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Dokumentenidentifikation EP1398867 02.03.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001398867
Titel Vorrichtung zur Spannungserhaltung eines elektrischen Wechselspannungsnetzes sowie Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung
Anmelder ABB Schweiz AG, Baden, CH
Erfinder Steimer, Peter, 5424 Unterehrendingen, CH
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 50301403
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, RO, SE, SI
Sprache des Dokument DE
EP-Anmeldetag 16.08.2003
EP-Aktenzeichen 030185235
EP-Offenlegungsdatum 17.03.2004
EP date of grant 19.10.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.03.2006
IPC-Hauptklasse H02M 5/40(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse H02J 9/06(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Leistungselektronik. Sie betrifft eine Vorrichtung zur Spannungserhaltung eines elektrischen Wechselspannungsnetzes sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.

Stand der Technik

Herkömmliche Vorrichtungen, insbesondere Stromrichterschaltungen, wie sie heute zur Kompensation von Spannungseinbrüchen der Spannung eines elektrischen einphasigen oder mehrphasigen Wechselspannungsnetzes, wie sie infolge von Kurzschlüssen oder Lastwechseln auftreten können, eingesetzt werden, sind gängigerweise zwischen der Spannungsquelle oder der Spannungsquellen des elektrischen Wechselspannungsnetzes und einer elektrischen Last eingeschaltet. Eine solche Vorrichtung zur Spannungserhaltung eines elektrischen Wechselspannungsnetzes ist beispielsweise in der US 5,099,410 angegeben. Darin ist ein Teilstromrichtersystem angegeben, welches ein erstes und ein dazu parallel geschaltetes zweites Zweigpaar aufweist, wobei jedes Zweigpaar aus zwei in Serie geschalteten ansteuerbaren Leistungshalbleiterschaltern mit jeweils einer zu jedem Leistungshalbleiterschalter antiparallel geschalteten Diode gebildet ist. Der Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des ersten Zweigpaars bildet weiterhin einen ersten Anschluss des Teilstromrichtersystems, wobei am ersten Anschluss üblicherweise die elektrische Last angeschlossen ist. Ferner bildet der Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des zweiten Zweigpaars einen zweiten Anschluss des Teilstromrichtersystems, an den die Spannungsquelle des elektrischen Wechselspannungsnetzes gängigerweise angeschlossen ist. Darüber hinaus ist ein aus zwei in Serie geschalteten Kondensatoren gebildeter elektrischer Energiespeicher vorgesehen.

Die Vorrichtung nach der US 5,099,410 ist für ein einphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz ausgeführt und dient zum einen der Spannungserhöhung, insbesondere der Spannungsverdopplung zur Speisung der elektrischen Last und zum anderen als Vorrichtung zur unterbrechungsfreien Speisung der Last, wobei das Teilstromrichtersystem bei einem Spannungsabfall der Spannungsquelle derart angesteuert wird, dass sich an der am ersten Anschluss des Teilstromrichtersystems angeschlossenen Last im wesentlichen die Nennspannung der Spannungsquelle einstellt.

Problematische bei der Vorrichtung gemäss der US 5,099,410 ist, dass zwar bei einem Abfall der Spannung der Spannungsquelle eine unterbrechungsfreie Speisung der elektrischen Last durch Spannungsstützung ermöglicht ist, jedoch ist diese Stützung der abgefallenen Spannung nur für eine kurze Zeit von wenigen Millisekunden möglich. Durch eine kapazitätsmässig grosse Auslegung des elektrischen Energiespeichers oder durch einen zusätzlichen Energiespeicher in Form eines Kondensators oder einer Batterie kann zwar diese Zeit verlängert werden, jedoch verursacht eine solche Auslegung des Energiespeichers oder das Vorsehen eines zusätzlichen Energiespeichers einen erheblichen Platzbedarf und einen erhöhten Material-, Montage- und Verschienungsaufwand.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zur Spannungserhaltung eines elektrischen Wechselspannungsnetzes anzugeben, die bei einem Abfall der Spannung einer Spannungsquelle des elektrischen Wechselspannungsnetzes eine Stützung der abgefallenen Spannung für einen langen Zeitraum ermöglicht und zudem einen besonders einfachen und kostengünstigen Aufbau aufweist, so dass der Platzbedarf und der Material-, Montageund Verschienungsaufwand der Vorrichtung minimiert wird. Ferner ist ein Verfahren anzugeben, mit dem die erfindungsgemässe Vorrichtung besonders einfach und effizient betrieben werden kann. Diese Aufgaben werden durch die Merkmale des Anspruchs 1 und 17 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Spannungserhaltung eines elektrischen Wechselspannungsnetzes ist ein Teilstromrichtersystem vorgesehen, welches ein erstes Zweigpaar und ein dazu parallel geschaltetes zweites Zweigpaar und einen zu den Zweigpaaren parallel geschalteten elektrischen Energiespeicher aufweist, wobei jedes Zweigpaar aus zwei in Serie geschalteten ansteuerbaren Leistungshalbleiterschaltern mit jeweils einer zu jedem Leistungshalbleiterschalter antiparallel geschalteten Diode gebildet ist. Der Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des ersten Zweigpaars bildet ferner einen ersten Anschluss des Teilstromrichtersystems. Weiterhin bildet der Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des zweiten Zweigpaars einen zweiten Anschluss des Teilstromrichtersystems. Erfindungsgemäss weist das Teilstromrichtersystem ein aus zwei in Serie geschalteten ansteuerbaren Leistungshalbleiterschaltern mit jeweils einer zu jedem Leistungshalbleiterschalter antiparallel geschalteten Diode gebildetes drittes Zweigpaar auf, wobei das dritte Zweigpaar parallel zu dem ersten und zweiten Zweigpaar geschaltet ist und der Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des dritten Zweigpaars einen dritten Anschluss des Teilstromrichtersystems bildet. Mittels des zweiten und dritten Zweigpaars ist es vorteilhaft möglich, bei einem Abfall der Spannung einer beispielsweise störungsbehafteten Spannungsquelle des elektrischen Wechselspannungsnetzes, an welche das Teilstromrichtersystem mit dem zweiten und dritten Anschluss angeschlossen ist, aus dieser fehlerhaften Spannungsquelle des elektrischen Wechselspannungsnetzes noch elektrische Energie zum Laden des elektrischen Energiespeichers zu beziehen, während mittels des ersten und zweiten Zweigpaars die Spannung am ersten Anschluss durch Bezug elektrischer Energie aus dem elektrischen Energiespeicher gestützt wird und somit eine Versorgung einer an den ersten Anschluss angeschlossenen elektrischen Last für einen langen Zeitraum gewährleistet werden kann. Auf eine kapazitätsmässig grosse Auslegung des elektrischen Energiespeichers oder auf einen zusätzlichen Energiespeicher in Form eines Kondensators oder einer Batterie wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, kann damit vorteilhaft verzichtet werden, so dass die erfindungsgemässe Vorrichtung desweiteren mit einem geringen Platzbedarf auskommt, sich durch einen kleinen Material-, Montage- und Verschienungsaufwand auszeichnet und somit sehr einfach, wartungsextensiv und kostengünstig ist.

