DE19623540C1 - Verfahren zur Stabilisierung eines Wechselstromnetzes gegen Blindleistungsschwankungen und Blindleistungskompensationseinrichtung - Google Patents
Verfahren zur Stabilisierung eines Wechselstromnetzes gegen Blindleistungsschwankungen und BlindleistungskompensationseinrichtungInfo
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
- H02J3/1892—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks the arrangements being an integral part of the load, e.g. a motor, or of its control circuit
Description
Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Verfahren zur
Stabilisierung einer Stromversorgungseinrichtung oder eines
Wechselstromnetzes gegen Blindleistungsschwankungen mindestens einer
elektrischen Last, die Blindleistungsschwankungen hervorruft, nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 und von einer
Blindleistungskompensationseinrichtung nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 3.
Mit dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 3 nimmt die
Erfindung auf einen Stand der Technik Bezug, wie er aus der
EP 0 707 369 A1 bekannt ist. Dort sind ein Verfahren zur
Stabilisierung eines Wechselstromnetzes gegen
Blindlastschwankungen und eine
Blindleistungskompensationseinrichtung angegeben, bei denen als
Kompensationsreaktanz stets vorhandene Drosselspulen verwendet
werden, über die ein Lichtbogenofen durch Gleichrichter
gespeist wird. Die Gleichrichter werden durch einen Stromregler
geregelt, der eingangs- und/oder ausgangsseitig mit dem Ausgang
eines Blindleistungsreglers in Wirkverbindung steht. Beim
Betrieb des Lichtbogenofens treten prozeßbedingt starke
Schwankungen der Blindleistung auf, die im Frequenzbereich von
2 Hz-20 Hz im speisenden Wechselstromnetz optisch
wahrnehmbare Flackererscheinungen hervorrufen. Deren Stärke
hängt von der Kurzschlußleistung des Wechselstromnetzes und von
der angeschlossenen Last ab.
Aus der EP 0 639 880 A2 sind ein Verfahren zur Stabilisierung
eines Wechselstromnetzes gegen Blindlastschwankungen und eine
Blindleistungskompensationseinrichtung bekannt, bei der die
Blindleistung über eine besondere, thyristorgesteuerte
Drosselspule in Abhängigkeit vom Gesamtstrom der Anlage
(Lichtbogenofen und Filter) geregelt wird. Dies erfordert
zusätzliche, teuere Bauelemente für die Blindleistungsregelung.
In der EP 0 498 239 A1 sind ein Verfahren zur
Elektrodenregelung eines Gleichstromlichtbogenofens und eine
Elektrodenregeleinrichtung beschrieben, bei denen das
Ausgangssignal des Stromreglers, wie bei der vorliegenden
Erfindung, über ein Bandpaßfilter einem Summierer am Eingang
eines Elektrodenreglers zugeführt ist. Dabei kann ein
Elektrodenregler-Führungsgrößensignal durch einen
Funktionsgeber in Abhängigkeit von einer Sollstromstärke für
unterschiedliche Wirkfaktoren vorgegeben werden. Die
Lichtbogenlänge wird, unabhängig von einer Spannungsänderung,
so eingestellt, daß der jeweils benötigte Strom mit einer vorgegebenen
Aussteuerung am Gleichrichter erreicht wird und somit immer ein
ausreichender Regelbereich zur Verfügung steht. Eine
Blindleistungsregelung ist nicht angegeben.
Die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen 1 und 3 definiert
ist, löst die Aufgabe, ein Verfahren zur Stabilisierung eines
Wechselstromnetzes gegen Blindleistungsschwankungen und eine
Blindleistungskompensationseinrichtung der eingangs genannten
Art derart weiterzuentwickeln, daß das Betreiben einer
elektrischen Last auch an
Wechselstromnetzen geringer Leistung möglich wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
abhängigen Patentansprüchen definiert.
Ein Vorteil der Erfindung besteht auch darin, daß der Betrag der
Blindleistungsschwankung reduziert wird.
