(57)【要約】それぞれ複数の６パルス電力変換器ブリッジ１９、２０、２１、２２を有し直流電流線路８a、８b、９a、９bを介して互いに結合された変換装置６、７を備え、交流電圧網２、３間に電力を伝送するための装置２９であって、同じ変換装置６、７の６パルス電力変換器ブリッジ１９、２０、２１、２２は異なる移相を持ったインダクタンス４、５を介してそれぞれ変換装置６、７に所属する交流電圧網２、３に接続可能であり、また６パルス電力変換器ブリッジ１９、２０、２１、２２の電力変換器素子２８をトリガするため制御ユニットが設けられた装置をより安いコストで提供するため、変換装置６、７は複数の直流電流回路３０、３１を介して互いに結合され、その際各直流電流回路は少なくとも交流電圧網２、３から直流的に分離されていることが提案される。
2008533958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ複数の６パルス電力変換器ブリッジ（１９、２０、２１、２２）を有し直流電流線路（８a、８b、９a、９b）を介して互いに結合された変換装置（６、７）を備え、交流電圧網（２、３）間に電力を伝送するための装置（２９）であって、同じ変換装置（６、７）の６パルス電力変換器ブリッジ（１９、２０、２１、２２）は異なる移相を持ったインダクタンス（４、５）を介してそれぞれ変換装置（６、７）に所属する交流電圧網（２、３）に接続可能であり、また６パルス電力変換器ブリッジ（１９、２０、２１、２２）の電力変換器素子（２８）をトリガするため制御ユニットが設けられているものにおいて、変換装置（６、７）は複数の直流電流回路（３０、３１）を介して互いに結合され、各直流電流回路は少なくとも交流電圧網（２、３）から直流的に分離されていることを特徴とする電力伝送装置（２９）。
【請求項２】
第１の直流電流回路（３０）及びそれに結合されたインダクタンス（４、５）は、第２の直流電流回路（３１）及びそれに結合されたインダクタンス（４、５）に対し対称に構成されていることを特徴とする請求項１記載の装置（２９）。
【請求項３】
直流電流回路（３０、３１）にはインダクタンス（４、５）の接地を介してそれぞれ基準電位が与えられていることを特徴とする請求項１又は２記載の装置（２９）。
【請求項４】
第１の変換装置（６）の各６パルス電力変換器ブリッジ（１９、２０）は固有の直流電流回路（３０）を介して第２の変換装置（７）の所属する第１の６パルス電力変換器ブリッジ（２１）と結合され、その結果各直流電流回路（３０、３１）中に２つの６パルス電力変換器ブリッジ（１９、２０、２１、２２）が配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の装置（２９）。
【請求項５】
インダクタンスが変圧器（４、５）であり、その変圧器はそれぞれ変換装置（６、７）に所属し、それぞれ所属の交流電圧網（２、３）と結合可能な多相の一次巻線（１３、１４）及びそれぞれ６パルス電力変換器ブリッジ（１９、２０、２１、２２）と結合された複数の多相の二次巻線（１５、１６、１７，１８）を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置（２９）。
【請求項６】
一次巻線（１３、１４）の相及び第１の二次巻線（１６、１７）の相はそれぞれ互いに星形結線に結合され、第２の二次巻線（１５、１８）の相はそれぞれ互いに三角結線に結合されていることを特徴とする請求項５記載の装置（２９）。
【請求項７】
相が互いに星形結線に結合された第１の変圧器（４）の二次巻線（１６）と結合されている第１の変換装置（６）の６パルス電力変換器ブリッジ（２０）が、直流電流側で第２の変換装置（７）の６パルス電力変換器ブリッジ（２２）と結合され、第２の変換装置（７）の６パルス電力変換器ブリッジ（２２）は相が互いに三角結線に結合されている第２の変圧器（５）の二次巻線と交流側で結合されていることを特徴とする請求項６記載の装置（２９）。
【請求項８】
