the invention, which is also provided for a consumer connected only between two phase conductors of a three-phase alternating voltage network, the procedure can also be that a first converter connected to the same phase conductor as the consumer to compensate for the reactive current and to feed an active current is provided in the AC voltage network, and that a second and third converter are each provided for the extraction of active currents of the same magnitude, the negative geometric sum of the active currents withdrawn being equal to the active current of the consumer, reduced by the active current fed in by the first converter and the algebraic sum of the active currents fed in is the same as the real current fed in by the first converter.

Auch diese Ausbildung läßt sich bei einem zwischen drei Phasenleitern eines dreiphasigen Wechselspannungsnetzes angeschlossenen dreiphasigen Verbraucher einsetzen. Auch hierbei ist eine dreifache Ausführung der Einrichtung nicht erforderlich, wenn so vorgegangen wird, daß die Steuereinrichtung eines je den zwischen einem Paar von Phasenleitern angeschlossenen Stromrichters beaufschlagt istThis design can also be used in a three-phase AC voltage network between three phase conductors use connected three-phase consumers. Here, too, is a triple execution the device is not required if the procedure is so that the control device each the converter connected between a pair of phase conductors is acted upon

a) mit einem ersten Steuersignalanteil, der für die Kompensation des Blindstroms des Verbrauchers zwischen diesem Paar von Phasenleitern und zur Einspeisung eiens Wirkstroms in das Wechselspannungsnetz vorgesehen ist,a) with a first control signal component that is used to compensate for the reactive current of the consumer between this pair of phase conductors and for feeding an active current into the AC voltage network is provided,

b) mit einem zweiten Steuersignalanteil, der zur Einstellung von Wirkstrom vorgesehen ist, welcher Wirkstrom zur Symmetrierung des Verbrauchers bezüglich einem anderen Paar von Phasenleitern beiträgt, undb) with a second control signal component, which is provided for setting the active current, which Active current contributes to the balancing of the consumer with respect to another pair of phase conductors, and

c) mit einem dritten Steuersignalanteil, der zur Einstellung von Wirkstrom vorgesehen ist, welcher Wirkstrom wiederum zur Symmetrierung des Verbrauchers bezüglich des restlichen Paars von Phasenleitern vorgesehen ist.c) with a third control signal component, which is provided for setting the active current, which Active current in turn to balance the consumer with respect to the remaining pair of phase conductors is provided.

Hierbei werden jedem einzelnen Stromrichter ingesamt vier verschiedene Funktionen zugeordnet. Infolge der Überlagerung der einzelnen Funktionen läßt sich gegenüber einer Verdreifachung der Einrichtung der Aufwand beträchtlich reduzieren.A total of four different functions are assigned to each individual converter. As a result of the superimposition of the individual functions, it is possible to triple reduce the effort considerably.

Beim Betrieb eines Verbrauchers kann der Fall ein treten, daß einer oder mehrere der Stromrichter einer Ausgangsstrom mit der Grundschwingung gleich NuI erzeugen muß. Zur Einstellung eines solchen Aus gangsstroms mit der Grundschwingung gleich NuI g_o kann dabei die Einrichtung so weitergebildet sein, dal abwechselnd diagonale Ventile des betreffenden Stromrichters mit einer Frequenz, die gleich dem Dreifachen der Netzfrequenz oder einem ganzzahligen Vielfachen davon ist, gezündet werden. Vorteil· g hafter ist es aber, nicht nur die Grundschwingung sondern den gesamten Ausgangsstrom ständig gleicr Null zu machen. Dieses kann dadurch erreicht werden daß zwei miteinander direkt in Reihe geschalteteDuring the operation of a consumer, the case can arise that one or more of the converters must generate an output current with the fundamental oscillation equal to NuI. To set such an output current with the fundamental equal to NuI g _o , the device can be developed so that alternately diagonal valves of the converter in question are ignited at a frequency that is three times the mains frequency or an integral multiple thereof. It is more advantageous, however, to make not only the fundamental oscillation but also the entire output current constantly zero. This can be achieved by connecting two directly in series

Ventile lies betreffenden Stromrichters gleichzeitig Stromleitern! sind Gegenüber der abwechselnden Zündung diagonaler Ventile ergibt sich hierbei die Vermeidung von Sehallverlusten und von Oberschwingungen. Valves read the relevant converter at the same time conductors! Compared to the alternating ignition of diagonal valves, this results in the avoidance of sound losses and harmonics.

Zur Vermeidung einer thermischen Überlastung der in Reihe geschalteten, gleichzeitig stromleitenden Ventile kann hierbei weiterhin vorgesehen sein, daß jeweils abwechselnd miteinander direkt in Reihe geschaltete Ventile des betreffenden Stromrichters gleichzeitig stromlcitend sind.To avoid thermal overloading of the series-connected, simultaneously current-conducting Valves can also be provided that Valves of the converter in question that are alternately connected directly in series with one another are currentlcitend at the same time.

Die Einrichtung wird vorzugsweise zur Blmdlcislungskompensation und zur gleichzeitigen Symme-Irierung eingesetzt.The device is preferably used for blurring compensation and used for simultaneous symmetry.

Allsführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand von zwölf Figuren näher beschrieben. Es zeigtGeneral examples of the invention are described in more detail below with reference to twelve figures. It shows

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Einrichtung, bei der als Gleichstromquelle ein nctzgcführter Stromrichter vorgesehen ist,1 shows a first embodiment of a device in which a direct current source is a nctzgcleitter Converter is provided,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer Einrichtung, bei der als Gleichstromquelle eine Drosselspule vorgesehen ist,2 shows a second embodiment of a device, in which a choke coil is provided as a direct current source,

Fig. 3 ein Ersatzschaltbild der Einrichtung nach Fig. 1 oder 2 für einen zwischen zwei Phasenleitern eines dreiphasigen Wechsclspannungsnetzes angeschlossenen Verbraucher,3 shows an equivalent circuit diagram of the device according to FIG. 1 or 2 for one between two phase conductors loads connected to a three-phase AC voltage network,

Fig. 4 bis f) Zeigerdiagramme der Spannungen und Ströme nach Fig. 3.4 to f) vector diagrams of the voltages and Currents according to Fig. 3.

Fig. 7 ein weiteres Ersatzschaltbild für eine Einrichtung nach Fig. 1 oder 2 mit einem zwischen zwei Phasenleitcrn eines dreiphasigen Wechselspannungsnctzes angeschlossenen Verbraucher,7 shows a further equivalent circuit diagram for a device according to FIG. 1 or 2 with one between two Phase conductor of a three-phase AC voltage network connected consumer,

Fig. 8 bis 10 Zeigerdiagramme für die in Fig. 7 angegebenen Spannungen und Ströme,8 to 10 vector diagrams for the voltages and currents indicated in FIG. 7,

Fig. 11 drei Zeitdiagramme, in denen Stromverläufe für ein erstes Pulsverfahren dargestelt sind, und11 shows three time diagrams in which current profiles for a first pulse method are shown, and

Fig. 12 drei Zeitdiagramme, in denen Stromverläufe für ein zweites Pulsverfahren dargestellt sind.12 shows three time diagrams in which current profiles for a second pulse method are shown.

Nach Fig. 1 werden die Phasenleiter 1, 2, 3 eines dreiphasigen Wechselspannungsnetzes 4 von einem Drchstrom-Gcnerator 5 mit einer Netzwechselspannung der Netzfrequenz /„ = I / T_n gespeist. An das Wechselspannungsnetz 4 ist ein unsymmetrischer Verbraucher 6 angeschlossen. Als Verbraucher 6 kann beispielsweise eine ohmisch-induktive Last, beispielsweise ein Lichtbogen-Schmelzofen, vorgesehen sein.According to FIG. 1, the phase conductors 1, 2, 3 of a three-phase AC voltage network 4 are fed by a three-phase generator 5 with an AC voltage of the network frequency / "= I / T _n . An asymmetrical consumer 6 is connected to the AC voltage network 4. For example, an ohmic-inductive load, for example an arc melting furnace, can be provided as the consumer 6.

Zwischen dem Drehstrom-Generator 5 und dem Verbraucher 6 ist eine Einrichtung angeordnet, die zur Kompensation der Blindleistung und gleichzeitig auch zur Symmetrierung des Verbrauchers 6 dient. Sie ist so aufgebaut, daß sie bei Blindleistungs- und/oder Unsymmetrieänderungen sehr schnell anspricht und diese Änderungen ausregelt. A device is arranged between the three-phase generator 5 and the consumer 6, which device serves to compensate for the reactive power and at the same time also to balance the consumer 6. It is designed in such a way that it responds very quickly to changes in reactive power and / or asymmetry and corrects these changes.

Die Einrichtung umfaßt insgesamt drei selbstgeführte Stromrichter 11,12,13. Jeder Stromrichter 11, 12, 13 enthält vier steuerbare Ventile in einphasiger Brückenschaltung, die zwangsweise löschbar sind. Die Ventile des Stromrichters 12 sind mit A bis D bezeichnet. Jeder Stromrichter 11,12,13 ist über einen eigenen Transformator 14,15 bzw. 16 zwischen zwei verschiedenen Phasenleitern 1,2,3 des Wechselspannungsnetzes 4 angeschlossen.The device comprises a total of three self-commutated converters 11, 12, 13. Each converter 11, 12, 13 contains four controllable valves in a single-phase bridge circuit, which can be forcibly deleted. The valves of the converter 12 are labeled A to D. Each converter 11, 12, 13 is connected via its own transformer 14, 15 or 16 between two different phase conductors 1, 2, 3 of the AC voltage network 4.

Die einzelnen Stromrichter 11, 12, 13 sind gleichstromseitig miteinander in Reihe geschaltet. An den Anschlußklemmen 17, 18 dieser Reihenschaltung liegt eine Gleichstromquelle 20. Diese liefert einen eingeprägten Gleichstrom /,, der in einem Stromregelkreis konstant gehalten wird. Als Gleichstromquelle 2(1 ist nach Fig. 1 speziell ein netzgeführter Stromrichter 21 mit steuerbaren Ventilen in Drchstrom-Brückcnschaltung vorgesehen, der wechsel spannungsscitig über einen Eingangstransformator 22 an das Wechselspannungsnetz 4 und gleichstromseitig über eine Glättungsdrossel 23 an die Anschlußklemmen 17. 18 angeschlossen ist. Die Zündimpulse für die steuerbaren Ventile des netzgeführten Stromrichters 21 werden von einem Steuergerät 25 geliefert, das aus dem Wechselspannungsnetz 4 gespeist und mit diesem synchronisiert ist. The individual converters 11, 12, 13 are connected in series with one another on the DC side. A direct current source 20 is connected to the connection terminals 17, 18 of this series circuit. This supplies an impressed direct current which is kept constant in a current control loop. As a direct current source 2 (1 according to Fig. 1 a line-commutated converter 21 with controllable valves in a Drchstrom-Brückcn circuit is provided, which is connected to the alternating voltage via an input transformer 22 to the alternating voltage network 4 and on the direct current side via a smoothing choke 23 to the terminals 17, 18. The ignition pulses for the controllable valves of the line-commutated converter 21 are supplied by a control device 25, which is fed from the AC voltage network 4 and is synchronized with it.

