4. Fremdgeführte Stromrichter - FB E+I: Home

4.2 Netzrückwirkungen
Unter Netzrückwirkungen von Stromrichtern versteht man den Einfluss ihrer Blindleistung und
ihrer Stromoberschwingungen auf das elektrische Netz. Hierdurch wird die Spannung gesenkt
bzw. verzerrt.
Induktive Blindleistung entsteht, wenn infolge der Phasenanschnittsteuerung des Stromrichters
die erste Harmonische des Netzstromes gegenüber der zugeordneten Strangspannung nacheilt. Im
ungesteuerten Bereich (α = 0) entsteht induktive Blindleistung beim Kommutierungsvorgang
durch den verzögerten Stromübergang von einem Ventil auf das andere. Im gesteuerten Betrieb
(α > 0) wird die Phasenverschiebung um den Steuerwinkel α vergrößert und damit die vom
Stromrichter aufgenommene Blindleistung erhöht.
Nach ihrer Entstehung bezeichnet man diese Grundschwingungsblindleistung Q 1 als Kommutierungs-
bzw. Steuerblindleistung. Wird der geringe Magnetisierungsstrom des Stromrichtertransformators
vernachlässigt, so gilt für vollgesteuerte Schaltungen ohne Freilaufdiode (M3, B2,
B6):
Q1
2u + sin2α
- sin[ 2 ⋅ ( α + u)
]
= sinϕ1
=
(4.44)
S1
4 ⋅[ cosα
- cos( α + u)
]
Für den ungesteuerten Betrieb mit dem Steuerwinkel α = 0 und dem Überlappungswinkel u = u 0
gilt:
⎛ Q1
⎞ 2u0
- sin2u0
⎜
S
⎟ =
(4.45)
⎝ 1 ⎠ 4 ⋅ ( 1- cosu )
α = 0
0
S 1 = Scheinleistung des Stromrichters für die Grundschwingung
Häufig beträgt der Überlappungswinkel u 0 nur wenige Grad, so dass die Kommutierungsblindleistung
vernachlässigt werden kann (u = 0). Aus Gl. (4.44) erhält man:
⎛ Q ⎞
⎜
1 ⎟ = sinα
(4.46)
⎝ S1
⎠u
= 0
Für den Grundschwingungsverschiebungsfaktor cosφ 1 gilt:
( α + u)
P Q cos cos
cos
1-
1 α +
ϕ 1 = = ≈
(4.47)
S
2
S
2
1
1
2
Unter Berücksichtigung der Gln. (4.46 und 4.47) ergibt sich die Ortskurve der bezogenen Blindleistung.
Diese Ortskurve stellt näherungsweise einen Halbkreis dar.
( ) 2
Q1
Q1
⎛ cosα + cos α + u ⎞
≈ = 1- ⎜
⎟
(4.48)
S1
Udi
⋅ Id
⎝ 2 ⎠
Die erreichbaren Anfangswerte im Gleich- und Wechselrichterbetrieb sind von der Anfangsüberlappung
u 0 abhängig.
Grundschwingungsblindleistung
in Abhängigkeit von der
Gleichspannung für vollgesteuerte
Schaltungen (M3, B6)
40°
20° 30°
10°
0°
-1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
G. Schenke, 12.2006 Leistungselektronik FB Technik, Abt. E+I 52
γ
Q 1
0,8
U di· I d 0,6
0,4
0,2
Anfangsüberlappung u 0 = 0°; 10°; 20°; 30°; 40°
U dα
U di
40°
30°
20°
10°
0°