Beim erfindungsgemässen Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung zur Spannungserhaltung eines elektrischen Wechselspannungsnetzes wird das erste und zweite Zweigpaar des Teilstromrichtersystems bei einem Spannungsabfall der an das Teilstromrichtersystem angeschlossenen Spannungsquelle des elektrischen Wechselspannungsnetzes derart angesteuert, dass sich am ersten Anschluss des Teilstromrichtersystems im wesentlichen die Nennspannung der Spannungsquelle einstellt. Vorteilhaft wird diese Einstellung dadurch erreicht, dass eine Kompensationsspannung zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss des Teilstromrichtersystems eingeprägt wird, die den Spannungsabfall ausgleichen kann. Erfindungsgemäss wird zudem das zweite und dritte Zweigpaar derart angesteuert, dass der elektrische Energiespeicher von der Spannungsquelle geladen wird. Der Ladevorgang und die Kompensation des Spannungsabfalls laufen vorteilhaft im wesentlichen zeitgleich ab. Durch diese Ansteuerung des ersten, zweiten und dritten Zweigpaars kann vorteilhaft erreicht werden, dass zum einen aus der fehlerhaften Spannungsquelle mit ihrem dadurch bedingten Spannungsabfall noch elektrische Energie zum Laden des Energiespeichers bezogen werden kann, während vorteilhaft durch Einstellung der Spannung am ersten Anschluss auf im wesentlichen den Wert der Nennspannung der Spannungsquelle eine Spannungsstützung erzielt wird, durch die die Versorgung der an den ersten Anschluss angeschlossenen elektrischen Last für einen langen Zeitraum gewährleistet werden kann. Damit ermöglicht das erfindungsgemässe Verfahren einen besonders einfachen und ermöglicht das erfindungsgemässe Verfahren einen besonders einfachen und effizienten Betrieb der erfindungsgemässen Vorrichtung.

Diese und weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung offensichtlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1
eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Spannungserhaltung eines elektrischen Wechselspannungsnetzes, insbesondere für ein einphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz,
Fig. 2
eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Spannungserhaltung eines elektrischen Wechselspannungsnetzes, insbesondere für ein einphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz,
Fig. 3
eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Spannungserhaltung eines elektrischen Wechselspannungsnetzes, insbesondere für ein mehrphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz und
Fig. 4
eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Spannungserhaltung eines elektrischen Wechselspannungsnetzes, insbesondere für ein mehrphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz.

Die in der Zeichnung verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die beschriebenen Ausführungsformen stehen beispielhaft für den Erfindungsgegenstand und haben keine beschränkende Wirkung.

Wege zur Ausführung der Erfindung

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Spannungserhaltung eines elektrischen Wechselspannungsnetzes 1, insbesondere für ein einphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz 1 gezeigt. Das elektrische Wechselspannungsnetz 1 weist gemäss Fig. 1 eine zugehörige Spannungsquelle 19 auf. Gemäss Fig. 1 ist ein Teilstromrichtersystem 2 vorgesehen, welches ein erstes Zweigpaar 13 und ein dazu parallel geschaltetes zweites Zweigpaar 14 und einen zu den Zweigpaaren 13, 14 parallel geschalteten elektrischen Energiespeicher 4 aufweist, wobei jedes Zweigpaar 13, 14 aus zwei in Serie geschalteten ansteuerbaren Leistungshalbleiterschaltern mit jeweils einer zu jedem Leistungshalbleiterschalter antiparallel geschalteten Diode gebildet ist. Vorzugsweise ist als elektrischer Energiespeicher 4 ein Kondensator vorgesehen, der eine Vereinfachung und eine Platzersparnis gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten, aus zwei in Serie geschalteten Kondensatoren gebildeten elektrischen Energiespeicher darstellt. Der Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des ersten Zweigpaars 13 bildet weiterhin einen ersten Anschluss 9 des Teilstromrichtersystems 2. Zudem bildet der Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des zweiten Zweigpaars 14 einen zweiten Anschluss 5 des Teilstromrichtersystems 2.

Erfindungsgemäss weist das Teilstromrichtersystem 2 ein drittes Zweigpaar 3 auf, welches aus zwei in Serie geschalteten ansteuerbaren Leistungshalbleiterschaltern mit jeweils einer zu jedem Leistungshalbleiterschalter antiparallel geschalteten Diode gebildet ist. Das dritte Zweigpaar 3 ist gemäss Fig. 1 parallel zu dem ersten und zweiten Zweigpaar 13, 14 geschaltet, wobei der Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des dritten Zweigpaars 3 einen dritten Anschluss 18 des Teilstromrichtersystems 2 bildet. Gemäss Fig. 1 ist an den ersten Anschluss 9 und an den dritten Anschluss 18 eine elektrische Last 10 angeschlossen. Am zweiten Anschluss 5 und am dritten Anschluss 18 ist ferner die Spannungsquelle 19 angeschlossen. Durch das zweite Zweigpaar 14 und das dritte Zweigpaar 3 kann vorteilhaft erreicht werden, dass bei einem Abfall der Spannung der Spannungsquelle 19 infolge eines Fehlers oder einer Störung der Spannungsquelle 19 aus dieser noch ein gewisses Mass an elektrische Energie bezogen werden kann, welches zum Laden des elektrischen Energiespeichers 4 dient. Gleichzeitig kann mittels des ersten und zweiten Zweigpaars 13, 14 die Spannung am ersten Anschluss 9, und insbesondere bei einem einphasigen elektrischen Wechselspannungsnetz 1 zwischen dem ersten Anschluss 9 und dem dritten Anschluss 18, durch Bezug elektrischer Energie aus dem elektrischen Energiespeicher 4 gestützt werden, d.h. auf im wesentlichen den Wert der Nennspannung der Spannungsquelle 19 eingestellt und gehalten werden und somit eine Versorgung der an den ersten Anschluss 9, und insbesondere bei einem einphasigen elektrischen Wechselspannungsnetz 1 an den ersten Anschluss 9 und an den dritten Anschluss 18 angeschlossenen elektrischen Last 10 für einen langen Zeitraum erreicht und sichergestellt werden. Durch das zweite Zweigpaar 14 und das dritte Zweigpaar 3 kann zudem vorteilhaft erreicht werden, dass bei einem Anstieg der Spannung der Spannungsquelle 19 über die Nennspannung der Spannungsquelle 19 infolge eines Fehlers oder einer Störung der Spannungsquelle 19 aus dieser ein Überschuss an elektrische Energie bezogen werden kann, welches zum Laden des elektrischen Energiespeichers 4 dient. Gleichzeitig kann mittels des ersten und zweiten Zweigpaars 13, 14 die Spannung am ersten Anschluss 9 auf im wesentlichen den Wert der Nennspannung der Spannungsquelle 19 eingestellt und gehalten werden und somit eine Versorgung der an den ersten Anschluss 9 angeschlossenen elektrischen Last 10 für einen langen Zeitraum erreicht und sichergestellt werden.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist gemäss Fig. 1 weiterhin einen ansteuerbaren Trennschalter 7 auf, der zwischen dem ersten Anschluss 9 und dem zweiten Anschluss 5 eingeschaltet ist. Im Normalbetrieb des elektrischen Wechselspannungsnetzes 1, d.h. bei keinem Spannungsabfall der Spannungsquelle 19 ist der Trennschalter 7 geschlossen, so dass der erste Anschluss 9 und der zweite Anschluss 5 miteinander verbunden sind und die elektrische Last 10 vorteilhaft direkt mit der Spannungsquelle 19 verbunden ist und von dieser gespeist wird. Eine solche direkte Speisung der elektrischen Last 10 durch die Spannungsquelle 19 bei einem normalen Betrieb des Wechselspannungsnetzes 1 ist mit der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung zur Spannungserhaltung nicht möglich. Darüber hinaus ist erfindungsgemäss eine erste Induktivität 6 zwischen dem Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des zweiten Zweigpaars 14 und dem zweiten Anschluss 5 eingeschaltet, welche vorteilhaft der Glättung eines über den zweiten Anschluss 5 fliessenden Stromes dient. Ferner ist gemäss Fig. 1 eine zweite Induktivität 8 zwischen dem Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des ersten Zweigpaars 13 und dem ersten Anschluss 9 eingeschaltet, welche vorteilhaft der Glättung eines über den ersten Anschluss 9 fliessenden Stromes dient. Darüber hinaus ist gemäss Fig. 1 eine dritte Induktivität 23 zwischen dem Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des dritten Zweigpaars 3 und dem dritten Anschluss 18 eingeschaltet, welche vorteilhaft der Glättung eines über den dritten Anschluss 18 fliessenden Stromes dient.

