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WO2020043304A1 - Verfahren zum betreiben eines stromrichters - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines stromrichters Download PDF

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Publication number
WO2020043304A1
WO2020043304A1 PCT/EP2018/073455 EP2018073455W WO2020043304A1 WO 2020043304 A1 WO2020043304 A1 WO 2020043304A1 EP 2018073455 W EP2018073455 W EP 2018073455W WO 2020043304 A1 WO2020043304 A1 WO 2020043304A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
phase
modules
switching element
electronic switching
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/073455
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Hammer
Volker Hussennether
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to US17/272,414 priority Critical patent/US11677335B2/en
Priority to PCT/EP2018/073455 priority patent/WO2020043304A1/de
Publication of WO2020043304A1 publication Critical patent/WO2020043304A1/de

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/66—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output with possibility of reversal
    • H02M7/68—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/75—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
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    • H02M7/7575—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only for high voltage direct transmission link
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    • H02M7/155—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a thyristor-based, network-guided, multi-phase converter on an AC voltage network and an arrangement with such a converter.
  • Thyristor-based converters need for one
  • AC networks are AC networks in which harmless transient processes (such as switching an AC filter, switching a
  • AC power drawn from the AC voltage network can lead to a significant reduction in the size of the AC voltage provided by the network, in particular to a voltage drop.
  • AC networks is often the parameter "Effective Short Circuit Ratio ESCR" less than 2.5
  • the invention has for its object to provide a method and an arrangement with which a thyristor-based converter can be operated reliably even on a weak AC voltage network.
  • a method for operating a device is disclosed
  • thyristor-based, network-guided, multi-phase converter at a multi-phase AC connection point, which is supplied (fed) by an AC voltage network, a series connection of modules being arranged between the AC voltage connection point and an AC voltage connection of the converter, each of which is a first electronic switching element, a second
  • the method can be designed such that
  • the converter has several phase branches (which are each assigned to a phase of the AC voltage connection point), and
  • the method can be designed in such a way that the additional voltage is switched off (i.e. is set to zero) after the commutation of the current has been completed. A zero voltage is then output from the series connection of modules. After completion of the commutation, no additional voltage is necessary in the respective phase, so that this additional voltage is switched off. This saves energy.
  • Completion of the commutation can be detected in particular by means of a current measurement, for example by means of a current measurement at the AC voltage connection point or at the phase branches of the converter.
  • the method can be designed such that the
  • Additional voltage is generated such that the sum of the voltage of the phase and the additional voltage has a section of a sinusoidal voltage curve. This creates a situation as if the converter were connected to a more stable AC network who does not experience a voltage dip (or a smaller voltage dip).
  • the method can run in such a way that a constant voltage is generated as additional voltage (during commutation).
  • a constant voltage can be generated particularly easily by means of the series connection of the modules.
  • the method can also run in such a way that the additional voltage is generated in such a way that the charging and discharging (caused by the load current of the converter)
  • the modules can thus be controlled in such a way that the charging and discharging of the energy store resulting from the load current cancel each other out during a network period by one
  • the method can also proceed in such a way that the
  • the method can also proceed in such a way that the converter has a three-phase bridge circuit with six phase branches.
  • the method can run in such a way that two converters are connected in series on the DC voltage side, the two converters each having a 6-pulse bridge circuit. This results in a 12-pulse circuit.
  • the procedure can also be such that between the
  • AC voltage connection of the converter (that is, on the secondary side of the transformer) is arranged. This gives you flexibility in choosing the installation location for the modules of the series connections.
  • the procedure can be such that
  • the series circuits have modules in which the first electronic switching element and the second electronic switching element are arranged in a half-bridge circuit, and / or
  • the series connections have modules, which (additionally) each have a third electronic switching element and a fourth electronic switching element, the first electronic switching element, the second electronic switching element, the third electronic switching element and the fourth electronic switching element in one
  • Full bridge circuit are arranged. Such modules are also referred to as half-bridge modules or as full-bridge modules.
  • the procedure can also be such that - In the case of series connections of modules, in each of which the first electronic switching element and the second
  • Commutation involved phases to generate a voltage difference, which is twice as large as each of the two additional voltages considered in isolation. This means that fewer modules are required for full-bridge modules in series connection than for half-bridge modules.
  • each phase of the AC voltage connection having a respective
  • each module having a first electronic switching element, a second electronic switching element and an electrical energy store,
  • control device can be designed to perform a (current) commutation on one phase of the
  • This arrangement can be designed such that
  • the converter has several phase branches (which are each assigned to a phase of the AC voltage connection point), and that
  • control device is designed to control the modules of the series connection so that the modules
  • the arrangement can also be designed so that the
  • Control device is designed to the modules of the
  • the control device can be designed to control the modules of the series connection in such a way that the sum of the voltage of the phase and the additional voltage has a section of a sinusoidal voltage curve.
  • the control device can be designed to control the modules of the series connection in such a way that the modules as
  • the control device can also be designed to control the modules of the series circuit in such a way that the modules control the reactive power consumption of the converter by means of the additional voltage in such a way that when the converter becomes larger
  • the control device can be designed to control the modules of the series connection (s) in such a way that
  • Full bridge circuit are arranged, the modules of two of the series circuits each generate an additional voltage in two phases per commutation.
  • the two can
  • Additional voltages in particular have an opposite polarity, so that the voltage difference between the two phases is increased.
  • Figure 1 shows an embodiment of an arrangement with a thyristor-based network-guided
  • FIG. 2 shows an embodiment of a series connection of modules
  • Figure 3 shows an embodiment of a module of
  • Figure 4 shows another embodiment of a module of the series circuit, in
  • Figure 5 shows another embodiment of a
  • Figure 6 shows an example of the
  • FIG. 7 shows an exemplary voltage curve on a
  • Figure 8 is an exemplary schematic representation of the generation of the additional voltage by means of a series connection of half-bridge modules and in
  • Figure 9 is an exemplary schematic representation of the generation of the additional voltage by means of two series connections of full-bridge modules shown.
  • FIG. 1 shows an embodiment of an arrangement 1 with a converter 4.
  • the converter 4 is a thyristor-based converter
  • the converter 4 (Thyristor power converter), which is mains-operated and multi-phase.
  • the converter 4 has an AC voltage connection 7 and a DC voltage connection 10.
  • AC voltage connection 7 is connected to the secondary side of a multiphase transformer 13.
  • the multiphase primary side of the transformer 13 is over a first one
  • Series connection 14 of modules, a second series connection 15 of modules and a third series connection 16 of modules are connected to a multiphase AC connection point 18.
  • the AC voltage connection point 18 is electrical with a multi-phase AC voltage network 21
  • the three symbolic voltage sources of the AC network 21 are:
  • the entire arrangement is configured in three phases, that is to say both the converter 4 and the
  • the AC network 21 each have three phases.
  • the first phase of the arrangement is denoted by a, the second phase of the arrangement by b and the third phase of the arrangement by c. In another exemplary embodiment, however, the arrangement can also have a different number of phases, for example two phases.
  • the first series connection 14 of modules generates the first additional voltage UZa (additional voltage UZa).
  • the first additional voltage UZa is added to the first phase voltage UNa of the AC voltage network 21 (which is present at the first phase a of the AC voltage connection point 18).
  • the second series connection 15 of modules generates the second additional voltage UZb for the second phase b of the AC voltage network 21 (which is present at the second phase b of the AC voltage connection point 18).
  • the third series connection 16 of modules generates the third
  • Series connections each represent an additional voltage source that generates the respective additional voltage.
  • the converter 4 has a plurality of phase branches. in the
  • the converter 4 has a three-phase bridge circuit with 6 phase branches ZW1 to ZW6.
  • An electrical valve VI to V6 is arranged in each phase branch ZW1 to ZW6.
  • Each valve is Vn as one
  • Thyristor (or as a series connection of several
  • Thyristors designed.
  • phase currents ia, ib and ic flow into the converter 4. These phase currents ia, ib and ic are provided by the secondary windings of the transformer 13.
  • the transformer 13 are
  • Primary windings are grounded.
  • the three primary windings of the transformer 13 are each via one of the
  • Series circuits 14, 15 or 16 are electrically connected to one of the phases of the AC voltage connection point 18.
  • the series connections 14, 15 or 16 are symbolic here
  • the transformer 13 can, however, also be configured differently.
  • the primary and secondary windings of the Transformer 13 can also be connected in a delta connection, or the primary windings can be connected in a star connection and the secondary windings can be connected in a delta connection.
  • a control device 30 controls the modules of the
  • AC voltage connection 7 applied voltages of the individual phases in succession from one phase branch to the next phase branch.
  • the current to be output at the DC voltage connection 10 commutates from the first phase branch ZW1 into the third phase branch ZW3 and flows back to via the second phase branch ZW2
  • AC voltage connection 7 a sufficiently high voltage is available so that the commutation is successful.
  • the voltages of the phases of the AC voltage connection point 18 are measured by means of voltage measuring devices 40.