Werden als Last mehrere Lichtbogenöfen an der gleichen
Mittelspannungsschiene betrieben, so hat sich gezeigt, daß die
resultierenden Flackererscheinungen im Verhältnis zur
angeschlossenen Leistung kleiner werden als bei gleicher
Leistung einer Einzelanlage. Dieser Effekt wird bei einem
Gleichstromlichtbogenofen mit mehreren Elektroden vorteilhaft
ausgenutzt, wobei die einzelnen Versorgungsstränge immer
gleichzeitig in Betrieb sind. Wenigstens ein Elektrodenstrang
wird auf herkömmliche Weise, z. B. durch Halten eines
Arbeitspunktes, geregelt, während mindestens ein anderer
Elektrodenstrang zur schnellen Blindleistungsregelung
eingesetzt wird. Ein übergeordneter Regelkreis sorgt für eine
Einhaltung der Arbeitspunkte zum Schmelzen des Schmelzgutes.
Die Rolle der verfügbaren Elektroden mit ihren
Stromrichtersträngen kann dabei jederzeit getauscht werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei
spiels erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Gleichstromlichtbogenofen mit 2 Elektroden mit
je einem Stromregler, je einem Elektrodenregler und
einem gemeinsamen Blindleistungsregler,
Fig. 2 ein Kennliniendiagramm für Elektrodenregler-
Führungsgrößensignale in Abhängigkeit von
Stromsollwerten für unterschiedliche Wirkfaktoren und
Fig. 3 ein Kennliniendiagramm für die Bestimmung der
Sollblindleistung eines Gleichstromlichtbogenofens
und für den Sollzündwinkel eines Gleichrichters in
Abhängigkeit von einer Sollwirkleistung und
Sollstromstärke des Gleichstromlichtbogenofens oder
für die Bestimmung der Sollstromstärke in
Abhängigkeit von Blindleistung und Zündwinkel.
In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen
gekennzeichnet. Der Einfachheit halber sind physikalische Werte
und ihnen zugeordnete Signale gleich bezeichnet.
Die Fig. 1 zeigt zwei im wesentlichen gleich aufgebaute
Bauelementgruppen bzw. Elektrodenstränge (S1, S2), welche zwei
Elektroden bzw. Kathoden (7, 7′) eines
Gleichstromlichtbogenofens (8) zugeordnet sind. Die
physikalischen Größen der beiden Elektrodenstränge (S1, S2)
unterscheiden sich durch die Indizes 1 bzw. 2, Bauelemente
durch Bezugszeichen ohne Apostroph bei dem Elektrodenstrang
(S1) bzw. durch Bezugszeichen mit Apostroph bei dem
Elektrodenstrang (S2). Zur Vermeidung von Wiederholungen wird
nachfolgend im wesentlichen nur der Elektrodenstrang (S1)
beschrieben.
Ein Ofentransformator (2) mit mehreren Schaltstufen ist
einerseits an ein 3phasiges Wechselstromnetz (1) mit einer
Wechselspannung von 22 kV und andererseits an den
Wechselspannungseingang eines Stromrichters bzw. Gleichrichters
(5) angeschlossen. Die Gleichspannungsseite des Gleichrichters
(5) ist über eine Drosselspule (6) mit einer ersten
Schmelzelektrode bzw. Kathode (7) des
Gleichstromlichtbogenofens (8) verbunden. Eine im Bodenbereich
des Lichtbogenofens (8) angeordnete Gegenelektrode bzw. Anode
(12) ist mit dem Pluspol des Gleichrichters (5) verbunden
(nicht dargestellt). Zwischen dem unteren Ende der Kathode (7)
und der Oberfläche einer Schmelze bzw. eines Schmelzbades (11)
brennt ein Lichtbogen (10). (d) bezeichnet einen Abstand
zwischen der Kathode (7) und der Oberfläche des Schmelzbades
(11).
Mittels eines Stromwandlers (3) in der Wechselstromzuleitung
zum Gleichrichter (5) wird ein Stromistwertsignal (i1ist)
detektiert und einem negierenden Eingang eines summierenden
Verstärkers (Summierer 13) zugeführt. Einem nichtnegierenden
Faktoreingang dieses Summierers (13) mit dem Faktor 0,5 ist z. B.
von einem nicht dargestellten Potentiometer ein vorgebbares
Stromsollwertsignal (isoll) zugeführt. Ausgangsseitig ist der
Summierer (13) mit einem Stromregler (14) mit Proportional-
Integral-Charakteristik verbunden, dem er ein Summensignal
0,5 · isoll - i1ist liefert. Ausgangsseitig liefert der
Stromregler (14) ein Gleichrichter-Stellgrößensignal (α1ist),
entsprechend einem Zündwinkel, an einen Zündimpulswandler (15),
der ausgangsseitig den Gleichrichter (5) steuert.