Gemäss Fig. 1 weist das Teilstromrichtersystem einen zu dem ersten, zweiten und dritten Zweigpaar 13, 14, 3 parallel geschalteten elektrischen Batteriespeicher 17 auf, der optional vorgesehen sein kann und der der Bereitstellung zusätzlicher elektrischer Energie dient, wodurch eine vorteilhafte weitere Verlängerung des Zeitraums der Stützung der Spannung am ersten Anschluss 9 bei einem Spannungsabfall oder einer Spannungsüberhöhung über den Wert der Nennspannung der Spannungsquelle 19 erreicht werden kann. Alternativ ist der Batteriespeicher 17 vorteilhaft durch einen oder mehrere Kondensatoren sehr hoher Kapazität, nämlich durch sogenannte "Supercaps" gebildet.

In einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung zur Spannungserhaltung eines elektrischen Wechselspannungsnetzes 1, insbesondere für ein einphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz 1, gemäss Fig. 2 weist das Teilstromrichtersystem ein aus zwei in Serie geschalteten ansteuerbaren Leistungshalbleiterschaltern mit jeweils einer zu jedem Leistungshalbleiterschalter antiparallel geschalteten Diode gebildetes viertes Zweigpaar 22 aufweist, welches parallel zu den anderen Zweigpaaren 13, 14, 3 geschaltet ist. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform der Vorrichtung gemäss Fig. 1 ist der Batteriespeicher 17 des Teilstromrichtersystems 2 gemäss Fig. 2 mit dem vierten Zweigpaar 22 verbunden ist. Vorzugsweise ist der Batteriespeicher 17 über eine Induktivität parallel zu einem ansteuerbaren Leistungshalbleiterschalter des vierten Zweigpaars 22 geschaltet. Mit dem vierten Zweigpaar 22 ist es durch entsprechende Ansteuerung der Leistungshalbleiterschalter des vierten Zweigpaar 22 vorteilhaft möglich, den Batteriespeicher 17 beispielsweise im Falle des vorstehend bereits erwähnten Normalbetriebs des elektrischen Wechselspannungsnetzes 1, d.h. bei keinem Spannungsabfall der Spannungsquelle 19, zu laden. Im Falle eines Spannungsabfalls der Spannungsquelle 19 kann dann elektrische Energie aus dem Batteriespeicher 17 durch entsprechende Ansteuerung der Leistungshalbleiterschalter des vierten Zweigpaar 22 gezielt, d.h. je nach Bedarf beziehungsweise in Abhängigkeit der Höhe und der Zeitdauer des Spannungsabfalls bereitgestellt werden, wodurch vorteilhaft eine weitere Verlängerung des Zeitraums der Stützung der Spannung am ersten Anschluss 9 bei einem Spannungsabfäll der Spannungsquelle 19 erreicht werden kann. Weiterhin kann mittels des vierten Zweigpaars 22 die Spannung des Batteriespeichers 17 klein gewählt werden, so dass es keiner oder nur einer geringen Anzahl an in Serie geschalteten Batteriezellen des Batteriespeichers 17 bedarf. Zudem kann durch Einstellung der Spannung des Batteriespeichers 17 mittels des vierten Zweigpaars 22 die Lebensdauer des Batteriespeichers 17 vorteilhaft verlängert werden.

Zur Verbesserung der Netzrückwirkungen, d.h. zur Verminderung unerwünschter Schwingungen, insbesondere Oberschwingungen bezüglich der Spannung der Spannungsquelle 19, hervorgerufen durch die erfindungsgemässe Vorrichtung ist optional ein in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigtes erstes Filter 20 zwischen dem dritten Anschluss 18 und dem zweiten Anschluss 5 eingeschaltet, welches durch eine erste Filterkapazität 16 und einen dazu in Serie geschalteten ersten Filterwiderstand 15 gebildet ist. Desweiteren ist zwischen dem dritten Anschluss 18 und dem ersten Anschluss 9 ein durch eine zweite Filterkapazität 11 und einen dazu in Serie geschalteten zweiten Filterwiderstand 12 gebildetes zweites Filter 21 optional eingeschaltet. Dieses zweite Filter 21 dient vorteilhaft der Erzeugung einer möglichst sinusförmigen Spannung am ersten Anschluss 9. Darüber hinaus ist zwischen dem dritten Anschluss 18 und der dritten Induktivität 23 ein durch eine dritte Filterkapazität 24 und einen dazu in Serie geschalteten dritten Filterwiderstand 25 gebildetes drittes Filter 26 optional eingeschaltet. Dieses dritte Filter 26 dient vorteilhaft ebenfalls der Erzeugung einer möglichst sinusförmigen Spannung am ersten Anschluss 9.

In Fig. 3 ist eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Spannungserhaltung des elektrischen Wechselspannungsnetzes 1, insbesondere für ein mehrphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz 1, gezeigt, wobei das elektrische Wechselspannungsnetz 1 gemäss Fig. 3 beispielhaft dreiphasig, d.h. mit drei Phasen R, S, T und mit je einer zu jeder Phase R, S, T zugehörigen Spannungsquelle 19 ausgeführt ist. Für jede Phase R, S, T ist ein Teilstromrichtersystem 2 gemäss der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen gemäss Fig. 1 oder Fig. 2 vorgesehen, wobei die dritten Anschlüsse 18 vorzugsweise miteinander verbunden sind. Desweiteren ist gemäss Fig. 3 bei jedem Teilstromrichtersystem 2 zwischen dem zweiten Anschluss 5 und dem dritten Anschluss 18 das erste Filter 20 angeschlossen. Durch die vorzugsweise Verbindung der dritten Anschlüsse 18 miteinander gemäss Fig. 3 und die zwischen den zweiten Anschlüssen 5 und den dritten Anschlüssen 18 angeschlossenen ersten Filter 20, sind auch sämtliche erste Filter 20 gemäss Fig. 3 miteinander verbunden. Alternativ zu Fig. 3 ist nur am zweiten Anschluss 5 eines jeden Teilstromrichtersystems 2 das erste Filter 20 eingeschaltet, wobei die ersten Filter 20 miteinander verbunden sind und die dritten Anschlüsse 18 vorzugsweise miteinander verbunden sind. Bezogen auf die Filter 20 ist eine derartige Anordnung der ersten Filter 20 beispielsweise in einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Spannungserhaltung des elektrischen Wechselspannungsnetzes 1, gezeigt, wobei die vierte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung später folgend detailliert beschrieben wird.