Zur Messung des Stroms im Gleichstrom-Zwi-For measuring the current in the direct current

^;5 schenkreis zwischen dem Stromrichter 21 und der Reihenschaltung der Stromrichter 11, 12, 13 ist eine Meßeinrichtung 27 vorgesehen. Diese ist Bestandteil des (nicht näher gezeigten) Stromregclkreises für den Gleichstrom I_d, dem auch ein (nicht gezeigter) Stromregler angehört. ^; A measuring device 27 is provided between the converter 21 and the series connection of the converters 11, 12, 13. This is part of the current control circuit (not shown) for the direct current I _d , which also includes a current regulator (not shown).

Jedem einzelnen Stromrichter 11, 12, 13 ist eine Steuereinrichtung 31, 32 bzw. 33 zugeordnet. Mit jeder Steuereinrichtung 31, 32, 33 läßt sich sowohl die Amplitude als auch die auf die NetzwechselspannungA control device 31, 32 or 33 is assigned to each individual converter 11, 12, 13. With everyone Control device 31, 32, 33 can adjust both the amplitude and the AC voltage

a5 bezogene Phasenlage der Grundschwingung I_x, I_y, I. des Ausgangsstroms i_x, i , i. des betreffenden Stromrichters 11, 12 bzw. 13 einstellen. Den Steuereinrichtungen 31,32,33 ist eine Regeleinrichtung 35 übergeordnet. Diese erhält als Meßgrößen die drei verketteten Netzwechselspannungen und die drei Verbraucherströme zugeführt. a5-related phase position of the fundamental I _x , I _y , I. of the output current i _x , i, i. set the relevant converter 11, 12 or 13. A regulating device 35 is superordinate to the control devices 31, 32, 33. This receives the three concatenated AC mains voltages and the three consumer currents as measured variables.

Die Einrichtung nach Fig. 2 zeigt weitgehend denselben Aufbau wie diejenige nachFig. 1. Es ist jedoch speziell eine andere Gleichstromquelle 20 vorgesehen, die wesentlich einfacher aufgebaut ist als diejenige von Fig. 1. Als Gleichstromquelle 20 wird hier - in Verbindung mit der Reihenschaltung der Stromrichter 11, 12, 13 - eine Drosselspule 36 herangezogen. Diese Drosselspule 36 verbindet die beiden Anschlußklemmen 17 und 18. Auch hier ist wiederum ein Meßglied 27 zur Messung des Gleichstroms I_d vorgesehen. Dieses Meßglied 27 ist wiederum Bestandteil eines Stromregelkreises zur Konstanthaltung des Gleichstroms I_d, der hier jedoch in der übergeordneten Regeleinrichtugn 37 enthalten ist. Damit sich in der Drosselspule 36 ein konstanter, eingeprägter Gleichstrom I_d einstellt, wird vom Stromregler die Phasenlage der Pulsprogramme für die Stromrichter 11, 12, 13 durch Aufschaltung eines Zusatzsteuersignals entsprechend beeinflußt. Zur Konstanthaltung des Gleichstroms l_ä wird dabei die Phasenlage zumindest eines der Ausgangsströme I_x, I_y, I₁ der Stromrichter 11,12 bzw. 13 bezüglich der Netzwechselspannung gegenüber einem Wert, wie er von der Regeleinrich tung35 nach Fig. 1 vorgegeben sein würde, verstellt. Die Verstellung durch das Zusatzsigna! ist nur geringfügig und beträgt nur wenige Grad el. The device according to FIG. 2 shows largely the same structure as that according to FIG. 1. However, a different direct current source 20 is specifically provided, which is of much simpler construction than that of FIG. This choke coil 36 connects the two connection terminals 17 and 18. Here, too, a measuring element 27 is again provided for measuring the direct current I _d . This measuring element 27 is in turn part of a current control loop for keeping the direct current I _d constant, but which is contained in the higher-level control device 37 here. So that a constant, impressed direct current I _{d is} established in the choke coil 36 , the phase position of the pulse programs for the converters 11, 12, 13 is influenced accordingly by the current controller by applying an additional control signal. To keep the direct current l _ä constant, the phase position of at least one of the output currents I _x , I _y , I _{1 of} the converters 11, 12 and 13 with respect to the AC mains voltage is compared to a value that would be specified by the control device35 according to FIG , adjusted. The adjustment by the additional signa! is only slightly and is only a few degrees el.

Mit Hilfe der Fig. 3 bis 6 wird im folgenden eine erste grundlegende Ausbildung der Einrichtung beiWith the help of FIGS. 3 to 6, a first basic training of the device is shown below Betrieb nach einem ersten Betriebsverfahren näher erläutert.Operation according to a first operating method explained in more detail.

In Fig. 3 ist ein Ersatzschaltbild für den Fall dargestellt, daß ein einphasiger, ohmisch-induktiver Verbraucher 6 vorliegt, der an die Phasenleiter 1 und 2In Fig. 3 an equivalent circuit diagram is shown for the case that a single-phase, ohmic-inductive load 6 is present, which is connected to the phase conductors 1 and 2 des Wechselspannungsnetzes 4 angeschlossen ist.of the AC voltage network 4 is connected.