  • the resulting voltage measurement values are transmitted to the control device 30 by means of voltage measurement signals 45. If due to a sudden event (for example due to a change in load), the voltage of the multi-phase AC network 21 suddenly
  • Control device 30 the occurrence of this undervoltage by means of the voltage measurement on the AC voltage connection point 18.
  • the control device 30 uses the control signals 35 to control the modules of the second series circuit 15 in such a way that these modules of the second series circuit 15 generate an additional voltage UZb.
  • phase b of the AC voltage connection 7 of the converter 4 becomes the sum of the voltage UNb of the AC voltage network 21 and the additional voltage UZb
  • the control device 30 can in particular control the modules of the series circuit 15 such that the additional voltage is only generated during the commutation of the current in the phase branch associated with this phase (here: in the phase branch ZW3).
  • the additional voltage can also be generated longer.
  • the additional voltage can also be generated so that the size of the additional voltage depends on the size of the undervoltage of the phase.
  • the additional voltage can in particular be proportional to the size of the undervoltage of the phase.
  • AC voltage connection 7 of the converter 4 may be arranged (ie on the secondary side of the transformer 13).
  • the series connections are with the
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a series circuit 200 of modules. This can be the first series circuit 14, the second series circuit 15 or the third series circuit 16.
  • the series connection has n modules; FIG. 2 shows a first module 211, a second module 212, a third module 213 and an nth module 214.
  • n can be 8, 16 or 32.
  • N can also assume larger values, for example 50 or 100.
  • the additional voltage UZ which is provided by the modules of the series circuit, occurs across the series circuit 200. The voltages of the individual modules of the series circuit add up to the additional voltage UZ.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a module 300 of the series connection.
  • the module 300 can be, for example, the first module 211 or one of the other modules of the series connection.
  • the module 300 is designed as a half-bridge module 300.
  • the module 300 has a first (switchable) electronic switching element 302 (first switchable semiconductor valve 302) with a first anti-parallel diode 304.
  • the module 300 also has a second (switchable) electronic switching element 306 (second switchable)
  • Energy storage 310 in the form of a capacitor 310.
  • the electronic switching element 306 are each as an IGBT (insulated-gate bipolar transistor).
  • the first electronic switching element 302 is electrically connected in series with the second electronic switching element 306. At the connection point between the two electronic ones
  • a first module connection 312 is arranged for switching elements 302 and 306. At the connector of the second electronic
  • the second module connection 315 is also electrically connected to a first connection of the energy store 310; a second connection of the energy store 310 is electrically connected to the connection of the first
  • the energy store 310 is therefore electrically parallel
  • Activation of the first electronic switching element 302 and the second electronic switching element 306 by a control device of the converter can result in that between the first module connection 312 and the second module connection 315 either the voltage of the energy store 310 is output or no voltage is output (ie a zero voltage is output) becomes) .
  • the desired additional voltage UZ can be generated by the interaction of the modules of the individual series connections.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment for a module 400 of the series connection.
  • This module 400 can be, for example, the first module 211 or one of the other modules of the series connection.
  • second electronic switching element 306 In addition to the first electronic switching element 302 already known from FIG. 3, second electronic switching element 306, first free-wheeling diode 304, second free-wheeling diode 308 and
  • the energy storage unit 310 has a third one electronic switching element 402 with a third freewheeling diode 404 connected in anti-parallel and a fourth electronic switching element 406 with a fourth
  • the third electronic switching element 402 and the fourth electronic switching element 406 are each designed as an IGBT. In contrast to the circuit of Figure 3 is the second
  • Switching element 306 electrically connected, but with a center (connection point) of an electrical
  • the module 400 is a so-called full-bridge module 400.
  • This full-bridge module 400 is characterized in that, with appropriate control of the four electronic
  • Module connection 415 optionally either the positive voltage of the energy storage 310, the negative voltage of the
  • Output voltage can be reversed.
  • Transformer 513 electrically connected to the series circuits 14, 15 and 16 of modules.
  • the primary windings of the further transformer 513 are connected in a star connection, and the
  • Secondary windings of the further transformer 513 are connected in a delta connection.
  • the primary windings of the transformer 13 and the primary windings of the further transformer 513 are each connected in parallel and electrically connected to the AC connection point 18 via the series connections 14, 15 and 16 of modules.
  • the DC voltage connection 10 of the converter 4 is electrically connected in series with a DC voltage connection 510 of the further converter 504.
  • the converter 4 and the further converter 504 are constructed in the same way.
  • Each of these converters has a 6-pulse bridge circuit (6-pulse thyristor bridge circuit). Connecting the two converters in series results in a 12-pulse circuit with the advantage of less ripple in the DC voltage.
  • FIG. 6 shows an exemplary model for the commutation of the current from the phase branch ZW1 into the phase branch ZW3 of the converter 4. This model applies in particular to the star-star configuration
  • FIG. 7 shows an exemplary voltage curve at phase b of the converter 4 as a function of the angle cot.
  • the sinusoidal voltage UNb (cot) represents the voltage of phase b of the AC network 21 as it occurs at the AC voltage connection point 18 and is measured. In the exemplary embodiment it is assumed that this voltage is due to a strong
  • the commutation in phase b runs smoothly.
  • the additional voltage UZb is switched off because it is no longer required.
  • the additional voltage UZb is also switched off before the start of commutation (that is, before the angle a). The additional voltage is only in the period of commutation,
  • the additional voltage UZb can also be generated continuously, that is, during the entire period of the mains voltage UNb (cot). It can be clearly seen in FIG. 7 that a constant voltage is generated as additional voltage UZb during commutation, which voltage is added to the voltage UNb of the phase.
  • the sum of the voltage of the phase UNb and the additional voltage UZb has a sinusoidal voltage profile, more precisely a section of a sinusoidal one
  • FIG. 8 shows an exemplary embodiment for generating the additional voltage UZ by means of a series connection of
  • Half-bridge modules shown. It can be seen that the additional voltage UZ is provided only in one phase by means of a series connection of half-bridge modules (here in phase b as an example).
  • the additional voltage UZ has a positive polarity and a variable defined as 1.
  • the additional voltage is + UZ.
  • the following figure shows an example of how
  • Additional voltages are generated when series connections with full-bridge modules are used to generate additional voltage.
  • FIG. 9 shows an exemplary embodiment for generating additional voltages by means of series connections of full-bridge modules. It can be seen that in two phases of the three-phase system (here: in phases a and b) an additional voltage is generated by a series connection of full-bridge modules. In phase a, the voltage (-1/2 UZ) is generated by means of a series connection 14 of full-bridge modules. By means of the others Series connection 15 of full-bridge modules generates the additional voltage (+1/2 UZ) in the other phase b. In the third phase (here: in phase c) there will be none
  • the designation "123” stands for the commutation from the first phase branch ZW1 into the third phase branch ZW3 in the case of current transfer via the second phase branch ZW2.
  • the designation "234" stands for the commutation from the second phase branch ZW2 into the fourth phase branch ZW4
  • the additional voltage UZ can also be used
  • Reactive power Q reactive power requirement of the converter
  • Reactive power consumption of the converter is greater.
  • a decreasing reactive power consumption goes hand in hand with a higher commutation speed.
  • Increasing reactive power consumption goes hand in hand with a decreasing commutation speed. So it is optionally a quick commutation with a smaller one
  • Modules connected in series to the thyristor-based converter are used, which form a series connection in each phase.
  • the commutation process of the converter is made possible by the targeted provision of
  • Half-bridge modules or full-bridge modules can be used.
  • the modules are switched on and off in a targeted manner by means of the control device, so that the voltage or voltage time area required for commutation is specifically provided.
  • Capacitors can be configured) in the fault location can be avoided. The arrangement and the method can therefore also be used advantageously in systems
  • the result is less compared to a conventional line-commutated converter
  • Reactive power compensation are required. In this way, for example, outgoing fields for reactive power compensation can be saved and / or a smaller one
  • thyristor-based converters can also be operated on weak or very weak networks (for example in countries with a weakly developed network infrastructure) in which this was previously not possible with conventional network-controlled thyristor converters. There is effective support for commutation by the targeted connection of the voltage of modules,

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  • Rectifiers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines thyristorbasierten netzgeführten mehrphasigen Stromrichters (4) an einem mehrphasigen Wechselspannungs-Anschlusspunkt (18), der von einem Wechselspannungsnetz (21) versorgt wird. Dabei ist zwischen dem Wechselspannungs-Anschlusspunkt (18) und einem Wechselspannungsanschluss (7) des Stromrichters (4) je Phase eine Reihenschaltung (14, 15, 16) von Modulen (211) angeordnet, die jeweils ein erstes elektronisches Schaltelement (302), ein zweites elektronisches Schaltelement (306) und einen elektrischen Energiespeicher (310) aufweisen. Bei dem Verfahren werden die Spannungen der Phasen des Wechselspannungs-Anschlusspunktes (18) gemessen (45), und bei Erkennen einer Unterspannung an einer Phase des Wechselspannungs-Anschlusspunktes (18) wird mittels der dieser Phase zugeordneten Reihenschaltung (15) von Modulen eine sich zu der Spannung der Phase (UNb) addierende Zusatzspannung (UZb) erzeugt derart, dass zumindest zeitweise die Spannung dieser Phase vergrößert wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betreiben eines Stromrichters
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines thyristorbasierten netzgeführten mehrphasigen Stromrichters an einem Wechselspannungsnetz und eine Anordnung mit einem solchen Stromrichter.