Zudem ist bei der Ausführungsform der Vorrichtung gemäss Fig. 3 bei jedem Teilstromrichtersystem 2 am ersten Anschluss 9 ein zweites Filter 21 angeschlossen, wobei das zweite Filter 21, wie bereits beschrieben, durch eine zweite Filterkapazität 11 und einen dazu in Serie geschalteten zweiten Filterwiderstand 12 gebildet ist. Die zweiten Filter 21 sind gemäss Fig. 3 miteinander verbunden. Das dritte Filter 26 des Teilstromrichtersystems 2 gemäss Fig. 1 und Fig. 2 kann bei der Ausführungsform gemäss Fig. 3 vorteilhaft optional weggelassen werden. Darüber hinaus sind sämtliche Spannungsquellen 19 miteinander verbunden und bilden am Verbindungspunkt einen Nullpunktanschluss N. Optional ist der Nullpunktanschluss N gemäss Fig. 3 mit der Verbindungspunkt der dritten Anschlüsse 18 und mit dem Verbindungspunkt der zweiten Filter 21 verbunden, wobei diese optionale Verbindung durch die gestrichelt gezeichnete Verbindung in Fig. 3 dargestellt ist. Neben den bereits bei den Ausführungsformen gemäss Fig. 1 und Fig. 2 genannten Vorteilen liegt bei der Ausführungsform nach Fig. 3 jedes erste Filter 20 und jedes zweite Filter 21 durch die optionale Verbindung vorteilhaft auf dem Potential des Nullpunktanschlusses N der Spannungsquellen 19. Ist der Nullpunktanschluss N beispielsweise weit entfernt von den dritten Anschlüssen 18 oder den ersten Filtern 20 oder den zweiten Filtern 21 und somit nur schwer oder nicht zugänglich, so kann auf die Verbindung verzichtet werden.

In Fig. 4 ist die vierte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Spannungserhaltung des elektrischen Wechselspannungsnetzes 1, insbesondere für ein mehrphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz 1, dargestellt, die sich von der vorstehend beschriebenen Ausführungsform gemäss Fig. 3 dahingehend unterscheidet, dass jeder dritte Anschluss 18 eines zugehörigen Teilstromrichtersystems 2 einer Phase R, S, T mit einem zweiten Anschluss 5 eines Teilstromrichtersystems 2 einer anderen Phase R, S, T verbunden ist. Gemäss Fig. 4 ist am zweiten Anschluss 5 eines jeden Teilstromrichtersystems 2 das erste Filter 20 eingeschaltet, wobei die ersten Filter 20 miteinander verbunden sind. Darüber hinaus ist gemäss Fg. 4 bei jedem Teilstromrichtersystem 2 am ersten Anschluss 9 das zweite Filter 21 angeschlossen, wobei die zweiten Filter 21 miteinander verbunden sind. Die Vorteile der Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 4 liegen neben den Vorteilen der Ausführungsform gemäss Fig. 3 zusätzlich darin, dass auf die Verbindung der dritten Anschlüsse 18 sowie dem Verbindungspunkt der zweiten Filter 21 jeweils zum Nullpunktanschluss N verzichtet werden kann. Weiterhin kann bei einem Spannungsabfall der Spannungsquelle 19 in einer der Phasen R, S, T Energie aus einer Spannungsquelle 19 einer anderen Phase R, S, T bezogen werden, welche dann, wie bereits bei den Ausführungsformen gemäss Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben, zur Stützung der Spannung am ersten Anschluss 9 des Teilstromrichtersystems 9 der vom Spannungsabfall betroffenen Phase R, S, T vorteilhaft eingesetzt werden kann.

Auch für die Ausführungsformen gemäss Fig. 3 und Fig. 4 ist zwischen dem ersten Anschluss 9 und dem dritten Anschluss 5 der ansteuerbare Trennschalter 7 eingeschaltet, der aber in Fig. 3 und Fig. 4 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, den ersten Filterwiderstand 15, den zweiten Filterwiderstand 12 und den dritten Filterwiderstand 25 jeweils im Bereich von 0 Ohm bis 1000 Ohm auszuwählen.

Insgesamt kommt die erfindungsgemässe Vorrichtung mit einem geringen Platzbedarf aus, zeichnet sich durch einen kleinen Material-, Montage- und Verschienungsaufwand aus und somit sehr einfach, wartungsextensiv und kostengünstig. Zudem ermöglicht die erfindungsgemässe Vorrichtung gemäss den Ausführungsformen nach Fig. 3 oder Fig. 4 eine Beeinflussung der Spannung in einer oder mehreren Phasen R, S, T, falls eine Überspannung in einer oder mehrerer dieser Phasen R, S, T auftritt. In diesem Fall speist das Teilstromrichtersystem 2 elektrische Energie aus der oder den betroffenen Phasen R, S, T in den elektrischen Energiespeicher 4 und/oder in den Batteriespeicher 17, so dass die Überspannung vorteilhaft gesenkt werden kann.

Beim erfindungsgemässen Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Spannungserhaltung des elektrischen Wechselspannungsnetzes 1 wird das erste und zweite Zweigpaar 13, 14 des Teilstromrichtersystems 2 bei einem Spannungsabfall der Spannungsquelle 19 des elektrischen Wechselspannungsnetzes 1 derart angesteuert, dass sich am ersten Anschluss 9, und insbesondere bei einem einphasigen elektrischen Wechselspannungsnetz 1 zwischen dem ersten Anschluss 9 und dem dritten Anschluss 18 des Teilstromrichtersystems 2 im wesentlichen die Nennspannung der zugehörigen Spannungsquelle 19 einstellt. Vorteilhaft wird diese Einstellung dadurch erreicht, dass eine Kompensationsspannung zwischen dem ersten Anschluss 9 und dem zweiten Anschluss 5 des Teilstromrichtersystems 2 eingeprägt wird, die den Spannungsabfall ausgleichen kann. Das zweite und dritte Zweigpaar 14, 3 wird darüber hinaus derart angesteuert, dass der elektrische Energiespeicher 4 von der zugehörigen Spannungsquelle 19 geladen wird. Der Ladevorgang des Energiespeichers 4 und der Kompensation des Spannungsabfalls laufen vorzugsweise im wesentlichen zeitgleich ab. Aus der fehlerhaften oder gestörten Spannungsquelle 19 kann durch diese Ansteuerung des ersten, zweiten und dritten Zweigpaars 13, 14, 3 noch vorteilhaft elektrische Energie zum Laden des Energiespeichers 4 bezogen werden, während zusätzlich durch Einstellung der Spannung am ersten Anschluss 9 auf im wesentlichen den Wert der Nennspannung der Spannungsquelle 19 eine Spannungsstützung am ersten Anschluss 9 erzielt wird, wodurch die Versorgung der an den ersten Anschluss 9 angeschlossenen elektrischen Last 10 für einen langen Zeitraum gewährleistet werden kann.