Nach Fig. 3 läßt sich der durch den Verbraucher 6 fließende Laststrom I, in einen Wirkstrom I_LW und einen Blindstrom /,„ aufteilen. Es gilt die vektorielleAccording to FIG. 3, the load current I, flowing through the consumer 6 can be divided into an active current I _LW and a reactive current /, ". The vectorial one applies

Beziehung /_; ■— /_;r + I_Lli. Da der Verbraucher 6 zwischen den Phascnleitern 1 und 2 liegt, muß er auch zwischen diesen Phasenleitern 1 und 2 kompensiert werden. Dies geschieht mittels des ersten Stromrichlers U. Dieser verbraucht einen kompensierenden Ausgangsstrom /,, für den die Beziehung /, = - /, „ gilt. Die Kompensation des Blindstroms /, „ laßt sich auch aus dem Zeigerdiagramm von Fig. 4 entnehmen.Relationship / _; ■ - / _{; r} + I _Lli . Since the consumer 6 lies between the phase conductors 1 and 2, it must also be compensated between these phase conductors 1 and 2. This is done by means of the first converter U. This consumes a compensating output current / ,, for which the relationship /, = - /, “applies. The compensation of the reactive current can also be seen from the phasor diagram of FIG.

Der verbleibende Wirkstrom /, _w des Verbrauchers 6 wird mit Hilfe des zweiten und des dritten Stromrichters 12 bzw. 13 syrnmetriert. Der zweite Stromrichter 12 nimmt dazu einen kapazitiven Ausgangsstrom /, und der dritte Stromrichter 13 nimmt dazu einen induktiven Ausgangsstrom /. auf. Beide Ausgangsströme /_y und /, sind dem Betrage nach gleich und so eingestellt (geregelt), daß sich gemäß Fig. 5 duich ihre geometrische Addition der Wirkstrom /, μ ergibt.The remaining active current /, _{w of} the consumer 6 is symmetrized with the aid of the second and third power converters 12 and 13, respectively. The second converter 12 takes a capacitive output current /, and the third converter 13 takes an inductive output current /. on. Both output _{currents / y} and / are equal in magnitude and are set (regulated) in such a way that, according to FIG. 5, their geometric addition of the active current /, μ results.

Bezüglich der Phasenleiter I, 2 und 3 ergibt sich ein Stromsystem /,, /„ /„ das mit den Steinspannungen (J₁, U,, L/, in Phase ist. Man erhält also ein völlig symmetrisches, rein ohmisches Strom-Spannungs-System. Dieses resultierende symmetrische Dreiphasen-Stromsystem ergibt sich aus dem Zeigerdiagramm nach Fig. h.With regard to the phase conductors I, 2 and 3 there is a current system / ,, / "/" which is in phase with the stone voltages (J ₁ , U ,, L /,. So you get a completely symmetrical, purely ohmic current-voltage System. This resulting symmetrical three-phase current system results from the phasor diagram according to FIG.

Mit Hilfe der Fig. 7 bis lü wird im folgenden eine zweite grundlegende Ausbildung der F.inrichtung bei Betrieb nach einem zweiten Betriebsverfahren näher erläutert.With the help of Fig. 7 to lü, a second basic design of the F.inrichtung is shown below Operation according to a second operating method explained in more detail.

Bei der Einrichtung nach Fig. 1 oder 2 wird nach den Fig. 7 bis 10 ebenfalls durch geeignete Pulsprogramme für die Stromrichter 11, 12, 13 sowohl die Amplitude als auch die Phasenlage der Grundsehwingung /,, /,, /. der dem Wechselspannungsnetz entnommenen oder eingespeisten Ströme /',, i_y, i. verändert. Während jedoch bei der Betriebsart nach den Fig. .1 bis 6 Wirkströme nicht benötigt werden, ist dies bei der Betriebsart nach den Fig. 7 bis 11 der Fall.In the device according to FIG. 1 or 2, according to FIGS. 7 to 10, both the amplitude and the phase position of the basic oscillation / ,, / ,, /. the currents / ',, i _y , i. changes. However, while active currents are not required in the operating mode according to FIGS. 1 to 6, this is the case in the operating mode according to FIGS.

Nach dem in Fig. 7 dargestellten Ersatzschaltbild ist wiederum ein einphasiger Verbraucher 6 vorgesehen, der einen ohmschen und einen induktiven Lastanteil besitzt. Dieser Verbraucher 6 ist wieder zwischen den Phasenleitern 1 und 2 angeschlossen. Der Laststrom /_; setzt sich auch hier vektoriell aus einem Wirkstrom /, _w und einem Blindstrom /,„ nach der Beziehung l_t=li._w + I_1B zusammen.According to the equivalent circuit diagram shown in FIG. 7, a single-phase load 6 is again provided, which has an ohmic and an inductive load component. This consumer 6 is again connected between the phase conductors 1 and 2. The load current / _; is also composed here vectorially of an active current /, _w and a reactive current /, "according to the relationship l _t = li. _w + I _1B together.

Die in den Zeigerdiagrammen der Fig. 8 bis 10 gezeigten Stromzeiger stellen wiederum jeweils die Lage und Amplitude der Grundschwingung I_x, l_f, I_z der Ausgangsströme i_x, i_y, i. und der Lastströme l_LW und /,„ in Beziehung zu den verketteten Netzwechselspannungen IV₁₂, U₂₃, U₃₁ und den Netzwechselspannungen U₁, U₂, U₃ dar.The current phasors shown in the phasor diagrams in FIGS. 8 to 10 in turn each represent the position and amplitude of the fundamental oscillation I _x , I _f , I _{z of} the output currents i _x , i _y , i. and the load currents I _LW and /, "in relation to the linked AC mains voltages IV ₁₂ , U ₂₃ , U ₃₁ and the AC mains voltages U ₁ , U ₂ , U ₃ .

