[发明专利]用于非线性的、在时间上改变的负载的电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于非线性的、在时间上改变的负载的电源装置，

-其中电源装置具有带有多个相的供电系统，

-其中在供电系统的这些相上连接了非线性的、在时间上改变的负载和无功补偿器，

-其中无功补偿器设计为具有多个支线的多电平变换器，

-其中多电平变换器的这些支线一方面与供电系统的这些相中的各一个彼此连接，并且另一方面在公共星形节点上彼此连接。

背景技术

例如三相电电弧炉的非线性的、在时间上改变的负载可以明显地引起了电网反作用，特别是所谓的闪烁。基于该原因，用于非线性的、在时间上改变的负载的供电设备通常具有无功补偿器。无功补偿器与非线性的、在时间上改变的负载并联。在最简单的情况下，无功补偿器可以设计为所谓的TCR（thyristor controlled reactor），例如参见EP0847612B1。

开头所述类型的电源装置例如由DE102008049610A1和EP2202 863A1已知。

在现有技术中尽管明显涉及多电平变换器可替代地可以在星形或角形连接（Dreieckschaltung）中连接供电系统的这些相。然而在实际情况中，多电平变换器持续地在角形连接中连接供电系统的这些相。基于此原因，多电平变换器在确定的时间点必须通过其支线吸收能量，并且同时经过其另一个支线输出能量。这-不仅在角形连接中也在星形电路中-会非常迅速地导致超过允许的电压极限，其引起对多电平变换器的闭锁。

然而在将多电平变换器连接在角形连接中时已知的是，电压极限由此来接通，即在多电平变换器的支线构成的电路内部产生相应的电流，其维持在运行的范畴中形成的电压。这样的零电流在星形电路中可能是有问题的。

此外已知的是，在多电平变换器的内部设置高频驱动的交流电压电路，其将多电平变换器的所有支线的所有模块的单个的直流电压电路彼此连接。在该设计中经过直流电压-交流电压转换包括后接的交流电压-直流电压转换来实现能量交换。多电平变换器的设计不仅可在角形连接中而且可在星形电路中应用。然而多电平变换器的该设计在此情况下非常复杂。此外每个时间单位的可能的能量传输相对较低。

发明内容

本发明的目的在于，这样设计一种开头所述类型的电源装置，即多电平变换器能以简单的方式运行安全地被驱动。

该目的通过具有权利要求1的特征的电源装置来实现。根据本发明的电源装置的有利的设计是从属权利要求2至11的内容。

根据本发明提出，由此设计一种开头所述类型的电源装置，即

-多电平变换器的公共星形节点与连接在供电系统的这些相上的另一个装置的星形节点连接，从而使公共星形节点不仅通过多电平变换器的这些支线而且通过另一个装置与供电系统的这些相连接，并且

-这样设计经过另一个装置的连接，即在供电系统的供电零序系统方面存在多电平变换器的公共星形节点与供电系统的这些相的低欧姆连接，并且在供电系统的供电正序系统和供电系统的供电负序系统的方面存在多电平变换器的公共星形节点与供电系统的这些相的高欧姆连接。

在根据本发明的电源装置的可能的第一设计中提出，另一个装置设计为之字形绕组。

通常电源装置具有电网变压器，供电系统的这些相能通过电网变压器供给电能。在此情况下，之字形绕组可替代地作为次级绕组装入电网变压器中，或者设计为与电网变压器不同的之字形变压器。当新制造电源装置时，首先提到的设计是特别有利的。当存在的电源装置应被改造为根据本发明的电源装置时，则也可实现后面提到的设计。

如果将之字形变压器设计为与电网变压器不同的之字形变压器，则电网变压器的和之字形变压器的星形节点中的至少一个是非接地的。

电源装置通常具有滤波电路，经过滤波电路能过滤负载电流和变换器电流的谐波。滤波电路在此情况下具有多个支线，这些支线一方面与供电系统的这些相中的各一个彼此连接，并且另一方面在滤波电路的公共星形节点上彼此连接。可能的是，另一个装置与滤波电路相同。在此情况下不需要之字形绕组。

在将滤波电路用作另一个装置时，在滤波电路的公共星形节点和多电平变换器的公共星形节点之间优选地布置有扼流圈。特别可以这样确定扼流圈的大小，即扼流圈和滤波电路的组合的阻抗为零。

通常电源装置具有至少一个另外的滤波电路，经过该另外的滤波电路同样能过滤负载电流和变换器电流的谐波。

供电系统的相的数量可以根据要求确定。通常存在三个相。

附图说明