Nachfolgend wird zunächst das erfindungsgemässe Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Spannungserhaltung des elektrischen Wechselspannungsnetzes 1 für den Fall keines Spannungsabfalls der Spannungsquelle 19 näher erläutert. Im Normalbetriebs des elektrischen Wechselspannungsnetzes 1, d.h. bei keinem Spannungsabfall der Spannungsquelle 19, wird der zwischen dem ersten Anschluss 9 und dem dritten Anschluss 18 eingeschaltete ansteuerbare Trennschalter 7 erfindungsgemäss geschlossen. Nach der Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung gemäss Fig. 1 wird das zweite und dritte Zweigpaar 14, 3 beziehungsweise nach den Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung gemäss Fig. 3 oder Fig. 4 wird jedes zweite und dritte Zweigpaar 14, 3 im Falle keines Spannungsabfalls der zugehörigen Spannungsquelle 19 erfindungsgemäss derart angesteuert, dass der für jedes Teilstromrichtersystem 2 vorzugsweise vorgesehene und parallel zu den jeweiligen Zweigpaaren 13, 14, 3 geschaltete elektrische Batteriespeicher 17 von der zugehörigen Spannungsquelle 19 geladen wird. Dabei wird vorteilhaft ausgenutzt, dass im Falle keines Fehlers der Spannungsquelle 19 genügend elektrische Energie von der jeweiligen Spannungsquelle 19 zum Laden des entsprechenden Batteriespeichers 17 zur Verfügung steht und somit neben dem elektrischen Energiespeicher 4 zusätzlich elektrische Energie gespeichert werden kann, die bei einem Spannungsabfall der Spannungsquelle 19 zusätzlich zur Stützung der Spannung am ersten Anschluss 9 zur Verfügung gestellt werden kann.

Darüber hinaus wird nach dem erfindungsgemässen Verfahren bei einer Vorrichtung gemäss Fig. 2 das vierte Zweigpaar 22 des Teilstromrichtersystems 2 beziehungsweise das vierte Zweigpaar 22 eines jeden Teilstromrichtersystems 2 bei einer Vorrichtung gemäss Fig. 3 oder Fig. 4 mit Teilstromrichtersystemen 2 nach Fig. 2 im Falle keines Spannungsabfalls der zugehörigen Spannungsquelle 19 derart angesteuert, dass der mit dem vierten Zweigpaar 22 verbundene Batteriespeicher 17 geladen wird. Dabei wird ebenfalls, wie schon vorstehend für den zu den Zweigpaaren 13, 14, 3 parallel geschalteten Batteriespeicher 17 gemäss Fig. 1 erwähnt, vorteilhaft ausgenutzt, dass im Falle keines Fehlers der Spannungsquelle 19 genügend elektrische Energie von der jeweiligen Spannungsquelle 19 zum Laden des entsprechenden Batteriespeichers 17 zur Verfügung steht und somit neben dem elektrischen Energiespeicher 4 zusätzlich elektrische Energie gespeichert werden kann. Dann kann im Falle eines Spannungsabfalls der Spannungsquelle 19 vorteilhaft elektrische Energie aus dem Batteriespeicher 17 durch entsprechende Ansteuerung der Leistungshalbleiterschalter des vierten Zweigpaar 22 zusätzlich gezielt bereitgestellt werden, um die Spannung am ersten Anschluss 9 bei einem Spannungsabfall der Spannungsquelle 19 zu stützen. Weiterhin kann mittels des vierten Zweigpaars 22 die Spannung des Batteriespeichers 17 klein gewählt werden, so dass es keiner oder nur einer geringen Anzahl an in Serie geschalteten Batteriezellen des Batteriespeichers 17 bedarf. Zudem kann durch Einstellung der Spannung des Batteriespeichers 17 mittels des vierten Zweigpaars 22 die Lebensdauer des Batteriespeichers 17 vorteilhaft verlängert werden.

Ferner werden das erste Zweigpaar 13 und das zweite Zweigpaar 14 des Teilstromrichtersystems 2 gemäss Fig. 1 oder Fig. 2 beziehungsweise eines jeden Teilstromrichtersystems 2 gemäss Fig. 3 oder Fig. 4 synchron und das dritte Zweigpaar 3 des Teilstromrichtersystems 2 gemäss Fig. 1 oder Fig. 2 beziehungsweise eines jeden Teilstromrichtersystems 2 gemäss Fig. 3 oder Fig. 4 im Falle keines Spannungsabfalls der zugehörigen Spannungsquelle 19 derart angesteuert, dass mindestens eine bezüglich der Spannung der zugehörigen Spannungsquelle 19 harmonische Schwingung der am ersten Anschluss 9 des beziehungsweise eines jeden Teilstromrichtersystems 2 anliegenden Spannung im wesentlichen kompensiert wird. Dadurch kann eine gezielte aktive Ausfilterung einer Schwingung einer beliebig einstellbaren Frequenz der am ersten Anschluss 9 des beziehungsweise eines jeden Teilstromrichtersystems 2 anliegenden Spannung und des über den ersten Anschluss 9 des beziehungsweise eines jeden Teilstromrichtersystems 2 fliessenden Stromes durchgeführt werden. Zudem kann vorteilhaft der netzseitige Leistungsfaktor geregelt werden.

Weiterhin werden das erste Zweigpaar 13 und das zweite Zweigpaar 14 des Teilstromrichtersystems 2 gemäss Fig. 1 oder Fig. 2 beziehungsweise eines jeden Teilstromrichtersystems 2 gemäss Fig. 3 oder Fig. 4 synchron und das dritte Zweigpaar 3 des Teilstromrichtersystems 2 gemäss Fig. 1 oder Fig. 2 beziehungsweise eines jeden Teilstromrichtersystems 2 gemäss Fig. 3 oder Fig. 4 im Falle keines Spannungsabfalls der zugehörigen Spannungsquelle 19 derart angesteuert, dass ein einstellbarer Wert einer über den ersten Anschluss 9 des beziehungsweise eines jeden Teilstromrichtersystems 2 fliessenden Blindleistung im wesentlichen kompensiert wird. Dadurch kann eine gezielte Beeinflussung des Blindleistungsflusses über den ersten Anschluss 9, insbesondere eine gezielte Blindleistungskompensation durchgeführt werden, wobei die erfindungsgemässe Vorrichtung als Phasenschieber betrieben wird.

Darüber hinaus werden das erste Zweigpaar 13 und das zweite Zweigpaar 14 des Teilstromrichtersystems 2 gemäss Fig. 1 oder Fig. 2 beziehungsweise eines jeden Teilstromrichtersystems 2 gemäss Fig. 3 oder Fig. 4 synchron und das dritte Zweigpaar 3 des Teilstromrichtersystems 2 gemäss Fig. 1 oder Fig. 2 beziehungsweise eines jeden Teilstromrichtersystems 2 gemäss Fig. 3 oder Fig. 4 im Falle keines Spannungsabfalls der zugehörigen Spannungsquelle 19 derart angesteuert, dass eine am elektrischen Energiespeicher 4 anliegende Spannung auf einen vorgebbaren Sollwert ausgeregelt wird. Durch die Ausregelung kann sichergestellt werden, dass im wesentlichen stets der vorgebbare Sollwert der Spannung am elektrischen Energiespeicher 4 anliegt und damit ein Schalten dieser Spannung durch die Leistungshalbleiterschalter des erste, zweiten und dritten Zweigpaars 13, 14, 3 problemlos möglich ist, ohne dass weitere Schutzvorkehrungen für die Leistungshalbleiterschalter der Zweigpaare 13, 14, 3 beispielsweise durch Auslegung auf eine hohe Überspannung notwendig sind.

Im Folgenden wird das erfindungsgemässe Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Spannungserhaltung des elektrischen Wechselspannungsnetzes 1 im Falle des Spannungsabfalls der Spannungsquelle 19 näher beschrieben, wobei die nachfolgend angegebenen Verfahrensschritte bei Bezug auf Komponenten der erfindungsgemässen Vorrichtung ohne explizite Angabe einer Ausführungsform der Vorrichtung auf sämtliche Ausführungsformen der Vorrichtung gemäss Fig. 1 bis Fig. 4 bezogen sind. Zunächst wird bei Auftreten des Spannungsabfalls der entsprechenden Spannungsquelle 19 des zugehörigen Teilstromrichtersystems 2 der Trennschalter 7 geöffnet und danach, wie bereits vorstehend erwähnt, das erste Zweigpaar 13 und das zweite Zweigpaar 14 derart angesteuert, dass am ersten Anschluss 9 im wesentlichen die Nennspannung der Spannungsquelle 19 eingestellt wird. Das zweite und dritte Zweigpaar 14, 3 wird weiterhin derart angesteuert, dass der elektrische Energiespeicher 4 von der zugehörigen Spannungsquelle 19, vorzugsweise kontinuierlich, geladen wird. Der Ladevorgang und die Kompensation des Spannungsabfalls laufen vorteilhaft im wesentlichen zeitgleich ab.