Da der Verbraucher 6 voraussetzungsgemäß zwischen den beiden Phasenleitern 1 und 2 liegt, muß seine Blindleistung auch dort kompensiert werden. Die Kompensation des induktiven Blindstroms /,„ geschieht mit Hilfe des ersten Stromrichters 11. Dieser verbraucht einen kompensierenden Blindstrom /_tl, der bezüglich des Blindstroms l_LB in der Amplitude gleich, in der Phase jedoch um 180" verschoben ist. Es gilt also die Beziehung l_xl = — l_LB. Die mit Hilfe dieses Blindstroms /_tl vorgenommene Kompensation wird aus dem Zeigerdiagramm in Fig. 8 deutlich, das demjenigen in Fig. 4 entspricht.Since the consumer 6 is, as required, between the two phase conductors 1 and 2, its reactive power must also be compensated there. The compensation of the inductive reactive current / "takes place with the aid of the first converter 11. This consumes a compensating reactive current / _tl , which is equal in amplitude with respect to the reactive current l _LB , but shifted in phase by 180". The relationship therefore applies _xl = l - l. the _LB by means of this reactive current / _tl made compensation is clear from the vector diagram in Figure 8, the one in Fig 4 corresponds to...

Nach den Fig. 7 und 9 wird der verbleibende Wirkstrom I_LW mit Hilfe des ersten Stromrichters 11 durch Einspeisen eines Wirkstroms /_r2 = ¹I₃ · /_; _w auf den Wert /,, = ',According to FIGS. 7 and 9, the remaining active current I _{LW is converted} with the aid of the first converter 11 by feeding in an active current / _r2 = ¹ I ₃ · / _; _w to the value / ,, = ',

I_{1 w} reduziert. Der Wirkstrom /_(J isi ibci in Phase mit der verketteten Netzwechselspanhiing U₁₂, die zwischen den Phasenleitern 1 und 2 liegt. Aus geometrischen Gründen kann kein anderer Keduktionsfaktor als ', , gewählt werden. Nach den !•"ig. 7 und ^l) wird zur Symmetrierung weiterhin mit Hilfe des zweiten Stromrichters B2dem Wechselspannungsnctz 4 zwischen den Phasenleilcrn 2 und 3 ein Wirkstrom /,, — /_v entnommen. Gleichzeitig wird mit Hilfe des dritten Wechselrichters 13 dem Wechselspannungsnet/. 4 /wischen den Phasenleitern 3 und 1 auch ein Wirkstrom /,, = /. entnommen. Dabei gilt, daß die algebraische Addition /_v t /. - /,, immer erfüllt sein muß. Für die geometrische Addition gilt im- I _{1 w} reduced. The active current / _(J isi ibci in phase with the concatenated network alternating voltage U ₁₂ , which lies between the phase conductors 1 and 2. For geometric reasons, no other reduction factor than ',, can be selected. According to! • "ig. 7 and ^l ) For balancing purposes, an active current / ,, - / _{v is} taken from the alternating voltage network 4 between the phase conductors 2 and 3 with the aid of the second converter B2. At the same time, the alternating voltage network / Active current / ,, = /.. The algebraic addition / _v t /. - / ,, must always be fulfilled.

'5 mer /,. = 2 (/_v <■ /.). Der Wirkstrom /,, liegt dabei in Phase mit der verketteten Spannung (J₂₃, und der Wirkstrom /,, liegt in Phase mit der verketteten Spannung L/,,. Die Beträge der drei Wirkströme /,,, /,,, /,, sind gleich groß. Es gilt demnach für die Beträge:'5 mer / ,. = 2 (/ _v <■ /.). The active current / ,, is in phase with the line voltage (J ₂₃ , and the active current / ,, is in phase with the line voltage L / ,,. The amounts of the three active currents / ,,, / ,,, /, , are the same size, so the following applies to the amounts:

so /_p = /,, = /,, = '.,· I/n- Die negative geometrische Summe der beiden entnommenen Wirkströme /₂₁, /,, ist daher gleich dem reduzierten Wirkstrom /,₂.so / _p = / ,, = / ,, = '., · I / n- The negative geometric sum of the two active currents / ₂₁ , / ,, is therefore equal to the reduced active current /, ₂ .

Die Wirkströme /₁₂, /,,, /,, sind hierbei nur fiktive Größen und daher nicht meßbar. Meßbar dagegenThe active currents / ₁₂ , / ,,, / ,, are only fictitious values and therefore cannot be measured. Measurable against it

»5 sind die Ströme /,, I₂, /, im Wechselspannungsnetz 4. Gemäß Fig. 10 ist eine geometrische Umrechnung möglich. 5 are the currents / ,, I ₂ , /, in the AC voltage network 4. According to FIG. 10, a geometric conversion is possible.

Als Eigebnis der Symmetrierung erhält man nach Fig. 10 ein völlig symmetrisches, rein ohmisches Strom-Spannungssystem.As a result of the symmetrization one obtains after 10 shows a completely symmetrical, purely ohmic current-voltage system.

Es sei noch erwähnt, daß die Einrichtung nach Fig. I oder 2 sich auch nur zum Kompensieren der Blindleistung eines symmetrischen Verbrauchers 6 verwenden läßt. Es wird dann ein symmetrisches, je nach Lastfall induktives oder kapazitives Stromsystem /₍, /_v, /. in das Wechselspannungsnetz 4 eingespeist. Dieses Stromsystem besitzt zeitlich feste Nulldurchgängc der Grundschwingung I₁, l_y, I. der einzelnen Ausgangsstrcine /,, /',.. /.. Die Amplitude dieser Grundschwingung /,, /_v, /. ist dabei durch Aussteuerung im Pulsprogramm der Stromrichter 11, 12, 13 einstellbar.It should also be mentioned that the device according to FIG. 1 or 2 can also only be used to compensate for the reactive power of a symmetrical consumer 6. It is then, / _v /. Fed a balanced, inductive depending on the load or capacitive current System / _(in the alternating-voltage network 4. This current system has time-solid Nulldurchgängc of the fundamental frequency I _1, I _y, I the individual Ausgangsstrcine / ,, / ', .. / .. the amplitude of this fundamental wave / ,, / _v, /. is adjustable by modulation in the pulse program of the converters 11, 12, 13.