Thyristorbasierte Stromrichter benötigen für eine
erfolgreiche Kommutierung eine durch das Wechselspannungsnetz bereitzustellende Wechselspannung, genauer gesagt eine
Spannungszeitfläche. Diese Eigenschaft wird durch die
Bezeichnung „netzgeführt" (englisch: line commutated
Converter, LCC) betont. Gelegentlich müssen solche
Stromrichter auch an schwachen Wechselspannungsnetzen
betrieben werden, beispielsweise bei einer netzgeführten Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung . Schwache
Wechselspannungsnetze (instabile Wechselspannungsnetze) sind solche Wechselspannungsnetze, bei denen an sich harmlose transiente Vorgänge (wie beispielsweise das Schalten eines Wechselspannungsfilters, das Schalten eines
Transformatorstufenstellers oder eine Änderung der dem
Wechselspannungsnetz entnommenen elektrischen Leistung) zu einer deutlichen Verringerung der Größe der von dem Netz bereitgestellten Wechselspannung führen können, insbesondere zu einem Spannungseinbruch. Bei solchen
Wechselspannungsnetzen ist oftmals die Kenngröße „Effective Short Circuit Ratio ESCR" kleiner als 2,5. Infolge der
Verringerung der Amplitude der Wechselspannung kann es bei dem an das Wechselspannungsnetz angeschlossenen Stromrichter zu Kommutierungsfehlern und zu anderen Instabilitäten beim Betrieb kommen. Bei sehr schwachen Netzen (beispielsweise bei solchen Netzen, bei denen die Kenngröße ESCR kleiner als 2 ist) kann es passieren, dass überhaupt kein Betrieb des
Stromrichters mehr möglich ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, mit denen ein thyristorbasierter Stromrichter auch an einem schwachen Wechselspannungsnetz zuverlässig betrieben werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren und durch eine Anordnung nach den unabhängigen
Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Anordnung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben .
Offenbart wird ein Verfahren zum Betreiben eines
thyristorbasierten netzgeführten mehrphasigen Stromrichters an einem mehrphasigen Wechselspannungs-Anschlusspunkt, der von einem Wechselspannungsnetz versorgt (gespeist) wird, wobei zwischen dem Wechselspannungs-Anschlusspunkt und einem Wechselspannungsanschluss des Stromrichters je Phase eine Reihenschaltung von Modulen angeordnet ist, die jeweils ein erstes elektronisches Schaltelement, ein zweites
elektronisches Schaltelement und einen elektrischen
Energiespeicher aufweisen, wobei bei dem Verfahren
- die Spannungen der Phasen des Wechselspannungs- Anschlusspunktes (insbesondere zum Zweck der Regelung der von den Modulen erzeugten Spannungen) gemessen werden, und
- bei Erkennen einer Unterspannung (d.h. bei Erkennen eines Spannungseinbruchs) an einer Phase des Wechselspannungs- Anschlusspunktes mittels der dieser Phase zugeordneten
Reihenschaltung von Modulen eine sich zu der Spannung der Phase addierende Zusatzspannung erzeugt wird derart, dass zumindest zeitweise (abschnittsweise) die Spannung dieser Phase vergrößert wird. Dadurch wird die Unterspannung
beziehungsweise der Spannungseinbruch im Wesentlichen
ausgeglichen. Alternativ kann bei einer ( Strom- ) Kommutierung an einer Phase des Stromrichters mittels der dieser Phase zugeordneten Reihenschaltung von Modulen eine sich zu der Spannung der Phase addierende Zusatzspannung erzeugt werden derart, dass zumindest zeitweise die Spannung dieser Phase vergrößert wird. Die jeweilige Phase des Wechselspannungsanschlusses des Stromrichters wird mit der Summe aus der Spannung der Phase und der Zusatzspannung
(zusätzliche Spannung) beaufschlagt. Dadurch wird eine sichere Kommutierung des Stroms in den der Phase zugeordneten Stromrichterzweig des Stromrichters sichergestellt. Es wird sichergestellt, dass die Stromänderungsgeschwindigkeit di/dt den für eine erfolgreiche Kommutierung erforderlichen
Mindestwert aufweist (di/dt ~ U) .
Das Verfahren kann so ausgestaltet sein, dass
- der Stromrichter mehrere Phasenzweige aufweist (welche jeweils einer Phase des Wechselspannungs-Anschlusspunktes zugeordnet sind) , und
- die Zusatzspannung zumindest während der Kommutierung eines Stroms in den dieser Phase zugeordneten Phasenzweig des
Stromrichters erzeugt wird. Dadurch wird mittels der
Zusatzspannung gezielt die Kommutierung des Stroms
unterstützt .
Das Verfahren kann so ausgestaltet sein, dass nach Abschluss der Kommutierung des Stroms die Zusatzspannung abgeschaltet wird (d.h. auf Null gesetzt wird) . Von der Reihenschaltung von Modulen wird dann eine Nullspannung ausgegeben. Nach Abschluss der Kommutierung ist in der jeweiligen Phase keine Zusatzspannung mehr notwendig, so dass diese Zusatzspannung abgeschaltet wird. Dadurch wird Energie gespart. Der
Abschluss der Kommutierung kann insbesondere mittels einer Strommessung erkannt werden, beispielsweise mittels einer Strommessung am Wechselspannungsanschlusspunkt oder an den Phasenzweigen des Stromrichters.
Das Verfahren kann so ausgestaltet sein, dass die
Zusatzspannung derart erzeugt wird, dass die Summe aus der Spannung der Phase und der Zusatzspannung einen Ausschnitt aus einem sinusförmigen Spannungsverlauf aufweist. Dadurch wird eine Situation geschaffen, als wenn der Stromrichter an ein stabileres Wechselspannungsnetz angeschlossen wäre, bei dem kein Spannungseinbruch (oder ein geringerer Spannungseinbruch) auftritt.
Das Verfahren kann so ablaufen, dass als Zusatzspannung (während der Kommutierung) eine konstante Spannung erzeugt wird. Eine derartige konstante Spannung lässt sich mittels der Reihenschaltung der Module besonders einfach erzeugen.
Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass die Zusatzspannung derart erzeugt wird, dass sich die (durch den Laststrom des Stromrichters hervorgerufene) Auf- und Entladung der
Energiespeicher der Module der jeweiligen Reihenschaltung während einer Netzperiode gegenseitig aufhebt. Die Module werden also vorteilhafterweise so angesteuert, dass die Zusatzspannung derart erzeugt wird. Dadurch wird ein
fortschreitendes Aufladen oder Entladen des bzw. der
Energiespeicher über mehrere (Netz- ) Perioden zu vermeiden.
In Bezug auf den Energiespeicher können also die Module derart angesteuert werden, dass sich die durch den Laststrom ergebende Auf- und Entladung des Energiespeichers während einer Netzperiode gegenseitig aufheben, um ein
fortschreitendes Aufladen oder Entladen des Energiespeichers über mehrere Perioden zu vermeiden.
Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass mittels der
Zusatzspannung die Blindleistungsaufnahme des Stromrichters derart gesteuert wird, dass bei größer werdender
Zusatzspannung die Blindleistungsaufnahme kleiner wird und bei kleiner werdender Zusatzspannung die
Blindleistungsaufnahme größer wird. Dabei geht eine kleiner werdende Blindleistungsaufnahme mit einer größeren
Kommutierungsgeschwindigkeit einher, eine größer werdende Blindleistungsaufnahme geht mit einer kleineren
Kommutierungsgeschwindigkeit einher. Dadurch ist es
zusätzlich möglich, die Blindleistungsaufnahme des
Stromrichters zu beeinflussen. Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass der Stromrichter eine dreiphasige Brückenschaltung mit sechs Phasenzweigen aufweist .
Das Verfahren kann so ablaufen, dass zwei Stromrichter gleichspannungsseitig in Reihe geschaltet sind, wobei die beiden Stromrichter jeweils eine 6-Puls-Brückenschaltung aufweisen. Dadurch ergibt sich eine 12-Puls-Schaltung .
Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass zwischen dem
Wechselspannungs-Anschlusspunkt und dem
Wechselspannungsanschluss des Stromrichters ein Transformator geschaltet ist, und die mindestens eine Reihenschaltung zwischen dem Wechselspannungs-Anschlusspunkt und dem
Transformator (also auf der Primärseite des Transformators) oder zwischen dem Transformator und dem
Wechselspannungsanschluss des Stromrichters (also auf der Sekundärseite des Transformators) angeordnet ist. Dadurch ist man bei der Wahl des Installationsortes für die Module der Reihenschaltungen flexibel.