Vorzugsweise werden das erste Zweigpaar 13 und das zweite Zweigpaar 14 bei Öffnung des Trennschalters 17 derart angesteuert, dass ein über den Trennschalter 7 fliessender Strom, insbesondere ein Öffnungsstrom, innerhalb kleiner oder gleich 1 ms im wesentlichen auf den Wert 0A geführt wird. Mit Vorteil wird dieser Strom dabei in den Energiespeicher 4 geleitet, wodurch der Trennschalter 7 bei der Öffnung weniger stark belastet wird.

Desweiteren wird mittels der ersten Induktivität 6 ein über den zweiten Anschluss 5 fliessender Strom geglättet. Dadurch können vorteilhaft unerwünschte Schwingungen in diesem Strom reduziert werden, so dass sich insgesamt ein im wesentlichen sinusförmiger Verlauf dieses Stromes ergibt.

Mittels des ersten Filters 20 wird erfindungsgemäss mindestens eine Oberschwingung bezüglich der Spannung der Spannungsquelle 19 im wesentlichen ausgefiltert. Vorteilhaft können dadurch Netzrückwirkungen der erfindungsgemässen Vorrichtung verbessert werden, d.h. unerwünschte Schwingungen, insbesondere Oberschwingungen bezüglich der Spannung der Spannungsquelle 19 können vermindert werden.

Desweiteren wird mittels der zweiten Induktivität 8 ein über den ersten Anschluss 9 fliessender Strom geglättet, wodurch vorteilhaft unerwünschte Schwingungen in diesem Strom reduziert werden können, so dass sich insgesamt ein im wesentlichen sinusförmiger Verlauf dieses Stromes ergibt.

Mit Bezug auf die Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 2 wird erfindungsgemäss für ein einphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz 1 mittels des zweiten Filters 21 mindestens eine Oberschwingung bezüglich der Spannung der Spannungsquelle 19 im wesentlichen ausgefiltert. Vorteilhaft können dadurch auf der Lastseite unerwünschte Schwingungen, insbesondere Oberschwingungen bezüglich der Spannung der Spannungsquelle 19 vermindert werden und somit eine möglichst sinusförmigen Spannung am ersten Anschluss 9 erzeugt werden.

Ferner wird mittels der dritten Induktivität 8 ein über den dritten Anschluss 18 fliessender Strom geglättet, wodurch vorteilhaft unerwünschte Schwingungen in diesem Strom reduziert werden können, so dass sich insgesamt ein im wesentlichen sinusförmiger Verlauf dieses Stromes ergibt.

Mit Bezug auf die Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 2 wird erfindungsgemäss für ein einphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz 1 mittels des dritten Filters 26 mindestens eine Oberschwingung bezüglich der Spannung der Spannungsquelle 19 im wesentlichen ausgefiltert. Vorteilhaft können dadurch auf der Lastseite unerwünschte Schwingungen, insbesondere Oberschwingungen bezüglich der Spannung der Spannungsquelle 19 vermindert werden und somit ebenfalls eine möglichst sinusförmigen Spannung am ersten Anschluss 9 erzeugt werden.

Mit Bezug auf die Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung nach Fig. 3 ist erfindungsgemäss für ein mehrphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz 1 für jede Phase R, S, T ein Teilstromrichtersystem 2 und jeweils eine daran angeschlossene Spannungsquelle 19 vorgesehen, wobei bei jedem Teilstromrichtersystem 2 mittels des zwischen dem dritten Anschluss 18 und dem zweiten Anschluss 5 eingeschalteten ersten Filters 20 mindestens eine Oberschwingung bezüglich der Spannung der zugehörigen Spannungsquelle 19 im wesentlichen ausgefiltert wird. Die dritten Anschlüsse 18 sind dabei gemäss Fig. 3 miteinander verbunden. Alternativ bezüglich Fig. 3 und mit Bezug auf Fig. 4 wird mittels des am zweiten Anschluss 5 eingeschalteten ersten Filters 20 mindestens eine Oberschwingung bezüglich der Spannung der zugehörigen Spannungsquelle 19 im wesentlichen ausgefiltert wird, wobei die ersten Filter 20 miteinander verbunden sind. Auch für das mehrphasig ausgebildete elektrische Wechselspannungsnetz 1 können somit vorteilhaft unerwünschte Netzrückwirkungen, insbesondere Oberschwingungen bezüglich der Spannung der Spannungsquelle 19 vermindert werden.

Mit Bezug auf die Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung nach Fig. 3 und Fig. 4 wird erfindungsgemäss für ein mehrphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz 1 bei jedem Teilstromrichtersystem 2 mittels des am ersten Anschluss 9 eingeschalteten zweiten Filters 21 mindestens eine Oberschwingung bezüglich der Spannung der zugehörigen Spannungsquelle 19 im wesentlichen ausgefiltert wird, wobei die zweiten Filter 21 miteinander verbunden sind. Auch für das mehrphasig ausgebildete elektrische Wechselspannungsnetz 1 können dadurch vorteilhaft auf der Lastseite unerwünschte Schwingungen, insbesondere Oberschwingungen bezüglich der Spannung der Spannungsquelle 19 vermindert werden und somit eine möglichst sinusförmigen Spannung am jeweiligen ersten Anschluss 9 erzeugt werden.

Insgesamt stellt das erfindungsgemässe Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Spannungserhaltung des elektrischen Wechselspannungsnetzes 1 eine besonders einfache und kostengünstige Lösung dar, mit welchem die Vorrichtung vorteilhaft sowohl bei einem Spannungsabfall einer Spannungsquelle 19 als auch bei keinem Spannungsabfall der Spannungsquelle 19 einfach und effizient betrieben werden kann, so dass jederzeit eine ausreichende Versorgung der elektrischen Last 10 gewährleistet werden kann.