Es sei auch noch darauf hingewiesen, daß sich die Einrichtung nach Fig. 1 oder 2 auch allein zur Symmetrierung eines unsymmetrischen Verbrauchers 6 verwenden läßt. Hierzu wird mit Hilfe der Stromrichter 11, 12, 13 ein symmetrisches Strom-Gegensystem in das Wechselspannungsnetz 4 eingespeist. Bei dieser Betriebsart muß die Phasenlage der Ausgangsströme ',. iy, i_z über einen Bereich von 360" el veränderbar sein. Dies ist möglich durch zeitliche Verschiebung des gesamten gewählten Pulsprogramms gegenüber dem festliegenden Verlauf der Netzwechselspannung. Die Amplitude des eingespeisten Strom-Gegensystems ist dabei durch die Aussteuerung im Pulsprogramm einstellbar.It should also be pointed out that the device according to FIG. 1 or 2 can also be used solely for balancing an asymmetrical consumer 6. For this purpose, a symmetrical negative current system is fed into the AC voltage network 4 with the aid of the converters 11, 12, 13. In this operating mode, the phase position of the output currents',. iy, i _{z can be changed} over a range of 360 "el. This is possible by time shifting the entire selected pulse program compared to the fixed curve of the mains alternating voltage.

Das Pulsprogramm für die Stromrichter 11, 12, 13 kann in allen obenerwähnten Betriebsarten so gewählt werden, daß sich für die unerwünschten Stromoberschwingungen ein Minimum ergibt. Pulsbreitenmodulation ist möglich. Weiterhin können auch höherpulsige Stromrichter- und Transformatorschaltungen eingesetzt werden.The pulse program for the converters 11, 12, 13 can be selected in all of the above-mentioned operating modes so that the undesired current harmonics results in a minimum. Pulse width modulation is possible. Furthermore, higher-pulsed Converter and transformer circuits are used.

Im Prinzip lassen sich bei den Stromrichtern 11, 12,13 zwei grundsätzlich verschiedene Pulsverfahren anwenden. Diese Pulsverfahren sind in den Zeitdiagrammen der Fig. 11 und 12 dargestellt. Es sind jeweils die Ausgangsströme i_y, i_x, i_z der Stromrichter 11,In principle, two fundamentally different pulse methods can be used in the converters 11, 12, 13. These pulse methods are shown in the timing diagrams of FIGS. The output currents i _y , i _x , i _{z of} the converters 11,

12 bzw. 13 aufgezeichnet. Für die folgende Betrachtung ist als Beispiel der erforderliche Ausgangsstrom ι, als Null, der erforderliche Ausgangsstrom i_v als induktiv und der erforderliche Ausgangsstrom I₁ als kapazitiv angenommen worden.12 and 13 respectively. For the following consideration, the required output current ι has been assumed to _{be zero, the required output current i v to} be inductive and the required output current I _{1 to be capacitive as an example.}

Nach Fig. 11, erstes Diagramm, wird der Ausgangsstrom i_y des zweiten Stromrichters 12 zwischen der positiven und negativen Richtung hin- und hergeschaltet. Das bedeutet, daß die steuerbaren Ventile A, R und C, D nach Fig. 1 immer paarweise gezündet und gelöscht werden. Pro Ventilpaar A bis D ergeben sich in jeder Periode drei Löschvorgänge. In diesem ersten Diagramm ist auch die verkettete Spannung i<_:, /wischen den Phasenleitern 2 und 3 eingezeichnet.According to FIG. 11, first diagram, the output current i _{y of} the second converter 12 is switched back and forth between the positive and negative direction. This means that the controllable valves A, R and C, D according to FIG. 1 are always ignited and extinguished in pairs. For each pair of valves A to D , there are three deletion processes in each period. In this first graph is the phase voltage i _<: / wipe located 2 and 3, the phase conductors.

Pro Halbperiode sind zwei Anstiegsflanken des Ausgangsstroms /_}. gleichzeitig gegensinnig und symmetrisch zur Stelle des Scheitelwerte^s verschiebbar. Die Möglichkeit zur Aussteuerung ist im ersten Diagramm durch horizontale Pfeile angedeutet. Die Aussteuerung bestimmt, ob ein kapazitiver oder ein induktiver Ausgangsstrom l_y vorliegt. Nach dem ersten Diagramm eilt die verkettete Netzwechselspannung M₂J der Grundschwingung Z₁, des Ausgangsstroms i_y um 90" el voraus. Die Aussteuerung is₍t also induktiv.There are two rising edges of the output current / _} per half cycle. at the same time in opposite directions and symmetrically displaceable to the point of the peak value ^ s. The possibility of modulation is indicated in the first diagram by horizontal arrows. The modulation determines whether there is a capacitive or an inductive output current l _y . According to the first diagram, the linked mains AC voltage M ₂ J leads the fundamental oscillation Z _{1 of} the output current i _y by 90 "el. The modulation is ₍ t) inductive.