Das Verfahren kann so ablaufen, dass
- die Reihenschaltungen Module aufweisen, bei denen das erste elektronische Schaltelement und das zweite elektronische Schaltelement in einer Halbbrückenschaltung angeordnet sind, und/oder
- die Reihenschaltungen Module aufweisen, die (zusätzlich) jeweils ein drittes elektronisches Schaltelement und ein viertes elektronisches Schaltelement aufweisen, wobei das erste elektronische Schaltelement, das zweite elektronische Schaltelement, das dritte elektronische Schaltelement und das vierte elektronische Schaltelement in einer
Vollbrückenschaltung angeordnet sind. Derartige Module werden auch als Halbbrücken-Module beziehungsweise als Vollbrücken- Module bezeichnet.
Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass - bei Reihenschaltungen von Modulen, bei denen jeweils das erste elektronische Schaltelement und das zweite
elektronische Schaltelement in einer Halbbrückenschaltung angeordnet sind, bei einer Kommutierung mittels einer der Reihenschaltungen in nur einer Phase die Zusatzspannung erzeugt wird, oder
- bei Reihenschaltungen von Modulen, bei denen jeweils das erste elektronische Schaltelement, das zweite elektronische Schaltelement, das dritte elektronische Schaltelement und das vierte elektronische Schaltelement in einer
Vollbrückenschaltung angeordnet sind, bei einer Kommutierung mittels zweier der Reihenschaltungen in zwei Phasen jeweils eine Zusatzspannung erzeugt wird.
Bei der zweiten Alternative können die beiden
Zusatzspannungen insbesondere eine entgegengesetzte Polarität aufweisen, so dass die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Phasen vergrößert wird. Mit Vollbrücken-Modulen kann
vorteilhafterweise eine Zusatzspannung mit positiver oder mit negativer Polarität erzeugt werden. Dadurch ist es möglich, mit zwei Zusatzspannungen kleiner Amplitude, aber
entgegengesetzter Polarität zwischen den beiden an der
Kommutierung beteiligten Phasen eine Spannungsdifferenz zu erzeugen, welche doppelt so groß ist wie jede der beiden Zusatzspannungen für sich alleine betrachtet. Dadurch sind bei Vollbrücken-Modulen in der Reihenschaltung weniger Module notwendig als bei Halbbrücken-Modulen .
Offenbart wird weiterhin eine Anordnung mit einem
thyristorbasierten netzgeführten mehrphasigen Stromrichter mit einem mehrphasigen Wechselspannungsanschluss, wobei jede Phase des Wechselspannungsanschlusses über je eine
Reihenschaltung von Modulen mit einem mehrphasigen
Wechselspannungs-Anschlusspunkt für ein Wechselspannungsnetz verbunden ist, wobei jedes Modul ein erstes elektronisches Schaltelement, ein zweites elektronisches Schaltelement und einen elektrischen Energiespeicher aufweist,
mit einer Messeinrichtung zum Messen der an dem
Wechselspannungs-Anschlusspunkt anliegenden Spannung, und mit einer Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist,
- bei Erkennen einer Unterspannung (insbesondere eines
Spannungseinbruchs) an einer Phase des Wechselspannungs- Anschlusspunktes die dieser Phase zugeordnete Reihenschaltung von Modulen so anzusteuern, dass die Module eine sich zu der Spannung des Wechselspannungs-Anschlusspunktes addierende Zusatzspannung erzeugen derart, dass zumindest zeitweise (abschnittsweise) die Spannung dieser Phase vergrößert wird. Alternativ kann die Steuereinrichtung dazu ausgebildet sein, bei einer ( Strom- ) Kommutierung an einer Phase des
Stromrichters die dieser Phase zugeordnete Reihenschaltung von Modulen so anzusteuern, dass die Module eine sich zu der Spannung des Wechselspannungs-Anschlusspunktes addierende Zusatzspannung erzeugen derart, dass zumindest zeitweise die Spannung dieser Phase vergrößert wird.
Diese Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass
- der Stromrichter mehrere Phasenzweige aufweist (welche jeweils einer Phase des Wechselspannungs-Anschlusspunktes zugeordnet sind) , und dass
- dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die Module der Reihenschaltung so anzusteuern, dass die Module die
Zusatzspannung zumindest während der Kommutierung eines Stroms in den dieser Phase zugeordneten Phasenzweig des Stromrichters erzeugen.
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die
Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die Module der
Reihenschaltung so anzusteuern, dass die Module nach
Abschluss der Kommutierung des Stroms die Zusatzspannung abschalten (d.h. auf Null setzen) .
Die Steuereinrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Module der Reihenschaltung so anzusteuern, dass die Summe aus der Spannung der Phase und der Zusatzspannung einen Ausschnitt aus einem sinusförmigen Spannungsverlauf aufweist. Die Steuereinrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Module der Reihenschaltung so anzusteuern, dass die Module als
Zusatzspannung (während der Kommutierung) eine konstante Spannung erzeugen.
Die Steuereinrichtung kann auch dazu ausgebildet sein, die Module der Reihenschaltung so anzusteuern, dass die Module mittels der Zusatzspannung die Blindleistungsaufnahme des Stromrichters derart steuern, dass bei größer werdender
Zusatzspannung die Blindleistungsaufnahme kleiner wird und bei kleiner werdender Zusatzspannung die
Blindleistungsaufnahme größer wird. Dabei geht eine kleinere Blindleistungsaufnahme mit einer größeren
Kommutierungsgeschwindigkeit einher; eine größere
Blindleistungsaufnahme geht mit einer kleineren
Kommutierungsgeschwindigkeit einher .
Die Steuereinrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Module der Reihenschaltung (en) so anzusteuern, dass
- bei Reihenschaltungen von Modulen, bei denen jeweils das erste elektronische Schaltelement und das zweite
elektronische Schaltelement in einer Halbbrückenschaltung angeordnet sind, je Kommutierung die Module einer der
Reihenschaltungen in nur einer Phase die Zusatzspannung erzeugen, oder
- bei Reihenschaltungen von Modulen, bei denen jeweils das erste elektronische Schaltelement, das zweite elektronische Schaltelement, das dritte elektronische Schaltelement und das vierte elektronische Schaltelement in einer
Vollbrückenschaltung angeordnet sind, je Kommutierung die Module zweier der Reihenschaltungen in zwei Phasen jeweils eine Zusatzspannung erzeugen. Dabei können die beiden
Zusatzspannungen insbesondere eine entgegengesetzte Polarität aufweisen, so dass die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Phasen vergrößert wird.
Das beschriebene Verfahren und die beschriebene Anordnung weisen gleiche beziehungsweise gleichartige Vorteile auf. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen verweisen dabei auf gleiche oder gleichwirkende Elemente. Dazu ist in
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit einem thyristorbasierten netzgeführten
Stromrichter, in
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer Reihenschaltung von Modulen, in
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel eines Moduls der
Reihenschaltung, in
Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Moduls der Reihenschaltung, in
Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Anordnung mit einem thyristorbasierten
netzgeführten Stromrichter, in
Figur 6 eine beispielhafte Darstellung des
Kommutierungsvorganges von einem Phasenzweig des Stromrichters in einen anderen
Phasenzweig, in
Figur 7 ein beispielhafter Spannungsverlauf an einer
Phase des Wechselspannungsanschlusses des Stromrichters, in
Figur 8 eine beispielhafte schematische Darstellung der Erzeugung der Zusatzspannung mittels einer Reihenschaltung von Halbbrücken-Modulen und in
Figur 9 eine beispielhafte schematische Darstellung der Erzeugung der Zusatzspannung mittels zweier Reihenschaltungen von Vollbrücken- Modulen dargestellt .
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung 1 mit einem Stromrichter 4 dargestellt. Der Stromrichter 4 ist im Ausführungsbeispiel ein thyristorbasierter Stromrichter
(Thyristor-Stromrichter), der netzgeführt und mehrphasig ist. Der Stromrichter 4 weist einen Wechselspannungsanschluss 7 und einen Gleichspannungsanschluss 10 auf. Der
Wechselspannungsanschluss 7 ist mit der Sekundärseite eines mehrphasigen Transformators 13 verbunden. Die mehrphasige Primärseite des Transformators 13 ist über eine erste
Reihenschaltung 14 von Modulen, eine zweite Reihenschaltung 15 von Modulen und eine dritte Reihenschaltung 16 von Modulen mit einem mehrphasigen Wechselspannungsanschlusspunkt 18 verbunden. Der Wechselspannungsanschlusspunkt 18 ist mit einem mehrphasigen Wechselspannungsnetz 21 elektrisch
verbunden. Von dem Wechselspannungsnetz 21 sind symbolhaft lediglich drei Wechselspannungsquellen dargestellt, welche die drei Phasenspannungen UNa, UNb und UNc des
Wechselspannungsnetzes bereitstellen . Die drei symbolhaften Spannungsquellen des Wechselspannungsnetzes 21 sind
elektrisch in einer Sternschaltung angeordnet, wobei der Sternpunkt geerdet ist.