Bezugszeichenliste

1
Wechselspannungsnetz
2
Teilstromrichtersystem
3
drittes Zweigpaar
4
elektrischer Energiespeicher
5
zweiter Anschluss
6
erste Induktivität
7
ansteuerbarer Trennschalter
8
zweite Induktivität
9
erster Anschluss
10
elektrische Last
11
zweite Filterkapazität
12
zweiter Filterwiderstand
13
erstes Zweigpaar
14
zweites Zweigpaar
15
erster Filterwiderstand
16
erste Filterkapazität
17
Batteriespeicher
18
dritter Anschluss
19
Spannungsquelle
20
erstes Filter
21
zweites Filter
22
viertes Zweigpaar
23
dritte Induktivität
24
dritte Filterkapazität
25
dritter Filterwiderstand
26
drittes Filter


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zur Spannungserhaltung eines elektrischen Wechselspannungsnetzes (1) mit einem Teilstromrichtersystem (2), welches ein erstes Zweigpaar (13) und ein dazu parallel geschaltetes zweites Zweigpaar (14) und einen zu den Zweigpaaren (13, 14) parallel geschalteten elektrischen Energiespeicher (4) aufweist, wobei jedes Zweigpaar (13, 14) aus zwei in Serie geschalteten ansteuerbaren Leistungshalbleiterschaltern mit jeweils einer zu jedem Leistungshalbleiterschalter antiparallel geschalteten Diode gebildet ist und der Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des ersten Zweigpaars (13) einen ersten Anschluss (9) des Teilstromrichtersystems (2) bildet und der Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des zweiten Zweigpaars (14) einen zweiten Anschluss (5) des Teilstromrichtersystems (2) bildet,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass das Teilstromrichtersystem (2) ein aus zwei in Serie geschalteten ansteuerbaren Leistungshalbleiterschaltern mit jeweils einer zu jedem Leistungshalbleiterschalter antiparallel geschalteten Diode gebildetes drittes Zweigpaar (3) aufweist, wobei das dritte Zweigpaar (3) parallel zu dem ersten und zweiten Zweigpaar (13, 14) geschaltet ist, und

    dass der Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des dritten Zweigpaars (3) einen dritten Anschluss (18) des Teilstromrichtersystems (2) bildet.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Anschluss (9) und dem zweiten Anschluss (5) ein ansteuerbarer Trennschalter (7) eingeschaltet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Induktivität (6) zwischen dem Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des dritten Zweigpaars (3) und dem zweiten Anschluss (5) eingeschaltet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem dritten Anschluss (18) und dem zweiten Anschluss (5) ein durch eine erste Filterkapazität (16) und einen dazu in Serie geschalteten ersten Filterwiderstand (15) gebildetes erstes Filter (20) eingeschaltet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Induktivität (8) zwischen dem Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des ersten Zweigpaars (13) und dem ersten Anschluss (9) eingeschaltet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem dritten Anschluss (18) und dem ersten Anschluss (9) ein durch eine zweite Filterkapazität (11) und einen dazu in Serie geschalteten zweiten Filterwiderstand (12) gebildetes zweites Filter (21) eingeschaltet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Induktivität (23) zwischen dem Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des dritten Zweigpaars (3) und dem dritten Anschluss (18) eingeschaltet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem dritten Anschluss (18) und der dritten Induktivität (23) ein durch eine dritte Filterkapazität (24) und einen dazu in Serie geschalteten dritten Filterwiderstand (25) gebildetes drittes Filter (21) eingeschaltet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für ein mehrphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz (1 ) für jede Phase (R, S, T) ein Teilstromrichtersystem (2) vorgesehen ist, und dass die dritten Anschlüsse (18) miteinander verbunden sind.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass für ein mehrphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz (1) für jede Phase (R, S, T) ein Teilstromrichtersystem (2) vorgesehen ist, und dass jeder dritte Anschluss (18) eines zugehörigen Teilstromrichtersystems (2) einer Phase (R, S, T) mit einem zweiten Anschluss (5) eines Teilstromrichtersystems (2) einer anderen Phase (R, S, T) verbunden ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass für ein mehrphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz (1) für jede Phase (R, S, T) ein Teilstromrichtersystem (2) vorgesehen ist,

    dass am zweiten Anschluss (9) eines jeden Teilstromrichtersystems (2) ein durch eine erste Filterkapazität (16) und einen dazu in Serie geschalteten ersten Filterwiderstand (15) gebildetes erstes Filter (20) eingeschaltet ist, und

    dass die ersten Filter (20) miteinander verbunden sind.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für ein mehrphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz (1 ) für jede Phase (R, S, T) ein Teilstromrichtersystem (2) vorgesehen ist,

    dass zwischen dem dritten Anschluss (18) und dem zweiten Anschluss (5) eines jeden Teilstromrichtersystems (2) ein durch eine erste Filterkapazität (16) und einen dazu in Serie geschalteten ersten Filterwiderstand (15) gebildetes erstes Filter (20) eingeschaltet ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass für ein mehrphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz (1) für jede Phase (R, S, T) ein Teilstromrichtersystem (2) vorgesehen ist,

    dass am ersten Anschluss (9) eines jeden Teilstromrichtersystems (2) ein durch eine zweite Filterkapazität (11 ) und einen dazu in Serie geschalteten zweiten Filterwiderstand (12) gebildetes zweites Filter (21) eingeschaltet ist, und

    dass die zweiten Filter (21) miteinander verbunden sind.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquellen (19) der Teilstromrichtersysteme (2) miteinander verbunden sind und der Verbindungspunkt einen Nullpunktanschluss (N) bildet, wobei der Verbindungspunkt der dritten Anschlüsse (18) mit dem Nullpunktanschluss (N) verbunden ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquellen (19) der Teilstromrichtersysteme (2) miteinander verbunden sind und der Verbindungspunkt einen Nullpunktanschluss (N) bildet, wobei der Verbindungspunkt der zweiten Filter (21) mit dem Nullpunktanschluss (N) verbunden ist.
  16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrischer Energiespeicher (4) ein Kondensator vorgesehen ist.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilstromrichtersystem (2) einen zu den Zweigpaaren (13, 3, 14) parallel geschalteten elektrischen Batteriespeicher (17) aufweist.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilstromrichtersystem (2) ein aus zwei in Serie geschalteten ansteuerbaren Leistungshalbleiterschaltern mit jeweils einer zu jedem Leistungshalbleiterschalter antiparallel geschalteten Diode gebildetes viertes Zweigpaar (22) aufweist, wobei das vierte Zweigpaar (22) parallel zu den anderen Zweigpaaren (13, 14, 3) geschaltet ist, und dass ein Batteriespeicher (17) mit dem vierten Zweigpaar (22) verbunden ist.
  19. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Spannungserhaltung eines elektrischen Wechselspannungsnetzes (1), bei dem ein Teilstromrichtersystem (2) bei einem Spannungsabfall einer an das Teilstromrichtersystem (2) angeschlossenen Spannungsquelle (19) des elektrischen Wechselspannungsnetzes (1) derart angesteuert wird, dass sich an einem ersten Anschluss (9) des Teilstromrichtersystems (2) im wesentlichen die Nennspannung der Spannungsquelle (19) einstellt, wobei das Teilstromrichtersystem (2) ein erstes Zweigpaar (13) und ein dazu parallel geschaltetes zweites Zweigpaar (14) und einen zu den Zweigpaaren (13, 14) parallel geschalteten elektrischen Energiespeicher (4) aufweist und jedes Zweigpaar (13, 14) aus zwei in Serie geschalteten ansteuerbaren Leistungshalbleiterschaltern mit jeweils einer zu jedem Leistungshalbleiterschalter antiparallel geschalteten Diode gebildet ist und der Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des ersten Zweigpaars (13) einen ersten Anschluss (9) des Teilstromrichtersystems (2) bildet und der Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des zweiten Zweigpaars (14) einen zweiten Anschluss (5) des Teilstromrichtersystems (2) bildet,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass das erste Zweigpaar (13) und das zweite Zweigpaar (14) derart angesteuert werden, dass am ersten Anschluss (9) im wesentlichen die Nennspannung der Spannungsquelle (19) eingestellt wird, und