Beim zweiten Diagramm von Fig. 11 eilt dagegen der Ausgangsstrom i. des dritten Stromrichters 3 der zugehörigen verketteten Nctzwechselspannung U_u um 90° voraus. Die Aussteuerung ist demzufolge kapazitiv.In the second diagram of FIG. 11, on the other hand, the output current i rushes. of the third converter 3 of the associated concatenated AC voltage U _u by 90 ° ahead. The modulation is therefore capacitive.

Beim dritten Diagramm von Fig. 11 schließlich ist die Grundschwingung Z₁ des Ausgangsstroms Z₁ des ersten Stromrichters Il gleich Null. Der Ausgangsstrom i, besteht dann pro Periode aus drei positiven und drei negativen Strom-Zeit-Impulsen, die sich gegenseitig abwechseln.Finally, in the third diagram of FIG. 11, the fundamental oscillation Z _{1 of} the output current Z _{1 of} the first converter II is equal to zero. The output current i, then consists of three positive and three negative current-time pulses per period, which alternate with one another.

Die in Fig. Il dargestellte Möglichkeit zum Betrieb der Umrichter 11, 12, 13 hat den Vorzug, daß die Ausgangsströme I₁, i_y, i_z stetig vom kapazitiven in den induktiven Bereich verstellt werden können. Dazu ist nur eine symmetrische gegenseitige Verschiebung dur Anstiegs- und Abfallflanken in Richtung der eingezeichneten Pfeile erforderlich. Bei dieser Betriebsart können sich aber starke Oberschwingungen mit niederen Ordnungszahlen ergeben. Die bei dieser Betriebsart entstehenden Oberschwingungen der dritten Ordnung heben sich nur bei ganz bestimmten Aussleuerungswertcn auf.The possibility of operating the converters 11, 12, 13 shown in FIG. II has the advantage that the output currents I ₁ , i _y , i _{z can be} continuously adjusted from the capacitive to the inductive range. All that is required for this is a symmetrical mutual shift through rising and falling edges in the direction of the arrows drawn. In this operating mode, however, strong harmonics with low ordinal numbers can result. The third-order harmonics that arise in this mode of operation only cancel each other out at very specific deflection values.

In Fig. 12 ist das zweite Pulsverfahren fiir die Stromrichter 11, 12, 13 veranschaulicht. Hierbei ist zwar keine stetige Verstellung zwischen dem kapazitivenunddcm induktiven Bereich-wie beim Verfahren in Fig. 11 -, wohl aber die Erzeugung eines Ausgangsstroms Null ohne Oberschwingungen möglich.In Fig. 12, the second pulse method is for the Power converters 11, 12, 13 illustrated. There is no constant adjustment between the capacitive and dcm inductive range, as in the method in FIG. 11, but the generation of an output current Zero possible without harmonics.

ίο Nach dem ersten Diagramm von Fig. 12 schaltet der zweite Stromrichter 12 den Ausgangsstrom /_v zwischen positiver Stromrichtung, Strom Null und negativer Stromrichtung hin und her.ίο According to the first diagram of FIG. 12, the second converter 12 switches the output current / _v back and forth between positive current direction, current zero and negative current direction.

Im ersten Diagramm von Fig. 12, bei dem der Ausgangsstrom /_} pro Periode aus zwei nebeneinanderliegenden positiven und zwei nebeneinanderliegenden negativen Strom-Zeit-Flächen jeweils steuerbarer Breite besteht, eilt die Grundschwingung des Ausgangsstroms i_f gegenüber der zugehörigen verkettetenIn the first diagram of FIG. 12, in which the output current / _} per period consists of two adjacent positive and two adjacent negative current-time areas, each of controllable width, the fundamental oscillation of the output current i _{f is faster} than the associated concatenated one

_ao (nicht eingezeichneten) Netzwechselspannung u_ls um einen Phasenwinkel 9()^ΰ nach. Der Stromrichter 12 nimmt somit einen induktiven Ausgangsstrom i, auf. Im zweiten Diagramm von Fig. 12 ist der Ausgangsstrom /. des dritten Stromrichters 13 dargestellt. _ao (not shown) mains alternating voltage u _ls by a phase angle 9 () ^ΰ after. The converter 12 thus receives an inductive output current i. In the second diagram of FIG. 12, the output current is /. of the third converter 13 is shown.

»5 Er zeigt in seinem zeitlichen Verlauf dasselbe Aussehen wie der Ausgangsstrom />., jedoch demgegenüber eine Phasenverschiebung. Hierbei ist die Zuordnung der einzelnen Zünd- und Löschzeitpunkte zur (nicht eingezeichneten) verketteten Netzwechselspannung M₁, so vorgenommen, daß der Ausgangsstrom 1, kapazitiv ist.»5 In its temporal course it shows the same appearance as the output current />., But a phase shift on the other hand. Here, the assignment of the individual ignition and extinguishing times to the chained AC mains voltage M ₁ (not shown) is made in such a way that the output current 1 is capacitive.