変換装置（６、７）に所属するインダクタンス（４、５、３３a、３３b）がそれぞれ変圧器（４、５）及び所属の交流電流網の相の数に依存する数のリアクトル（３３a、３３b）を含み、その際第１の変換装置（６）の第１の６パルス電力変換器ブリッジ（２０）は第１のリアクトル（３３a）を介して、また第１の変換装置（６）の第２の６パルス電力変換器ブリッジ（１９）は第１の変圧器（４）を介して第１の交流電圧網（２）に接続可能であり、その際一次巻線（１３）の相は接地された星形結線に互いに結合されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置（２９）。
【請求項９】
第１の変換装置（６）の第１の６パルス電力変換器ブリッジ（２０）は第２の変換装置（７）の第１の６パルス電力変換器ブリッジ（２２）と、また第１の変換装置（６）の第２の６パルス電力変換器ブリッジ（１９）は第２の変換装置（７）の第２の６パルス電力変換器ブリッジ（２１）と結合され、その際第２の変換装置（７）の第１の６パルス電力変換器ブリッジ（２２）は第２の変圧器（５）を介して、また第２の変換装置（７）の第２の６パルス電力変換器ブリッジ（２１）は第２のリアクトル（３３b）を介して第２の交流電圧網（３）と結合可能であり、その際第２の変圧器（５）の一次巻線（３４）の相は接地された星形結線に互いに結合されていることを特徴とする請求項８記載の装置（２９）。
【請求項１０】
各リアクトル（３３a、３３b）はそれぞれ所属の変圧器（４、５）の接地された一次巻線（１３、１４）の相のタップ（３２、３４）と結合されていることを特徴とする請求項８又は９記載の装置（２９）。
【請求項１１】
インダクタンスが二次巻線（１６、１７）を有する変圧器（４、５）を備え、その相は接地された星形結線で互いに結合されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の装置（２９）。
【請求項１２】
各直流電流回路（３０、３１）が少なくとも１つの平滑リアクトル線路（１２）を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の装置（２９）。
【請求項１３】
変換の際に生じる調波振動を交流側で抑制するためのフィルタ手段（２７）を有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の装置（２９）。
【請求項１４】
電力変換器素子がサイリスタ素子（２８）であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の装置（２９）。
【請求項１５】
直流電流線路（８a、８b、９a、９b）が５０kmより短い長さを有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の装置（２９）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電流線路を介して互いに結合されそれぞれ複数の６パルス電力変換器ブリッジを有する変換装置を備え、交流電圧網間に電力を伝送するための装置に関する。その際同じ変換装置の６パルス電力変換器ブリッジは、異なる移相を有するインダクタンスを介して変換装置にそれぞれ所属する交流電圧網に接続可能であり、また６パルス電力変換器ブリッジの電力変換器素子をトリガするための制御ユニットが設けられている。
【０００２】
このような装置は例えば独国特許第3342210 C2号明細書、独国特許第69621697 T2号明細書又は独国特許第69508625 T2号明細書から既に知られており、例えば図１に従来技術として示されている。そこに示される装置１は、それぞれ３つの相２a、２b及び２c並びに３a、３b及び３cを有する交流電圧網２及び３間に電力を伝送するために設けられている。交流電圧網２及び３はインダクタンス４もしくは５を介してそれぞれ所属の変換装置６ないし７に接続されており、変換装置６、７は直流電圧線路８及び９を介して相互に接続されている。変換装置６及び７並びに直流電圧線路８及び９によって双極性の直列電圧回路１０が形成され、この直列電圧回路は接地場所１１で接地されている。直列電圧回路１０内にはさらに直流電圧を平滑にするため平滑リアクトル１２が設けられている。