Das Gleichrichter-Stellgrößensignal (α1ist) ist über ein
Dämpfungsglied bzw. ein Bandpaßfilter (16) zur
Signalanpassung, Grenzwertüberwachung und Aussiebung
unerwünschter Frequenzen mit einem negierenden Eingang eines
Summierers (17) verbunden, dessen nichtnegierendem Eingang ein
von einem Funktionsgenerator (25) vorgebbares Elektrodenregler-
Führungsgrößensignal (α1soll), entsprechend einem
Zündwinkelsollwert im Bereich von 10°-65°, vorzugsweise im
Bereich von 25°-35°, zugeführt ist. Ausgangsseitig ist der
Summierer (17) mit einem Elektrodenregler (18) mit einer
Proportionalcharakteristik verbunden, der ausgangsseitig über
einen Ventilverstärker (19) auf ein Ventil (20) einer
Elektrodenverstelleinrichtung (21) wirkt. Die
Elektrodenverstelleinrichtung (21), z. B. eine hydraulische
Pumpe mit einer Verstellmechanik und einem
Elektrodengeschwindigkeitsregler, ist mechanisch mit der
Kathode (7) gekoppelt und ermöglicht deren Höhenverstellung;
sie wirkt als ein Verzögerungsglied 1. Ordnung.
Die Elektrodenregelung arbeitet etwa 10mal langsamer als die
Stromregelung. Die Höhenverstellung der Kathode (7) erfolgt so,
daß der Gleichrichter (5) im Mittel mit einer Aussteuerung von
z. B. 25°el. arbeitet, unabhängig von der Sekundärspannung des
Ofentransformators (2) und vom eingestellten Stromsollwert
(i1soll).
Die vom Bandpaßfilter (16) auszusiebenden Frequenzen umfassen
Frequenzen im Bereich von 0,5 Hz-20 Hz.
Mit der Regelung auf konstante Aussteuerung am Gleichrichter
(5) erreicht man einen konstanten mittleren Leistungsfaktor im
speisenden Wechselstromnetz (1). Die Leistung eines
Arbeitspunktes ist sehr einfach bestimmt mit der Anwahl einer
Spannungsstufe des Ofentransformators (2) und der Vorgabe der
Stärke des Gleichstromes.
Will man mit einer Spannungsstufe des Ofentransformators (2)
verschiedene Arbeitspunkte bzw. eine variable Leistung fahren,
so wird der Stromsollwert (i1soll) entsprechend vorgegeben. Bei
reduziertem Strom aber immer noch gleicher Aussteuerung am
Gleichrichter (5) erhält man wohl kleinere Leistungen. Infolge
geringerer Spannungsverluste im Wechselstromnetz (1) wird der
Lichtbogen (10) jedoch länger. Der Ofenprozeß verlangt aber bei
kleineren Leistungen auch kürzere Lichtbogen (10). Um dies zu
erreichen, kann man bei einer Veränderung des Stromsollwertes
(i1soll) gleichzeitig auch einen entsprechenden neuen Sollwert
für die Aussteuerung des Gleichrichters (5) vorgeben. Zu diesem
Zweck ist ein Funktionsgeber (9) vorgesehen, der anstelle des
Gleichrichter-Stellgrößensignals (α1ist) in Abhängigkeit vom
Stromsollwert (isoll) das Elektrodenregler-Führungsgrößensignal
(αsoll) vorgibt, wie in Fig. 1 gestrichelt angedeutet. Damit
ist es auch möglich, den Leistungsbereich zu vergrößern.
Fig. 2 zeigt mittels des Funktionsgebers (9) realisierte
Funktionen, entsprechend Kurven (K1-K6), welche das
Elektrodenregler-Führungsgrößensignal (αsoll) in elektrischen
Graden in Abhängigkeit vom Stromsollwert (isoll) in kA für
unterschiedliche Wirkfaktoren cosϕ (0,75-1,00) als Parameter
darstellen. Auf der Ordinate ist zusätzlich die dem
Wechselstromnetz (1) entnommene Wirkleistung (P) in MW
aufgetragen. Die zahlenmäßige Übereinstimmung mit dem
Elektrodenregler-Führungsgrößensignal (αsoll) ist rein
zufällig.
Das in Verbindung mit Fig. 2 dargestellte Beispiel bezieht sich
auf eine Anlage mit einer Wirkleistung (P) von 60 MW bei einem
Gleichstrom von 100 kA und einer installierten Blind- bzw.