Im Ausführungsbeispiel ist die gesamte Anordnung dreiphasig ausgestaltet, das heißt, sowohl der Stromrichter 4, der
Wechselspannungsanschluss 7, der Transformator 13, der
Wechselspannungsanschlusspunkt 18 und das
Wechselspannungsnetz 21 weisen jeweils drei Phasen auf. Die erste Phase der Anordnung wird mit a, die zweite Phase der Anordnung mit b und die dritte Phase der Anordnung mit c bezeichnet. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Anordnung jedoch auch eine andere Phasenanzahl aufweisen, beispielsweise zwei Phasen. Die erste Reihenschaltung 14 von Modulen erzeugt die erste Zusatzspannung UZa (zusätzliche Spannung UZa) . Die erste Zusatzspannung UZa wird zu der ersten Phasenspannung UNa des Wechselspannungsnetzes 21 (die an der ersten Phase a des Wechselspannungsanschlusspunktes 18 anliegt) addiert. In gleicher Weise erzeugt die zweite Reihenschaltung 15 von Modulen die zweite Zusatzspannung UZb für die zweite Phase b des Wechselspannungsnetzes 21 (die an der zweiten Phase b des Wechselspannungsanschlusspunktes 18 anliegt) . Die dritte Reihenschaltung 16 von Modulen erzeugt die dritte
Zusatzspannung UZc für die dritte Phase c. Die
Reihenschaltungen stellen jeweils eine Zusatzspannungsquelle dar, die die jeweilige Zusatzspannung erzeugt.
Der Stromrichter 4 weist mehrere Phasenzweige auf. Im
Ausführungsbeispiel weist der Stromrichter 4 eine dreiphasige Brückenschaltung mit 6 Phasenzweigen ZW1 bis ZW6 auf. In jedem Phasenzweig ZW1 bis ZW6 ist ein elektrisches Ventil VI bis V6 angeordnet. Dabei ist jedes Ventil Vn als ein
Thyristor (oder als eine Reihenschaltung von mehreren
Thyristoren) ausgestaltet.
Am Wechselspannungsanschluss 7 fließen drei Phasenströme ia, ib und ic in den Stromrichter 4. Diese Phasenströme ia, ib und ic werden von den Sekundärwicklungen des Transformators 13 bereitgestellt. Beim Transformator 13 sind die
Sekundärwicklungen und die Primärwicklungen jeweils in
Sternschaltung geschaltet. Der Sternpunkt der
Primärwicklungen ist geerdet. Die drei Primärwicklungen des Transformators 13 sind jeweils über eine der
Reihenschaltungen 14, 15 oder 16 mit einer der Phasen des Wechselspannungsanschlusspunktes 18 elektrisch verbunden. Die Reihenschaltungen 14, 15 oder 16 sind hier symbolhaft
lediglich als ein Kreis dargestellt. Die Ausgestaltung der Reihenschaltung von Modulen ist beispielhaft in der folgenden Figur dargestellt. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Transformator 13 jedoch auch anders ausgestaltet sein. Beispielsweise können die Primär- und Sekundärwicklungen des Transformators 13 auch jeweils in Dreieckschaltung geschaltet sein, oder die Primärwicklungen können in Sternschaltung und die Sekundärwicklungen in Dreieckschaltung geschaltet sein.
Eine Steuereinrichtung 30 steuert die Module der
Reihenschaltungen 14, 15 und 16 mittels Steuersignalen 35 an. Mittels dieser Steuersignale 35 kann jedes Modul so
angesteuert werden, dass dieses eine gewünschte
(Ausgangs- ) Spannung ausgibt. Die Summe der Spannungen der Module der Reihenschaltung ergibt die Zusatzspannung UZ.
Beim Betrieb des Stromrichters 4 kommutiert der an dem
Gleichspannungsanschluss 10 des Stromrichters 4
bereitgestellte Strom je nach Momentanwert der an dem
Wechselspannungsanschluss 7 anliegenden Spannungen der einzelnen Phasen nacheinander von einem Phasenzweig in den nächsten Phasenzweig. Beispielsweise kommutiert der an dem Gleichspannungsanschluss 10 auszugebende Strom von dem ersten Phasenzweig ZW1 in den dritten Phasenzweig ZW3 und fließt über den zweiten Phasenzweig ZW2 zurück zum
Wechselspannungsanschluss 7 des Stromrichters. Beispielhaft für diese Kommutierung vom ersten Phasenzweig ZW1 in den dritten Phasenzweig ZW3 muss in der Phase b des
Wechselspannungsanschlusses 7 eine ausreichend hohe Spannung zur Verfügung stehen, damit die Kommutierung erfolgreich abläuft .
Die Spannungen der Phasen des Wechselspannungs- Anschlusspunktes 18 werden mittels Spannungsmesseinrichtungen 40 gemessen. Die dabei entstehenden Spannungsmesswerte werden mittels Spannungsmesssignalen 45 zu der Steuereinrichtung 30 übertragen. Wenn aufgrund eines plötzlichen Ereignisses (zum Beispiel aufgrund einer Belastungsänderung) sich die Spannung des mehrphasigen Wechselspannungsnetzes 21 plötzlich
verringert (zum Beispiel Spannungseinbruch an der Phase b des Wechselspannungsnetzes 21), dann erkennt die
Steuereinrichtung 30 das Auftreten dieser Unterspannung mittels der Spannungsmessung an dem Wechselspannungsanschlusspunkt 18. Daraufhin steuert die Steuereinrichtung 30 mittels der Steuersignale 35 die Module der zweiten Reihenschaltung 15 so an, dass diese Module der zweiten Reihenschaltung 15 eine Zusatzspannung UZb erzeugen.
Die mittels der zweiten Reihenschaltung 15 erzeugte
Zusatzspannung UZb addiert sich zu der Spannung UNb der Phase b. Dadurch wird die Phase b des Wechselspannungsanschlusses 7 des Stromrichters 4 mit der Summe aus der Spannung UNb des Wechselspannungsnetzes 21 und der Zusatzspannung UZb
beaufschlagt. Dadurch wird (zumindest zeitweise während der Kommutierung) die Spannung der Phase b am
Wechselspannungsanschluss 7 des Stromrichters 4 vergrößert. Dadurch wird die Unterspannung der Phase b beziehungsweise der Spannungseinbruch an der Phase b des
Wechselspannungsnetzes 21 teilweise oder vollständig
ausgeglichen. Dies hat zur Folge, dass auch an der
ursprünglich eine Unterspannung aufweisenden Phase b eine ordnungsgemäße Kommutierung möglich ist.
Die Steuereinrichtung 30 kann insbesondere die Module der Reihenschaltung 15 so ansteuern, dass die Zusatzspannung nur während der Kommutierung des Stroms in den dieser Phase zugehörigen Phasenzweig (hier: in den Phasenzweig ZW3) erzeugt wird. Die Zusatzspannung kann aber auch länger erzeugt werden. Optional kann die Zusatzspannung auch so erzeugt werden, dass die Größe der Zusatzspannung abhängig ist von der Größe der Unterspannung der Phase. Dabei kann die Zusatzspannung insbesondere proportional zu der Größe der Unterspannung der Phase sein.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind die
Reihenschaltungen von Modulen (welche Zusatzspannungsquellen darstellen) zwischen dem Wechselspannungsanschlusspunkt 18 und dem Transformator 13 (genauer gesagt zwischen dem
Wechselspannungsanschlusspunkt 18 und den Primärwicklungen des Transformators 13) angeordnet. Die Reihenschaltungen sind also auf der Primärseite des Transformators angeordnet und sind mit den Primärwicklungen elektrisch verbunden. In einem anderen Ausführungsbeispiel können diese Reihenschaltungen aber auch zwischen dem Transformator 13 und dem
Wechselspannungsanschluss 7 des Stromrichters 4 angeordnet sein (also auf der Sekundärseite des Transformators 13) . In diesem Fall sind die Reihenschaltungen mit den
Sekundärwicklungen des Transformators 13 elektrisch
verbunden .
In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Reihenschaltung 200 von Modulen dargestellt. Dabei kann es sich um die erste Reihenschaltung 14, die zweite Reihenschaltung 15 oder die dritte Reihenschaltung 16 handeln. Die Reihenschaltung weist n Module auf; in der Figur 2 sind ein erstes Modul 211, ein zweites Modul 212, ein drittes Modul 213 und ein n-tes Modul 214 dargestellt. Dabei kann n beispielsweise 8, 16 oder 32 sein. N kann aber auch größere Werte annehmen, bspw. 50 oder 100. Über der Reihenschaltung 200 tritt die Zusatzspannung UZ auf, die von den Modulen der Reihenschaltung bereitgestellt wird. Dabei addieren sich die Spannungen der einzelnen Module der Reihenschaltung zu der Zusatzspannung UZ.
In Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Moduls 300 der Reihenschaltung dargestellt. Bei dem Modul 300 kann es sich beispielsweise um das erste Modul 211 oder um eines der anderen Module der Reihenschaltung handeln.