Im dritten Diagramm von Fig. 12 schließlich wird vom ersten Stromrichter 11 ein Ausgangsstrom /, gleich Null erzeugt, während die anderen StromrichterFinally, in the third diagram of FIG. 12, an output current /, generated equal to zero while the other converters

12,13 trotz Reihenschaltung in Betrieb sind. Dies geschieht dadurch, daß zwei miteinander direkt in Reihe geschaltete Ventile dieses ersten Stromrichters U gleichzeitig gezündet werden. Für den Fall, daß dadurch eine zu große einseitige thermische Belastung12, 13 are in operation despite being connected in series. this happens in that two valves connected directly in series with each other of this first converter U be ignited at the same time. In the event that this results in too great a one-sided thermal load

zu befürchten ist, kann so vorgegangen werden, daß dieses Ventilpaar abwechselnd mit dem benachbarten, parallel geschalteten Ventilpaar gezündet wird. Die thermische Belastung verteilt sich dann auf die beiden Ventilpaare.is to be feared, one can proceed in such a way that this pair of valves alternates with the neighboring, pair of valves connected in parallel is ignited. The thermal load is then distributed between the two Valve pairs.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device to compensate for the reactive power of a consumer that is fed from a multi-phase AC voltage network, and / or to reduce the asymmetry in this AC voltage network, with a number of individually controllable converters, each connected between two different phase conductors of the AC voltage network are, characterized in that each converter (11, 12, 13) is a self-commutated converter connected to the AC voltage side of the two assigned phase conductors (1, 2, 3), the controllable, forcibly erasable valves (A to D) of which are arranged in a single-phase bridge circuit that between the alternating voltage side outputs of the individual converters (11, 12, 13) and the alternating voltage network (4) a transformer (14, 15, 16) is arranged that the individual converters (11, 12, 13) on the direct current side are connected to each other in series that the terminals (17, 18) of the series switch ng the converter (11, 12, 13) ^a 5 a direct current source (20) for feeding in a constant direct current (I _d ) is connected, and that each individual converter (11,12, 13) a control device (31,32,33) is assigned, with which both the amplitude and the phase position of the fundamental oscillation of the output current (i ,, i _y , L) of the converters (11,12,13) can be set (Fig. 1 and 2).

2. Device according to claim 1, characterized in that a mains-fed converter (21) is provided as the direct current source (20), which is connected on the alternating voltage side to the alternating voltage network (4) and on the direct current side via a smoothing throttle (23) to the connecting terminals (17, 18) of the Series connection of the converter (11,12,13) is connected, and that the line-commutated converter (21) in a current control circuit (25, 27) _is regulated to a constant output current (l d) (Fig. 1).

3. Device according to claim 1, characterized in that a choke coil (36) is provided as the direct current source (20 ) which is fed with constant direct current (I _{11) from the alternating voltage network (4) via the individual converters (11, 12, 13)} is (Fig. 2).

4. Device according to one of claims 1 to .1 for one only between two phase conductors three-phase AC voltage network connected consumer, thereby marked, c'ass a first, to the same phase conductor (1,

2) how the consumer (6) connected converter (H) is provided solely to compensate for the reactive current (A, _e ) of the consumer (6), and that a second and third, each to a different pair (2, 3; 3 , 1) of phase conductors (1,2,3) of connected converter (12,13) for receiving a capacitive or inductive current / _v (, /. are) provided and characterized together for balancing the load (6) (Fig. 3 until 6).

5. Device according to claim 4 for an intermediate three phase conductors of a three-phase alternating voltage network connected three-phase Consumer, characterized in that the control device (31, 32, 33) of each between a pair of phase conductors (1, 2, 3) connected converter (11, 12, 13) applied is

a) with a first control signal component, which is provided for the compensation of the reactive current of the consumer (6) between this pair (e.g. 1, 2) of phase conductors,
h) with a second control signal component which is provided for setting a capacitive current, which current contributes to balancing the consumer (6) with respect to another pair (e.g. 2, 3) of phase conductors, and

c) with a third control signal component, which is provided for setting an inductive current, which current in turn is provided for balancing the consumer (6) with respect to the remaining pair (z. B. 1, 3) of phase conductors.
(·>. Execution of any one of claims 1 to 3, characterized for a connected only between two phase conductors of a three-phase alternating voltage network consumers by OjLJ a first, to the same phase conductor (I, 2) as the consumer (6) connected power converter (11) to compensate for the reactive current (I ₁₁₁ ) and to feed an active current (A ₁ ,) into the AC voltage network (4), and that a / further and third converter (12, 13) each draw active currents of equal magnitude (A ^, A) are provided, the negative geometric sum c'er extracted active currents (A ₁ , /.) Equal to the active current (/, _w ) of the consumer (6), reduced by that fed by the first converter (11) Active current (A ₁ ,) and the algebraic sum of the active currents (A _v , I ₁ ) _{fed in is the same as the active current (A 12} ) fed in by the first converter (11) (FIGS. 7 to 10).

7. Device according to claim 6 for one between three phase conductors of a three-phase AC voltage network connected three-phase consumers, characterized in that that the control device (31,32, 33) of each between a pair of phase conductors (1,2, 3) closed converter (11, 12, 13) applied is

a) with a first control signal component that is used to compensate for the reactive current of the consumer (6) between this pair (e.g. 1, 2) of phase conductors and for feeding one Active current is provided in the AC voltage network (4),

b) with a second control signal component, which is provided for setting the active current, which active current for balancing the consumer (6) with respect to another Contributing pair (e.g. 2, 3) of phase conductors, and

c) with a dri'.ttn control signal component that is used for Setting of active current is provided, which active current in turn for balancing of the consumer (6) with respect to the remaining pair (e.g. 1,3) of phase conductors

is provided.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that for setting an output current (Z _x , i _r , Z ₂ ) with a fundamental oscillation equal to zero, alternating diagonal valves (A, B and C, D) of a converter (11 , 12,13) are ignited with a frequency which is equal to three times the mains frequency or an integral multiple thereof (FIG. 11).

9. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that for setting an output current (i \, i _r /.) Equal to zero, two valves (A, D or C, B) of the relevant converter ( ζ. B. 12) are conductive at the same time.

10. Device according to claim 9, characterized in that two alternating valves (A, D, and C, B) of the relevant converter (z. B. 12) which are connected in series with one another are simultaneously conductive.