Kompensationsleistung von 30 MVar. Die Anlage ist so ausgelegt,
daß sich bei 100 kA und einer Aussteuerung des Gleichrichters
(5) mit einem Gleichrichter-Stellgrößensignal (αist) von 35° am
einspeisenden Wechselstromnetz (1) ein Wirkfaktor cosϕ = 0,9
ergibt, entsprechend einem Arbeitspunkt (A). Eine gestrichelt
dargestellte Verbindungslinie (A-B) zeigt die Begrenzung für
eine minimale Gleichrichter-Aussteuerung. Ebenso können die
Kurven (K1) und (K6) für cosϕ = 0,75 und 1,0 als Begrenzung
betrachtet werden. Eine Kurve (C) entspricht einer Aussteuerung
des Gleichrichters (5), bei der eine konstante Blindleistung
vom Wechselstromnetz (1) gemäß Arbeitspunkt (A) bezogen wird;
sie ist demzufolge eine Grenzlinie für maximale
Netzblindleistung. Die Funktion αsoll = f(isoll) soll also in
dem so begrenzten Bereich liegen und vorzugsweise der Kurve
(K3) für cosϕ = 0,9 entsprechen.
Würde man die Aussteuerung von αsoll = 35° beibehalten und den
Strom sukzessive von 100 kA auf 60 kA verringern, so käme man
gemäß einer Wirkleistungskurve (P3) von einer Wirkleistung von
60 MW auf eine solche von 38 MW bei einem cosϕ ≈ 1. Dies sind
gut 60% der maximalen Leistung.
Wird αsoll = f(isoll) vorgegeben, wobei z. B. alle
Arbeitspunkte mit cosϕ = 0,9 gemäß der Kurve (K3) gefahren
werden, so benötigt man bei 50 kA einen Steuerwinkel (αsoll)
von 65° und erreicht damit eine Wirkleistung (P) von 15 MW
gemäß einer Wirkleistungskurve (P2), somit noch 25% der
maximalen Leistung. Eine weitere Wirkleistungskurve (P) gilt
für cos* = 0,95 (konstant).
Fig. 3 zeigt mittels Funktionsgeneratoren bzw. Funktionsgebern (25) und (25′)
realisierte Funktionen, wobei auf der Ordinate die Wirkleistung
(P) in MW und auf der Abszisse die Blindleistung (Q) in MVar
aufgetragen sind. Rechts außen und oben sind an dem Diagramm
die Werte für cosϕ von 0,2-0,95 angegeben, auf kreisförmigen
Bogenabschnitten um den Nullpunkt Stromwerte (i) in kA von
20 kA-120 kA und außen am 120 kA-Kreisbogenabschnitt Werte
für den Zündwinkel (α) in el. Grad von 15°-75° am Ende von
Kurven, die in Richtung des Koordinatenzentrums führen. Z. B.
für einen Arbeitspunkt (D) beträgt die Wirkleistung (P) 93 MW,
die Blindleistung (Q) 84 MVar, der Gleichstrom (i) 110 kA und
der Zündwinkel (α) 35°.
Gibt man dem Funktionsgenerator (25) eingangsseitig durch
Bedienungspersonal oder durch eine nicht dargestellte
übergeordnete Steuerung eine gewünschte Sollwirkleistung
(Psoll) und einen gewünschten Stromsollwert (isoll) vor, vgl.
Fig. 1, so stellt der Funktionsgenerator (25) ausgangsseitig
die gemäß Fig. 3 dazugehörigen Werte für die Sollblindleistung
(Qsoll) und für den Zündwinkelsollwert (α1ist) zur Verfügung.
Der Wert für die Sollblindleistung (Qsoll) wird einem
Blindleistungsregler (23) zugeführt und der Wert für den
Zündwinkelsollwert (α1soll) dem Funktionsgenerator (25′) und
den nichtnegierenden Eingängen der Summierer (17) und (17′) als
Sollwerte für die Elektrodenregler (18) und (18′) der
Elektrodenstränge (S1) und (S2).