変換装置６もしくは７はインダクタンス４及び５を介してそれぞれ所属の交流電圧網２もしくは３に接続され、これらのインダクタンスは図示の実施例では変圧器４及び５として構成され、これらの変圧器はそれぞれ三相一次巻線１３及び１４並びにそれぞれ２つの三相二次巻線１５及び１６並びに１７及び１８を備えている。その際、図１において符号１５で示されている二次巻線の相は互いに星形結線に結合され、一方二次巻線１６の相は互いに三角結線に結合されている。交流電圧を伝送する場合には、このようにして二次巻線１５及び１６間に30度の位相差が生じる。二次巻線１５は三相の６パルス電力変換器ブリッジ１９と接続され、この電力変換器ブリッジはパワー半導体素子を有する6個の電力変換器から構成され、その構造及び相互接続については当業者のよく知るところであり、したがってここではそれについて立ち入って述べる必要はない。相応して、二次巻線１６は６パルス電力変換器ブリッジ２０と結合され、二次巻線１７は６パルス電力変換器ブリッジ２１と結合され、また二次巻線１８は６パルス電力変換器ブリッジ２２と結合されている。二次巻線をそれぞれ所属の６パルス電力変換器ブリッジと結合するために、三相の接続線２３、２４、２５及び２６が用いられる。変換装置６の６パルス電力変換器ブリッジ及び変換装置７の６パルス電力変換器ブリッジ２１及び２２は、それぞれ互いに直列に接続されている。６パルス電力変換器ブリッジ１９、２０の交流側入力における上述の30度の移相及びその直列接続に基づいて、いわゆる１２パルス電力変換器が形成されるが、ただ念のため、対応する直列接続及び対応する移相は変換装置７の６パルス電力変換器ブリッジ２１及び２２間にも成立することを指摘しておく。
【０００３】
変換装置において生じる擾乱電流は、知られたやり方で、交流側で負荷に並列に接続されたフィルタ手段２７によって抑制される。
【０００４】
半導体整流素子２８からなる６パルス電力変換器ブリッジ１９、２０、２１及び２２を制御するため、図１には図示されていない制御ユニットが設けられている。電力変換器ブリッジ１９及び２０もしくは２１及び２２間の移相に基づいて、半導体整流素子２８をトリガするために交流電流の一周期において１２個のトリガパルス、即ち整流素子ごとに１パルスが必要である。この理由から、変換装置６又は７は１２パルス変換装置ともいわれる。パルスは互いに30°の間隔を持っている。１２パルス変換装置の、６パルス電力変換器ブリッジのみからなる６パルス変換装置に対する大きな利点は、電流の基本振動の第５及び第７の調波振動の形で変換装置において生じる電流擾乱が相互に消されることにある。変換によって誘発される他の調波振動は、第５及び第７の調波振動に比し簡単にフィルタによって消すことができるから、１２パルス装置は６パルス変換に比しコスト的有利さを有する。
【０００５】
しかしながら、既に知られている１２パルス変換装置には、組み込まれたインダクタンスに著しくコストがかかるという欠点が伴う。何故ならこれらのインダクタンスはさらに付け加わった負荷にさらされるからである。その高められた負荷は、接続線２３、２４、２５及び２６を介してそれぞれの６パルス電力変換器ブリッジと結合されているインダクタンスの二次巻線にかかる高い直流電圧成分に起因する。
【０００６】
本発明の課題は、それ故、冒頭に述べた装置をより安いコストで提供することにある。
【０００７】
本発明によればこの課題は、変換装置が複数の直流電流回路を介して互いに結合され、その際各直流電流回路は少なくとも交流電圧網から直流的に分離されていることによって解決される。
【０００８】
本発明によれば、それぞれ１つの交流電圧網に属する変換装置が直流電流側で複数の直流電流回路を介して互いに結合される。このことは先ず、６パルス電力変換器が付加された直流電圧線路を介して互いに結合されなければならないという欠点を伴う。しかしながら、分離された直流電圧回路を介しての結合は、変換装置をそれぞれ所属の交流電圧網に連結する際の幅広い構成可能性を可能にする。言い換えれば、変換装置をそれぞれ所属の交流電圧網と結合するのに使用するインダクタンスの構成可能性が拡大され、その結果インダクタンスの合目的な構成によってそのコストが著しく減ぜられる。その際各直流電流回路は、互いに結合される交流電圧網を直流的に分離するため少なくとも１つの電磁的、従って誘導性又は容量性の、結合を有する。