Das Modul 300 ist als ein Halbbrücken-Modul 300 ausgestaltet. Das Modul 300 weist ein erstes (abschaltbares) elektronisches Schaltelement 302 (erstes abschaltbares Halbleiterventil 302) mit einer ersten antiparallel geschalteten Diode 304 auf. Weiterhin weist das Modul 300 ein zweites (abschaltbares) elektronisches Schaltelement 306 (zweites abschaltbares
Halbleiterventil 306) mit einer zweiten antiparallel
geschalteten Diode 308 sowie einen elektrischen
Energiespeicher 310 in Form eines Kondensators 310 auf. Das erste elektronische Schaltelement 302 und das zweite
elektronische Schaltelement 306 sind jeweils als ein IGBT (insulated-gate bipolar transistor) ausgestaltet. Das erste elektronische Schaltelement 302 ist elektrisch in Reihe geschaltet mit dem zweiten elektronischen Schaltelement 306. Am Verbindungspunkt zwischen den beiden elektronischen
Schaltelementen 302 und 306 ist ein erster Modulanschluss 312 angeordnet. An dem Anschluss des zweiten elektronischen
Schaltelements 306, welcher dem Verbindungspunkt
gegenüberliegt, ist ein zweiter Modulanschluss 315
angeordnet. Der zweite Modulanschluss 315 ist weiterhin mit einem ersten Anschluss des Energiespeichers 310 elektrisch verbunden; ein zweiter Anschluss des Energiespeichers 310 ist elektrisch verbunden mit dem Anschluss des ersten
elektronischen Schaltelements 302, der dem Verbindungspunkt gegenüberliegt .
Der Energiespeicher 310 ist also elektrisch parallel
geschaltet zu der Reihenschaltung aus dem ersten
elektronischen Schaltelement 302 und dem zweiten
elektronischen Schaltelement 306. Durch entsprechende
Ansteuerung des ersten elektronischen Schaltelements 302 und des zweiten elektronischen Schaltelements 306 durch eine Steuereinrichtung des Stromrichters kann erreicht werden, dass zwischen dem ersten Modulanschluss 312 und dem zweiten Modulanschluss 315 entweder die Spannung des Energiespeichers 310 ausgegeben wird oder keine Spannung ausgegeben wird (d.h. eine Nullspannung ausgegeben wird) . Durch Zusammenwirken der Module der einzelnen Reihenschaltungen kann so die jeweils gewünschte Zusatzspannung UZ erzeugt werden.
In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Modul 400 der Reihenschaltung dargestellt. Bei diesem Modul 400 kann es sich beispielsweise um das erste Modul 211 oder um eines der anderen Module der Reihenschaltung handeln.
Neben den bereits aus Figur 3 bekannten ersten elektronischen Schaltelement 302, zweiten elektronischen Schaltelement 306, erster Freilaufdiode 304, zweiter Freilaufdiode 308 und
Energiespeicher 310 weist das Modul 400 ein drittes elektronisches Schaltelement 402 mit einer antiparallel geschalteten dritten Freilaufiode 404 sowie ein viertes elektronisches Schaltelement 406 mit einer vierten
antiparallel geschalteten Freilaufdiode 408 auf. Das dritte elektronische Schaltelement 402 und das vierte elektronische Schaltelement 406 sind jeweils als ein IGBT ausgestaltet. Im Unterschied zur Schaltung der Figur 3 ist der zweite
Modulanschluss 415 nicht mit dem zweiten elektronischen
Schaltelement 306 elektrisch verbunden, sondern mit einem Mittelpunkt (Verbindungspunkt) einer elektrischen
Reihenschaltung aus dem dritten elektronischen Schaltelement 402 und dem vierten elektronischen Schaltelement 406.
Das Modul 400 ist ein sogenanntes Vollbrücken-Modul 400.
Dieses Vollbrücken-Modul 400 zeichnet sich dadurch aus, dass bei entsprechender Ansteuerung der vier elektronischen
Schaltelemente zwischen dem ersten (galvanischen)
Modulanschluss 312 und dem zweiten (galvanischen)
Modulanschluss 415 wahlweise entweder die positive Spannung des Energiespeichers 310, die negative Spannung des
Energiespeichers 310 oder eine Spannung des Wertes Null (Nullspannung) ausgegeben werden kann. Somit kann also mittels des Vollbrückenmoduls 400 die Polarität der
Ausgangsspannung umgekehrt werden.
In Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Anordnung 500 mit dem Stromrichter 4 und einem weiteren
Stromrichter 504 dargestellt. Dabei ist der weitere
Stromrichter 504 über einen weiteren
Wechselspannungsanschluss 507 und einen weiteren
Transformator 513 mit den Reihenschaltungen 14, 15 und 16 von Modulen elektrisch verbunden.
Dabei sind die Primärwicklungen des weiteren Transformators 513 in einer Sternschaltung geschaltet, und die
Sekundärwicklungen des weiteren Transformators 513 sind in einer Dreieckschaltung geschaltet. Die Primärwicklungen des Transformators 13 und die Primärwicklungen des weiteren Transformators 513 sind jeweils parallel geschaltet und über die Reihenschaltungen 14, 15 bzw. 16 von Modulen mit dem Wechselspannungsanschlusspunkt 18 elektrisch verbunden. Der Gleichspannungsanschluss 10 des Stromrichters 4 ist elektrisch in Reihe geschaltet mit einem Gleichspannungsanschluss 510 des weiteren Stromrichters 504. Der Stromrichter 4 und der weitere Stromrichter 504 sind gleichartig aufgebaut. Jeder dieser Stromrichter weist eine 6-Puls-BrückenSchaltung ( 6-Puls-Thyristor-Brückenschaltung) auf. Durch Reihenschaltung der beiden Stromrichter ergibt sich eine 12-Puls-Schaltung mit dem Vorteil einer geringeren Welligkeit der Gleichspannung.
In Figur 6 ist ein beispielhaftes Modell für die Kommutierung des Stroms von dem Phasenzweig ZW1 in den Phasenzweig ZW3 des Stromrichters 4 dargestellt. Dieses Modell gilt insbesondere bei dem in Stern-Stern-Konfiguration geschalteten
Transformator 13. Es gelten bei dem dargestellten
Kommutierungsstromkreis folgende Beziehungen: didc/dt = dic/dt = 0
dib/dt = - dia/dt
Daraus ergibt sich di /dt = (UNb-UNa+Uzb-UZa) / (2 L ü)
Dabei ist
idc der durch den Stromrichter 4 bereitgestellte
Gleichstrom,
ia der in den Stromrichter 4 fließende Wechselstrom der Phase a,
ib der in den Stromrichter 4 fließende Wechselstrom der Phase b,
ic der in den Stromrichter 4 fließende Wechselstrom der Phase c,
UNa die Spannung der Phase a des Wechselspannungsnetzes 21, UNb die Spannung der Phase b des Wechselspannungsnetzes 21, UZa die in der Phase a erzeugte Zusatzspannung,
UZb die in der Phase b erzeugte Zusatzspannung,
L die im Kommutierungskreis wirksame Induktivität
(insbesondere die Induktivität des Transformators 13) und
ü das Übersetzungsverhältnis des Transformators 13.
In Figur 7 ist ein beispielhafter Spannungsverlauf an der Phase b des Stromrichters 4 in Abhängigkeit von dem Winkel cot dargestellt. Dabei ist als sinusförmig verlaufende Spannung UNb (cot) die Spannung der Phase b des Wechselspannungsnetzes 21 dargestellt, wie sie an dem Wechselspannungsanschlusspunkt 18 auftritt und gemessen wird. Im Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass diese Spannung aufgrund einer starken
Belastung der Phase des Wechselspannungsnetzes 21
zusammengebrochen ist, das heißt, zu kleine Werte aufweist.
Zwischen den Winkeln a und a+u findet die Kommutierung des Stroms in die Phase b statt. Daher wird zwischen den Winkeln a und a+u die Zusatzspannung UZb erzeugt. Die Zusatzspannung UZb wird zu der Phasenspannung UNb des Wechselspannungsnetzes 21 hinzuaddiert. Dadurch wird im Bereich zwischen a und a+u die an dem Stromrichter 4 anliegende Wechselspannung der Phase b deutlich vergrößert, wie in Figur 7 durch die
schraffierte Fläche dargestellt ist. Aufgrund der zum
Zeitpunkt der Kommutierung vergrößerten Spannung läuft die Kommutierung in die Phase b störungsfrei ab. Nach Abschluss der Kommutierung (das heißt, nach dem Zeitwinkel +u) wird die Zusatzspannung UZb abgeschaltet, weil sie nicht mehr benötigt wird. Ebenso ist die Zusatzspannung UZb vor Beginn der Kommutierung (also vor dem Winkel a) abgeschaltet. Die Zusatzspannung ist nur im Zeitraum der Kommutierung,
insbesondere während der Kommutierung (das heißt, zwischen den Winkeln a und a+u) , eingeschaltet und damit wirksam. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Zusatzspannung UZb aber auch ständig erzeugt werden, das heißt, während der gesamten Periode der Netzspannung UNb (cot). Es ist in Figur 7 gut zu erkennen, dass als Zusatzspannung UZb während der Kommutierung eine konstante Spannung erzeugt wird, die zu der Spannung UNb der Phase addiert wird. Die Summe aus der Spannung der Phase UNb und der Zusatzspannung UZb weist einen sinusförmigen Spannungsverlauf, genauer gesagt einen Ausschnitt aus einem sinusförmigen
Spannungsverlauf, auf.