Nichtnegierenden Eingängen eines Summierers (22) sind von nicht
dargestellten Blindleistungsdetektoren erfaßte Blindleistungen
(Q₁, Q₂) der Elektrodenstränge (S1, S2) und einem negierenden
Eingang eine Kompensationsblindleistung (Q₄) eines an das
Wechselstromnetz (1) angeschlossenen Kondensators oder einer
Kondensatorbank (4) zugeführt. Das Summensignal des Summierers
(22) ist dem Eingang des Blindleistungsreglers (23) zugeführt,
der ausgangsseitig eine Stellgröße (QR) an einen
nichtnegierenden Eingang eines Summierers (24) liefert. Einem
weiteren nichtnegierenden Eingang des Summierers (24) ist der
Wert der Blindleistung (Q₂) zugeführt; ausgangsseitig ist er
mit einem Eingang des Funktionsgenerators (25′) verbunden, der
die gleiche Funktionsschar wie der Funktionsgenerator (25)
generiert und ausgangsseitig einen Stromsollwert (i2soll) an
den Eingang eines Summierers (13′) sowie ggf. auf den Eingang
eines Funktionsgebers (9′) überträgt, der die gleiche Funktion
wie der Funktionsgeber (9) generiert. Dessen Ausgangssignal ist
der Zündwinkelsollwert (αsoll) der anstelle des
Zündwinkelsollwertes (α1soll) vom Ausgang des
Funktionsgenerators (25) einem nichtnegierenden Eingang eines
Summierers (17′) geliefert wird.
Dem Funktionsgenerator (25′) kann eingangsseitig anstelle des
Zündwinkelsollwertes (α1soll) der mit 0,5 multiplizierte Wert
des Stromsollwertes (isoll) über einen summierenden Verstärker
(26) mit einem Faktoreingang 0,5 geliefert werden. Der
Funktionsgenerator (25′) liefert dann ausgangsseitig einen
Zündwinkelsollwert (α2soll), der dem Summierer (17′) anstelle
des Zündwinkelsollwertes (α1soll) auf einem nichtnegierenden
Eingang zugeführt wird.
Wichtig ist, daß die Gesamtblindleistung der Anlage konstant
gehalten wird, um Flackererscheinungen zu vermeiden. Bei
konstanter Kompensationsblindleistung (Q₄) bedeutet dies, daß
die Summe Q₁ + Q₂ konstant sein muß.
Beim Elektrodenstrang (S1) wird nach Arbeitspunkten einer
vorgebbaren Sollgleichspannung und eines vorgebbaren
Stromsollwertes (i1soll) geregelt. Die resultierende
Blindleistung (Q₁) wird ermittelt. Abhängig vom gewählten
Arbeitspunkt und den bekannten Verhältnissen des
Wechselstromnetzes (1) wird eine Sollblindleistung (Qsoll) über
den Funktionsgenerator (25) vorgegeben und die gewünschte
Blindleistung (Q₂) des Elektrodenstranges (S2) ermittelt. Aus
den bekannten Anlagenparametern können die Steuergrößen:
Zündwinkelsollwert α2soll = α1soll und Abstand (d) zwischen
Kathode (7) und Schmelzbad (11) berechnet werden, die
erforderlich sind, um die gewünschte Blindleistung (Qsoll) zu
erzeugen. Dabei wird der gewünschte Arbeitspunkt des
Stromsollwertes (isoll) als 2. Stützwert herangezogen. Um
Prozeßeinflüsse des Elektrodenstranges (S2) zu reduzieren, wird
die tatsächliche Blindleistung (Q₂) ermittelt und dem
Elektrodenregler (18′) zur Korrektur zurückgeführt. Hierbei
werden die Induktivitäten des Elektrodenstranges (S2) zur
Blindleistungskompensation verwendet.
Beide Kathoden (7) und (7′) schmelzen im Schmelzbetrieb
nichtdargestellten Schrott im Gleichstromlichtbogenofen (8) und
erzeugen dabei eine bestimmte Blindleistung Q₁ + Q₂. An der
Kathode (7) bricht Schrott ein und verkürzt dadurch plötzlich
den Lichtbogen (10). Die Stromregelung hält den Gleichstrom
(i1ist) konstant und verändert das Gleichrichter-
Stellgrößensignal (α1ist) entsprechend. Zu diesem Zeitpunkt
kann bereits die resultierende Blindleistungsschwankung
berechnet werden. Basierend auf dem aktuellen Arbeitspunkt an
der Kathode (7′) kann berechnet werden, welcher neue
Arbeitspunkt hier eingestellt werden muß, um eine
Blindleistungsänderung entgegengesetzten Vorzeichens zu
erzeugen, so daß die Blindleistungssumme konstant bleibt.