直流的分離によって、１つの交流電圧網から他の交流電圧網への高周波擾乱の伝送は回避される。例えば米国特許第5414612号明細書に記載されている費用のかかる付加のフィルタは、本発明に従えば回避することができ、その結果このことによってもコストを節減することができる。本発明に従えば１２パルス変換装置が保持され、その際加わる交流電圧の１周期に１２個のトリガパルスが電力変換器素子のトリガのために生ぜしめられる。既に従来技術と関連して述べたように、６パルス変換の場合には交流電圧のフィルタリングに対する費用を増すことでしか排除できない電流の第５及び第７調波振動の抹消が１２パルス変換においては得られる。さらに、１２パルス電力変換器によって、より高い電力を交流電圧網間で伝送することができる。
【０００９】
第１の直流電流回路及びそれと結合されたインダクタンスは、第２の直流電流回路及びそれと結合されたインダクタンスに対し対称に構成されるのが有利である。直流電流回路とこれに所属するインダクタンスとからなる配置の対称的な構成によって、異なる直流電流回路を介して伝送される電力を一緒にする場合の補助手段が不必要となり、その結果コストの上昇が回避される。
【００１０】
有利な実施例に従えば、直流電流回路にはインダクタンスの接地を介して基準電位が与えられる。この有利な発展形態に従えば、接地はもはや直流電流回路内ではなく、各変換装置に関して交流側で行われる。インダクタンスの接地によって、そのコストをさらに下げることができる。その際以下に説明するように種々の可能性及び発展形態が存在する。
【００１１】
さらに本発明の枠組みにおいて、第１の変換装置の各６パルス電力変換器ブリッジが、固有の直流電流回路を介して第２の変換装置の所属の６パルス電力変換器ブリッジと結合され、その結果各直流電流回路に２つの６パルス電力変換器ブリッジが配置されるのが目的にかなっている。この本発明の有利な実施例に従えば、各６パルス電力変換器ブリッジの両接続端子は、直流電流線路を介して他の変換装置の６パルス電力変換器ブリッジのそれぞれ接続端子と接続される。直流電流回路内における電力変換器ブリッジの直列接続は、本発明のこの発展形態に従えば可能でない。
【００１２】
インダクタンスが変圧器であるのが目的にかなっており、この変圧器は、それぞれ１つの変換装置に所属し、それぞれ所属の交流電圧網と結合可能な多相の１つの一次巻線及びそれぞれ６パルス電力変換器ブリッジと結合された多相の複数の二次巻線を有する。そのような１より多い二次巻線を有する変圧器はコストはかかる。特に高い伝送性能に作られた変圧器は単相に構成することができ、その際変圧器は変圧器の外側で巻線の相の相互接続のためにそれぞれ複数の引き込み部を有し、この引き込み部に高圧屋外線路が接続可能であり、またこの引き込み部は高圧導体を他の絶縁媒体内へ導く。
【００１３】
これに関する発展形態に従えば、一次巻線の相と二次巻線の１つの巻線の相とはそれぞれ互いに星形結線に結合され、その際第２の二次巻線の相は互いに三角結線に結合されている。二次巻線のこの目的にかなったそして異なる相互接続によって、各変換装置の６パルス電力変換器ブリッジの各交流側端子間の１２パルス変換に対し典型的な位相差が準備される。この位相差は３０度の大きさが目的にかなっており、その結果各変換装置の１２の半導体整流素子を適切にトリガするためには交流電流の１周期に１２のトリガパルスが必要である。トリガパルスは本発明に従えば制御ユニットによって準備され、そのような制御ユニットは知られており、それ故ここで立ち入る必要はない。
【００１４】
相が互いに星形結線に結合された第１の変圧器の二次巻線と結合されている第１の変換装置の６パルス電力変換器ブリッジは、直流側で第２の変換装置の６パルス電力変換器ブリッジと結合され、その６パルス電力変換器ブリッジは交流側で第２の変圧器の二次巻線と結合され、第２の変圧器の二次巻線の相は互いに三角結線に結合されている。装置のこの接続配置によって変圧器をインダクタンスとしてもっぱら使用することが可能となり、その際同時に直流電流回路とそれに所属する変圧器の二次巻線との対称性の構成が可能となる。その際対称性は、第１の変換装置の６パルス電力変換器ブリッジがその相の三角結線を有し、一方同じ変圧器の他の二次巻線は第１の変換装置の他の６パルス電力変換器ブリッジと結合されることによって作られる。