Mittels der Module der zweiten Reihenschaltung 15 in der Phase b wird also die Zusatzspannung UZb und damit die schraffiert dargestellte zusätzliche Spannungszeitfläche bereitgestellt, welche eine fehlerfreie Kommutierung
sicherstellt .
In Figur 8 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Erzeugung der Zusatzspannung UZ mittels einer Reihenschaltung von
Halbbrücken-Modulen dargestellt. Es ist zu erkennen, dass lediglich in einer Phase mittels einer Reihenschaltung von Halbbrücken-Modulen die Zusatzspannung UZ bereitgestellt wird (hier beispielhaft in der Phase b) . Die Zusatzspannung UZ weist hier eine als positiv definierte Polarität und eine als 1 definierte Größe auf. Die Zusatzspannung beträgt also +UZ . In den anderen beiden Phasen (hier: in den Phasen a und c) wird keine Zusatzspannung erzeugt (UZa = UZc = Null) . In der folgenden Figur ist beispielhaft dargestellt, wie
Zusatzspannungen erzeugt werden, wenn Reihenschaltungen mit Vollbrücken-Modulen zur Zusatzspannungserzeugung genutzt werden .
In Figur 9 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Erzeugung von Zusatzspannungen mittels Reihenschaltungen von Vollbrücken- Modulen dargestellt. Es ist zu erkennen, dass in zwei Phasen des Dreiphasensystems (hier: in den Phasen a und b) durch jeweils eine Reihenschaltung von Vollbrücken-Modulen jeweils eine Zusatzspannung erzeugt wird. Dabei wird in der Phase a mittels der einen Reihenschaltung 14 von Vollbrücken-Modulen die Spannung (-1/2 UZ) erzeugt. Mittels der anderen Reihenschaltung 15 von Vollbrücken-Modulen wird in der anderen Phase b die Zusatzspannung (+1/2 UZ) erzeugt. In der dritten Phase (hier: in der Phase c) wird keine
Zusatzspannung erzeugt (UZc=Null) . Dies ist möglich, weil mittels Vollbrücken-Modulen sowohl positive als auch negative Spannungen bereitgestellt werden können. Im Unterschied dazu können mittels Halbbrücken-Modulen nur Spannungen einer
Polarität bereitgestellt werden. Die Nutzung von Vollbrücken- Modulen für die Reihenschaltungen hat den Vorteil, dass jede Reihenschaltung nur eine geringere Zusatzspannung UZ
bereitzustellen braucht. Dadurch werden für die
Reihenschaltungen jeweils auch nur eine geringere Anzahl von in Reihe geschalteten Modulen benötigt, was Kosten und
Bauraum spart .
In der folgenden Tabelle ist beispielhaft dargestellt, für welche Phasen des Stromrichters bei den verschiedenen
Kommutierungen mittels Reihenschaltungen von
Vollbrückenmodulen Zusatzspannungen bereitgestellt werden. Dabei steht die Bezeichnung „123" für die Kommutierung vom ersten Phasenzweig ZW1 in den dritten Phasenzweig ZW3 bei Stromweitertransport über den zweiten Phasenzweig ZW2. Die Bezeichnung „234" steht für die Kommutierung vom zweiten Phasenzweig ZW2 in den vierten Phasenzweig ZW4 bei
Stromweitertransport über den dritten Phasenzweig ZW3, usw. Der Eintrag „+UZ" bedeutet, dass die jeweilige
Reihenschaltung eine positive Zusatzspannung UZ bereitstellt . Der Eintrag „-UZ" bedeutet, dass die jeweilige
Reihenschaltung eine negative Zusatzspannung UZ bereitstellt . Der Eintrag „0" bedeutet, dass die jeweilige Reihenschaltung als Zusatzspannung keine Spannung (d.h. eine Spannung der Größe Null, also eine Nullspannung) bereitstellt . Es ist hier nochmals zu erkennen, dass bei der Verwendung von
Reihenschaltungen mit Vollbrückenmodulen bei jeder
Kommutierung in zwei Phasen zwei Zusatzspannungen
entgegengesetzter Polarität erzeugt werden. In der dritten Phase wird als Zusatzspannung eine Nullspannung erzeugt. Für jede Phase (d.h. für jede Zusatzspannung) ist zu
erkennen, dass sich über alle Kommutierungen einer
Netzperiode die positiven und negativen Zusatzspannungen gegenseitig aufheben. Hierdurch wird ein fortschreitendes Aufladen oder Entladen des Energiespeichers bzw. der
Energiespeicher der Module der Reihenschaltungen über mehrere Netzperioden vermieden.
Figure imgf000023_0001
Mittels der Zusatzspannung UZ kann auch die
Blindleistungsaufnahme des Stromrichters (Aufnahme von
Blindleistung Q, Blindleistungsbedarf des Stromrichters) gesteuert werden. Je größer die Zusatzspannung UZ ist, desto kleiner ist die Blindleistungsaufnahme des Stromrichters. Bei kleiner werdender Zusatzspannung UZ wird die
Blindleistungsaufnahme des Stromrichters größer. Dabei geht eine kleiner werdende Blindleistungsaufnahme mit einer größeren Kommutierungsgeschwindigkeit einher. Eine größer werdende Blindleistungsaufnahme geht mit einer kleiner werdenden Kommutierungsgeschwindigkeit einher. Es ist also wahlweise eine schnelle Kommutierung mit kleiner
Blindleistungsaufnahme des Stromrichters oder eine langsame Kommutierung mit großer Blindleistungsaufnahme des
Stromrichters einstellbar.
Es wurde ein Verfahren und eine Anordnung beschrieben, mit denen ein thyristorbasierter netzgeführter Stromrichter auch an einem schwachen Wechselspannungsnetz betrieben werden kann. Vorteilhafterweise werden dabei trotz des
schwachen/instabilen Wechselspannungsnetzes die Kommutierungsvorgänge in den Phasenzweigen des Thyristor- Stromrichters fehlerfrei durchgeführt.
Es werden in Reihe zu dem thyristorbasierten Stromrichter geschaltete Module eingesetzt, welche in jeder Phase jeweils eine Reihenschaltung bilden. Der Kommutierungsvorgang des Stromrichters wird durch das gezielte Bereitstellen von
Spannungszeitflächen unterstützt. Als Module können
Halbbrücken-Module oder Vollbrücken-Module eingesetzt werden. Mittels der Steuereinrichtung werden die Module gezielt ein- und ausgeschaltet, so dass gezielt die für die Kommutierung notwendige Spannung beziehungsweise Spannungszeitfläche bereitgestellt wird.
Dabei ist vorteilhaft, dass für das Verfahren und die
Anordnung lediglich eine vergleichsweise geringe Anzahl an Modulen für die Reihenschaltung benötigt werden. Mit den Modulen braucht nämlich lediglich der Spannungseinbruch des schwachen Netzes ausgeglichen zu werden. Dadurch lässt sich die beschriebene Anordnung und das beschriebene Verfahren kostengünstig realisieren.
Bei dem Verfahren und bei der Anordnung wird das für das Auftreten von Kommutierungsfehlern ursächliche Fehlen an Spannungszeitflächen kompensiert. Dadurch bietet sich eine sehr effektive Möglichkeit, Thyristorstromrichter an
schwachen Netzen zu betreiben. Durch das Sperrvermögen der Schaltelemente (insbesondere IGBTs) der Module kann bei
Auftreten von Fehlern (zum Beispiel Kurzschlüssen) die
Entladung der Energiespeicher (die insbesondere als
Kondensatoren ausgestaltet sein können) in die Fehlerstelle vermieden werden. Daher lässt sich die Anordnung und das Verfahren auch vorteilhaft bei Anlagen mit
Freileitungsübertragung einsetzen, bei denen häufige
Erdfehler auftreten können, die durch Überschläge entlang der Freileitungsabschnitte verursacht werden. Ein Betrieb mit geringer Blindleistungsaufnahme hat
vorteilhafterweise zur Folge, dass im Vergleich zu einem konventionellen netzgeführten Stromrichter weniger
zusätzliche (zum Beispiel geschaltete) Elemente zur
Blindleistungskompensation erforderlich sind. Dadurch können beispielsweise Abgangsfelder zur Blindleistungskompensation eingespart werden, und/oder es kann eine kleinere
Bemessungsleistung der Blindleistungskompensationselemente vorgesehen sein.