    dass das zweite Zweigpaar (14) und ein drittes Zweigpaar (3) des Teilstromrichtersystems (2), welches aus zwei in Serie geschalteten ansteuerbaren Leistungshalbleiterschaltern mit jeweils einer zu jedem Leistungshalbleiterschalter antiparallel geschalteten Diode gebildet ist und parallel zu dem ersten und zweiten Zweigpaar (13, 14) geschaltet ist, wobei der Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des dritten Zweigpaars (3) einen dritten Anschluss (18) des Teilstromrichtersystems (2) bildet, derart angesteuert werden, dass der elektrische Energiespeicher (4) von der Spannungsquelle (19) geladen wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass bei Auftreten des Spannungsabfalls der Spannungsquelle (19) ein zwischen dem ersten Anschluss (9) und dem zweiten Anschluss (5) eingeschalteter ansteuerbarer Trennschalter (7) geöffnet wird.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei Öffnung des Trennschalters (17) das erste Zweigpaar (13) und das zweite Zweigpaar (14), derart angesteuert werden, dass ein über den Trennschalter (7) fliessender Strom innerhalb kleiner oder gleich 1 ms im wesentlichen auf den Wert 0A geführt wird.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer zwischen dem Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des zweiten Zweigpaars (14) und dem zweiten Anschluss (5) eingeschalteten ersten Induktivität (6) ein über den zweiten Anschluss (5) fliessender Strom geglättet wird.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines zwischen dem dritten Anschluss (18) und dem zweiten Anschluss (5) eingeschaltetes und durch eine erste Filterkapazität (16) und einen dazu in Serie geschalteten ersten Filterwiderstand (15) gebildetes erstes Filter (20) mindestens eine Oberschwingung bezüglich der Spannung der Spannungsquelle (19) im wesentlichen ausgefiltert wird.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer zwischen dem Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des ersten Zweigpaars (13) und dem ersten Anschluss (9) eingeschalteten zweiten Induktivität (8) ein über den ersten Anschluss (9) fliessender Strom geglättet wird.
  25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines zwischen dem dritten Anschluss (18) und dem ersten Anschluss (9) eingeschaltetes und durch eine zweite Filterkapazität (11) und einen dazu in Serie geschalteten zweiten Filterwiderstand (12) gebildetes zweites Filter (21) mindestens eine Oberschwingung bezüglich der Spannung der Spannungsquelle (19) im wesentlichen ausgefiltert wird.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer zwischen dem Verbindungspunkt der Leistungshalbleiterschalter des dritten Zweigpaars (3) und dem dritten Anschluss (18) eingeschalteten dritten Induktivität (23) ein über den dritten Anschluss (18) fliessender Strom geglättet wird.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines zwischen dem dritten Anschluss (18) und der dritten Induktivität (23) eingeschaltetes und durch eine dritte Filterkapazität (24) und einen dazu in Serie geschalteten dritten Filterwiderstand (25) gebildetes drittes Filter (26) mindestens eine Oberschwingung bezüglich der Spannung der Spannungsquelle (19) im wesentlichen ausgefiltert wird.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass für ein mehrphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz (1 ) für jede Phase (R, S, T) ein Teilstromrichtersystem (2) und jeweils eine daran angeschlossene Spannungsquelle (19) vorgesehen ist und bei jedem Teilstromrichtersystem (2) mittels eines zwischen dem dritten Anschluss (18) und dem zweiten Anschluss (5) eingeschaltetes und durch eine erste Filterkapazität (16) und einen dazu in Serie geschalteten ersten Filterwiderstand (15) gebildetes erstes Filter (20) mindestens eine Oberschwingung bezüglich der Spannung der zugehörigen Spannungsquelle (19) im wesentlichen ausgefiltert wird, wobei die dritten Anschlüsse (18) miteinander verbunden sind.
  29. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass für ein mehrphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz (1) für jede Phase (R, S, T) ein Teilstromrichtersystem (2) und jeweils eine daran angeschlossene Spannungsquelle (19) vorgesehen ist und bei jedem Teilstromrichtersystem (2) mittels eines am zweiten Anschluss (5) eingeschaltetes und durch eine erste Filterkapazität (16) und einen dazu in Serie geschalteten ersten Filterwiderstand (15) gebildetes erstes Filter (20) mindestens eine Oberschwingung bezüglich der Spannung der zugehörigen Spannungsquelle (19) im wesentlichen ausgefiltert wird, wobei die ersten Filter (20) miteinander verbunden sind.
  30. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass für ein mehrphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz (1) für jede Phase (R, S, T) ein Teilstromrichtersystem (2) und jeweils eine daran angeschlossene Spannungsquelle (19) vorgesehen ist und bei jedem Teilstromrichtersystem (2) mittels eines am ersten Anschluss (9) eingeschaltetes und durch eine zweite Filterkapazität (11) und einen dazu in Serie geschalteten zweiten Filterwiderstand (12) gebildetes zweites Filter (21) mindestens eine Oberschwingung bezüglich der Spannung der zugehörigen Spannungsquelle (19) im wesentlichen ausgefiltert wird, wobei die zweiten Filter (21) miteinander verbunden sind.
  31. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle keines Spannungsabfalls der zugehörigen Spannungsquelle (19) der ansteuerbare Trennschalter (7) geschlossen wird.
  32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass jedes zweite und dritte Zweigpaar (14, 3) im Falle keines Spannungsabfalls der zugehörigen Spannungsquelle (19) derart angesteuert wird, dass ein für jedes Teilstromrichtersystem (2) vorgesehener und parallel zu den jeweiligen Zweigpaaren (13, 3, 14) geschalteter elektrischer Batteriespeicher (17) von der zugehörigen Spannungsquelle (19) geladen wird.
  33. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass ein viertes Zweigpaar (22) eines jeden Teilstromrichtersystems (2), welches aus zwei in Serie geschalteten ansteuerbaren Leistungshalbleiterschaltern mit jeweils einer zu jedem Leistungshalbleiterschalter antiparallel geschalteten Diode gebildet ist und parallel zu den jeweiligen Zweigpaaren (13, 14, 3) geschaltet ist, im Falle keines Spannungsabfalls der zugehörigen Spannungsquelle (19) derart angesteuert wird, dass ein mit dem vierten Zweigpaar (22) verbundener Batteriespeicher (17) geladen wird.
  34. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 33 dadurch gekennzeichnet, dass im Falle keines Spannungsabfalls der zugehörigen Spannungsquelle (19) das erste Zweigpaar (13) und das zweite Zweigpaar (14) eines jeden Teilstromrichtersystems (2) synchron und das dritte Zweigpaar (3) eines jeden Teilstromrichtersystems (2) derart angesteuert werden, dass mindestens eine bezüglich der Spannung der zugehörigen Spannungsquelle (19) harmonische Schwingung der am ersten Anschluss (9) eines jeden Teilstromrichtersystems (2) anliegenden Spannung im wesentlichen kompensiert wird
  35. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle keines Spannungsabfalls der zugehörigen Spannungsquelle (19) das erste Zweigpaar (13) und das zweite Zweigpaar (14) eines jeden Teilstromrichtersystems (2) synchron und das dritte Zweigpaar (3) eines jeden Teilstromrichtersystems (2) derart angesteuert werden, dass ein einstellbarer Wert einer über den ersten Anschluss (9) eines jeden Teilstromrichtersystems (2) fliessenden Blindleistung im wesentlichen kompensiert wird.
  36. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle keines Spannungsabfalls der zugehörigen Spannungsquelle (19) das erste Zweigpaar (13) und das zweite Zweigpaar (14) eines jeden Teilstromrichtersystems (2) synchron und das dritte Zweigpaar (3) eines jeden Teilstromrichtersystems (2) derart angesteuert werden, dass eine am elektrischen Energiespeicher (4) anliegende Spannung auf einen vorgebbaren Sollwert ausgeregelt wird.






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