Es versteht sich, daß der Gleichstromlichtbogenofen (8) auch
mit mehr als zwei Kathoden (7, 7′) betrieben werden kann.
Wenigstens ein Elektrodenstrang (S1, S2) wird zur
Blindleistungkompensation herangezogen.
Bezugszeichenliste
1 Wechselstromnetz
2, 2′ Ofentransformatoren
3, 3′ Stromwandler
4 Kondensator, Kondensatorbank
5, 5′ Gleichrichter
6, 6′ Drosselspulen
7, 7′ Elektroden, Kathoden
8 Gleichstromlichtbogenofen, Last
9, 9′ Funktionsgeber
10, 10′ Lichtbögen
11 Schmelze, Schmelzbad
12, 12′ Elektroden, Anoden
13, 26 summierende Verstärker
14, 14′ Stromregler
15, 15′ Zündimpulswandler
16, 16′ Bandpaßfilter
13′, 17, 17′, 22, 24 Summierer
18, 18′ Elektrodenregler
19, 19′ Ventilverstärker
20, 20′ Ventile
21, 21′ Elektrodenverstelleinrichtungen
23 Blindleistungsregler
25, 25′ Funktionsgeneratoren
A-D Arbeitspunkte
d Abstand der Elektrode 7 bzw. 7′ von der Oberfläche der Schmelze 11
i Gleichstrom
i1ist, i2ist Stromistwerte von S1 bzw. S2, Stromstärke
isoll Stromsollwert der Summe von S1 und S2, Sollstromstärke
i1soll, i2soll Stromsollwerte von S1 bzw. S2
K1-K6 Kurven
P Wirkleistung
Psoll Sollwirkleistung der Summe von S1 und S2
P1-P3 Wirkleistungskurven
Q Blindleistung
QR Stellgröße von 23
Qsoll Sollblindleistung der Summe von S1 und S2, Blindleistungssollwert
Q₁, Q₂ Blindleistung von S1 bzw. S2
Q₄ Kompensationsblindleistung von 4
S1, S2 Elektrodenstränge zu 7 bzw. 7′
α Zündwinkel
α1ist, α2ist Zündwinkelistwerte, Gleichrichter- Stellgrößensignale für 5 bzw. 5′
α1soll Zündwinkelsollwerte in el. Grad
α1soll, α2soll Zündwinkelsollwerte für 5 bzw. 5′ in el. Grad, Elektrodenregler-Führungsgrößensignale
cosϕ Wirkfaktor
2, 2′ Ofentransformatoren
3, 3′ Stromwandler
4 Kondensator, Kondensatorbank
5, 5′ Gleichrichter
6, 6′ Drosselspulen
7, 7′ Elektroden, Kathoden
8 Gleichstromlichtbogenofen, Last
9, 9′ Funktionsgeber
10, 10′ Lichtbögen
11 Schmelze, Schmelzbad
12, 12′ Elektroden, Anoden
13, 26 summierende Verstärker
14, 14′ Stromregler
15, 15′ Zündimpulswandler
16, 16′ Bandpaßfilter
13′, 17, 17′, 22, 24 Summierer
18, 18′ Elektrodenregler
19, 19′ Ventilverstärker
20, 20′ Ventile
21, 21′ Elektrodenverstelleinrichtungen
23 Blindleistungsregler
25, 25′ Funktionsgeneratoren
A-D Arbeitspunkte
d Abstand der Elektrode 7 bzw. 7′ von der Oberfläche der Schmelze 11
i Gleichstrom
i1ist, i2ist Stromistwerte von S1 bzw. S2, Stromstärke
isoll Stromsollwert der Summe von S1 und S2, Sollstromstärke
i1soll, i2soll Stromsollwerte von S1 bzw. S2
K1-K6 Kurven
P Wirkleistung
Psoll Sollwirkleistung der Summe von S1 und S2
P1-P3 Wirkleistungskurven
Q Blindleistung
QR Stellgröße von 23
Qsoll Sollblindleistung der Summe von S1 und S2, Blindleistungssollwert
Q₁, Q₂ Blindleistung von S1 bzw. S2
Q₄ Kompensationsblindleistung von 4
S1, S2 Elektrodenstränge zu 7 bzw. 7′
α Zündwinkel
α1ist, α2ist Zündwinkelistwerte, Gleichrichter- Stellgrößensignale für 5 bzw. 5′
α1soll Zündwinkelsollwerte in el. Grad
α1soll, α2soll Zündwinkelsollwerte für 5 bzw. 5′ in el. Grad, Elektrodenregler-Führungsgrößensignale
cosϕ Wirkfaktor
Claims (4)
1. Verfahren zur Stabilisierung eines Wechselstromnetzes (1)
gegen Blindleistungsschwankungen mindestens einer elektrischen
Last (8)
- a) wobei ein durch diese Last (8) fließender Strom (i1ist, i2ist) mittels eines Stromreglers (14, 14′) in einem Stromregelkreis, der diese Last (8) als Regelstrecke enthält, durch mindestens einen Stromrichter (5, 5′) auf einen vorgebbaren Stromsollwert (isoll) geregelt wird,