Weiterhin verringern sich vorteilhafterweise Überspannungen bei einem Lastabwurf, insbesondere bei einem Lastabwurf bei der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung . Folglich können die Einrichtungen für geringere Überspannungen ausgelegt werden und die Schutzstrategien gegen Überspannung werden vereinfacht und damit kostengünstiger. Mittels der Anordnung und des Verfahrens können thyristorbasierte Stromrichter auch an schwachen oder sehr schwachen Netzen (beispielsweise in Ländern mit schwächer entwickelter Netzinfrastruktur) betrieben werden, bei denen das bisher mit konventionellen netzgeführten Thyristorstromrichtern nicht möglich war. Es findet eine effektive Unterstützung der Kommutierung durch das gezielte Aufschalten der Spannung von Modulen,
insbesondere von Vollbrücken-Modulen, statt. Dadurch wird eine sichere und zuverlässige Kommutierung in den
thyristorbasierten Stromrichtern erreicht.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines thyristorbasierten
netzgeführten mehrphasigen Stromrichters (4) an einem
mehrphasigen Wechselspannungs-Anschlusspunkt (18), der von einem Wechselspannungsnetz (21) versorgt wird, wobei zwischen dem Wechselspannungs-Anschlusspunkt (18) und einem
Wechselspannungsanschluss (7) des Stromrichters (4) je Phase eine Reihenschaltung (14, 15, 16) von Modulen (211)
angeordnet ist, die jeweils ein erstes elektronisches
Schaltelement (302), ein zweites elektronisches Schaltelement (306) und einen elektrischen Energiespeicher (310) aufweisen, wobei bei dem Verfahren
- die Spannungen der Phasen des Wechselspannungs- Anschlusspunktes (18) gemessen werden (45), und
- bei Erkennen einer Unterspannung an einer Phase des
Wechselspannungs-Anschlusspunktes (18) oder bei einer
Kommutierung an einer Phase des Stromrichters mittels der dieser Phase zugeordneten Reihenschaltung (15) von Modulen eine sich zu der Spannung der Phase (UNb) addierende
Zusatzspannung (UZb) erzeugt wird derart, dass zumindest zeitweise die Spannung dieser Phase vergrößert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der Stromrichter (4) mehrere Phasenzweige (ZW1 ... ZW6) aufweist, und
- die Zusatzspannung (UZb) zumindest während der Kommutierung eines Stroms in den dieser Phase zugeordneten Phasenzweig (ZW3) des Stromrichters (4) erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- nach Abschluss der Kommutierung des Stroms die
Zusatzspannung (UZb) abgeschaltet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Zusatzspannung (UZb) derart erzeugt wird, dass die Summe aus der Spannung (UNb) der Phase und der Zusatzspannung (UZb) einen Ausschnitt aus einem sinusförmigen
Spannungsverlauf aufweist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- als Zusatzspannung (UZb) eine konstante Spannung erzeugt wird .
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Zusatzspannung derart erzeugt wird, dass sich die Auf- und Entladung der Energiespeicher der Module der jeweiligen Reihenschaltung während einer Netzperiode gegenseitig
aufheben .
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- mittels der Zusatzspannung (UZb) die Blindleistungsaufnahme des Stromrichters (4) derart gesteuert wird, dass bei größer werdender Zusatzspannung (UZb) die Blindleistungsaufnahme kleiner wird und bei kleiner werdender Zusatzspannung (UZb) die Blindleistungsaufnahme größer wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei der Stromrichter (4) eine dreiphasige
Brückenschaltung mit sechs Phasenzweigen (ZW1 ... ZW6)
aufweist .
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei zwei Stromrichter (4, 504) gleichspannungsseitig in Reihe geschaltet sind, wobei die beiden Stromrichter (4, 504) jeweils eine 6-Puls-Brückenschaltung aufweisen.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- zwischen dem Wechselspannungs-Anschlusspunkt (18) und dem Wechselspannungsanschluss (7) des Stromrichters (4) ein
Transformator (13) geschaltet ist, und die mindestens eine Reihenschaltung (15) zwischen dem Wechselspannungs- Anschlusspunkt (18) und dem Transformator (13) oder zwischen dem Transformator (13) und dem Wechselspannungsanschluss (7) des Stromrichters (4) angeordnet ist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Reihenschaltungen (14, 15, 16) Module (300) aufweisen, bei denen das erste elektronische Schaltelement (302) und das zweite elektronische Schaltelement (306) in einer
Halbbrückenschaltung angeordnet sind, und/oder
- die Reihenschaltungen (14, 15, 16) Module (400) aufweisen, die jeweils ein drittes elektronisches Schaltelement (402) und ein viertes elektronisches Schaltelement (406) aufweisen, wobei das erste elektronische Schaltelement (302), das zweite elektronische Schaltelement (306), das dritte elektronische Schaltelement (402) und das vierte elektronische
Schaltelement (406) in einer Vollbrückenschaltung angeordnet sind .
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- bei Reihenschaltungen von Modulen (300), bei denen jeweils das erste elektronische Schaltelement (302) und das zweite elektronische Schaltelement (306) in einer
Halbbrückenschaltung angeordnet sind, je Kommutierung mittels einer der Reihenschaltungen (15) in nur einer Phase die
Zusatzspannung (UZb) erzeugt wird, oder
- bei Reihenschaltungen von Modulen, bei denen jeweils das erste elektronische Schaltelement (302), das zweite
elektronische Schaltelement (306), das dritte elektronische Schaltelement (402) und das vierte elektronische
Schaltelement (406) in einer Vollbrückenschaltung angeordnet sind, je Kommutierung mittels der Reihenschaltungen (14, 15) in mindestens zwei Phasen jeweils eine Zusatzspannung (UZa, UZb) erzeugt wird.
13. Anordnung mit einem thyristorbasierten netzgeführten mehrphasigen Stromrichter (4) mit einem mehrphasigen
Wechselspannungsanschluss (7), wobei jede Phase des
Wechselspannungsanschlusses (7) über je eine Reihenschaltung (14, 15, 16) von Modulen mit einem mehrphasigen
Wechselspannungs-Anschlusspunkt (18) für ein
Wechselspannungsnetz (21) verbunden ist, wobei jedes Modul ein erstes elektronisches Schaltelement (302), ein zweites elektronisches Schaltelement (306) und einen elektrischen Energiespeicher (310) aufweist,
mit einer Messeinrichtung (40) zum Messen der an dem
Wechselspannungs-Anschlusspunkt (18) anliegenden Spannung, und mit einer Steuereinrichtung (30), die dazu ausgebildet ist,
- bei Erkennen einer Unterspannung an einer Phase des
Wechselspannungs-Anschlusspunktes (18) oder bei einer
Kommutierung an einer Phase des Stromrichters die dieser Phase zugeordnete Reihenschaltung (15) von Modulen so anzusteuern, dass die Module eine sich zu der Spannung des Wechselspannungs-Anschlusspunktes (UNb) addierende
Zusatzspannung (UZb) erzeugen derart, dass zumindest
zeitweise die Spannung dieser Phase vergrößert wird.
14. Anordnung nach Anspruch 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der Stromrichter (4) mehrere Phasenzweige aufweist, und
- dass die Steuereinrichtung (30) dazu ausgebildet ist, die Module der Reihenschaltung (15) so anzusteuern, dass die Module die Zusatzspannung (UZb) zumindest während der
Kommutierung eines Stroms in den dieser Phase zugeordneten Phasenzweig (ZW3) des Stromrichters (4) erzeugen.
15. Anordnung nach Anspruch 13 oder 14,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Steuereinrichtung (30) dazu ausgebildet ist, die Module der Reihenschaltung (15) so anzusteuern, dass die Module nach Abschluss der Kommutierung des Stroms die Zusatzspannung (UZb) abschalten.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- dass die Steuereinrichtung (30) dazu ausgebildet ist, die Module der Reihenschaltung (15) so anzusteuern, dass die Summe aus der Spannung (UNb) der Phase und der Zusatzspannung (UZb) einen Ausschnitt aus einem sinusförmigen
Spannungsverlauf aufweist.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 16,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- dass die Steuereinrichtung (30) dazu ausgebildet ist, die Module der Reihenschaltung (15) so anzusteuern, dass die Module als Zusatzspannung (UZb) eine konstante Spannung erzeugen .
18. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 17,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Steuereinrichtung (30) dazu ausgebildet ist, die Module der Reihenschaltung (15) so anzusteuern, dass die Module mittels der Zusatzspannung (UZb) die Blindleistungsaufnahme des Stromrichters (4) derart steuern, dass bei größer werdender Zusatzspannung (UZb) die Blindleistungsaufnahme kleiner wird und bei kleiner werdender Zusatzspannung (UZb) die Blindleistungsaufnahme größer wird.
19. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 18,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Steuereinrichtung (30) dazu ausgebildet ist, die Module der Reihenschaltungen (14, 15) so anzusteuern, dass
- bei Reihenschaltungen von Modulen (300), bei denen jeweils das erste elektronische Schaltelement (302) und das zweite elektronische Schaltelement (306) in einer
Halbbrückenschaltung angeordnet sind, je Kommutierung die Module einer der Reihenschaltungen (15) in nur einer Phase die Zusatzspannung (UZb) erzeugen, oder
- bei Reihenschaltungen von Modulen (400), bei denen jeweils das erste elektronische Schaltelement (302), das zweite elektronische Schaltelement (306), das dritte elektronische Schaltelement (402) und das vierte elektronische
Schaltelement (406) in einer Vollbrückenschaltung angeordnet sind, je Kommutierung die Module zweier der Reihenschaltungen (14, 15) in zwei Phasen jeweils eine Zusatzspannung (UZa, UZb) erzeugen.
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