- b) wobei eine durch diese Last (8) hervorgerufene Blindleistung (Q₁, Q₂) mittels eines Blindleistungsreglers (23) in einem Blindleistungsregelkreis, der diese Last (8) als Regelstrecke enthält, auf einen vorgebbaren Blindleistungssollwert (Qsoll) geregelt wird, dadurch gekennzeichnet,
- c) daß der Strom (i1ist, i2ist) durch diese Last (8) über mindestens zwei Stromregelkreise, welche diese Last (8) als Regelstrecke enthalten, auf einen vorgebbaren Stromsollwert (isoll) geregelt wird,
- d) daß mindestens einer dieser Stromregelkreise unabhängig von der Blindleistung (Q₁, Q₂) dieser Last (8) und
- e) daß mindestens ein anderer dieser Stromregelkreise abhängig von der Blindleistung (Q₁, Q₂) dieser Last (8) geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Last (8) ein
Gleichstrom-Lichtbogenofen ist, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Abstand (d) einer beweglichen Elektrode (7′) des
Gleichstrom-Lichtbogenofens (8) zur Oberfläche eines
Schmelzbades (11) dieses Gleichstrom-Lichtbogenofens (8) in
Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Blindleistungsreglers
(23) geregelt wird.
3. Blindleistungskompensationseinrichtung
- a) mit mindestens einer elektrischen Last (8), die Blindleistungsschwankungen hervorruft,
- b) die über mindestens einen ersten Stromrichter (5, 5′) mit einem die Last (8) speisenden Wechselstromnetz (1) in Wirkverbindung steht,
- c) mit einem Stromregler (14, 14′), der ausgangsseitig mit dem mindestens einen ersten Stromrichter (5, 5′) in Steuerverbindung steht, und
- d) mit einem Blindleistungsregler (23), der ausgangsseitig mit einer den Stromrichter (5, 5′) umfassenden Blindleistungskompensationseinrichtung in Steuerverbindung steht, dadurch gekennzeichnet,
- e) daß mindestens zwei Stromregelstrecken mit je einem Stromregler (14, 14′) die Last (8) als Stellglied enthalten,
- f) daß mindestens einer dieser Stromregler (14) nicht mit dem Blindleistungsregler (23) in Wirkverbindung steht und
- g) daß mindestens ein anderer dieser Stromregler (14′) eingangseitig mit dem Blindleistungsregler (23) in Wirkverbindung steht.
4. Blindleistungskompensationseinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
- a) daß die Last (8) ein Gleichstrom-Lichtbogenofen mit mindestens zwei beweglichen Elektroden (7, 7′) ist,
- b) daß für jede bewegliche Elektrode (7, 7′) eine separate Elektrodenverstelleinrichtung (21) vorgesehen ist,
- c) welche eingangsseitig mit je einem Elektrodenregler (18, 18′) in Steuerverbindung steht und
- d) daß mindestens einer dieser Elektrodenregler (18′) eingangseitig mit dem Blindleistungsregler (23) in Wirkverbindung steht.
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19623540A DE19623540C1 (de) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | Verfahren zur Stabilisierung eines Wechselstromnetzes gegen Blindleistungsschwankungen und Blindleistungskompensationseinrichtung |
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ZA9704825A ZA974825B (en) | 1996-06-13 | 1997-06-02 | Method for stabilizing an AC system against reactive-load fluctuations, and a power-factor correction device. |
AU24740/97A AU2474097A (en) | 1996-06-13 | 1997-06-05 | Method for stabilising an AC system against reactive-load fluctuations, and a power-factor correction device |
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