三角結線により結合された６パルス電力変換器ブリッジは、相が星形結線を有する他の変圧器の二次巻線に接続された６パルス電力変換器ブリッジと直流側で結合されている。これに対し、相が互いに星形結線に結合された第１の変圧器の二次巻線と結合された第１の変換装置の６パルス電力変換器ブリッジは、相が三角結線に配置された第２の変圧器の二次巻線と直流的に結合された６パルス電力変換器ブリッジと直流側で結合されている。その際、中性点を形成する二次巻線はそれぞれ接地されている。既に述べたように、特に伝送すべき電力が高い場合には、高圧直流送電変圧器は単相に形成するのが通常である。それ故単相の変圧器は通例、高圧架空線路の接続のために３つの引き出し部を持っている。相の相互接続は変圧器ハウジングの外部で行われる。中性点が接地される場合には、このことは各相に対し単相の変圧器の引き出し部の少なくとも１つに影響を及ぼす。これらの引き出し部は接地電位が加わるため、著しくより安いコストで形成することができる。
【００１５】
これとは異なる実施例に従えば、変換装置に所属するインダクタンスはそれぞれ変圧器と所属の交流電圧網の相の数に依存する数のリアクトルとを含み、その際第１の変換装置の第１の６パルス電力変換器ブリッジは第１のリアクトルを介して、また第１の変換装置の第２の６パルス電力変換器ブリッジは第１の変圧器を介して第１の交流電圧網に接続可能であり、その際第１の変圧器の一次巻線の相は接地された星形結線で互いに結合され、その二次巻線は三角結線を有する。この実施例に従えば、相の異なる相互接続を有する２つの二次巻線を利用し得る変圧器を用いることは、コスト上の理由から放棄される。その代わりに、一次巻線と二次巻線とを有する通常の変圧器が投入される。一次巻線は本発明による装置を運転する場合、所属の交流電圧網と直流的に結合され、その際一次巻線は接地された中性点を有する。この変圧器の二次巻線は、第１の変換装置の第１の６パルス電力変換器ブリッジと結合されている。これに対し、この変換装置の第２の６パルス電力変換器ブリッジはリアクトルを介して交流電圧網と直流的に結合され、その際、第２の変換装置ブリッジの直流的結合を介しての変圧器の一次巻線の接地を介して、直流電流回路の電位に対する基準点が準備され、この直流電流回路内に第１の変換装置の第２の６パルス電力変換器ブリッジが配置されている。２つ又はそれ以上の二次巻線及び異なる相互接続を持った変圧器の代わりにリアクトルを使用することは、本質的にコストが安く、したがって全装置の経済性に効果を及ぼす。
【００１６】
このことに関して有利な発展形態に従えば、第１の変換装置の第１の６パルス電力変換器ブリッジは第２の変換装置の第１の６パルス電力変換器ブリッジと結合され、第１の変換装置の第２の６パルス電力変換器ブリッジは第２の変換装置の第２の６パルス電力変換器ブリッジと結合され、その際第２の変換装置の第１の６パルス電力変換器ブリッジは第２の変圧器を介して、また第２の変換装置の第２の６パルス電力変換器ブリッジは第２のリアクトルを介して、第２の交流電流網と接続可能であり、その際第２の変圧器の一次巻線の相は接地された星形結線に互いに結合されている。このようにして、それぞれ直流電流回路と直流電流回路に属するインダクタンスとからなり、直流電流回路を介して運転において各交流電圧網と結合される対称配置が形成される。各配置の電位の基準点は、各変圧器の一次巻線の接地を介して確定される。第１の変圧器と第１のリアクトルとの間の位相変位の差が、第２の変圧器と第２のリアクトルとの間の位相変位の差に等しいのが目的にかなっている。
【００１７】
これに関して目的にかなう発展形態においては、各リアクトルはそれぞれ所属の変圧器の接地された一次巻線の相のタップと接続されている。所属の交流電圧網の相と直接直流的に結合される代わりに、リアクトル及びしたがって所属の６パルス電力変換器ブリッジは、多相の一次巻線のタップと結合される。一次巻線は例えば三相に形成され、各相に対し巻線のタップを例えば巻線の中央に有する。タップは変圧器から外部へ導かれ、そしてリアクトルと直流的に結合することができる。装置の交流電圧網への端子はそれ故簡単かつ安いコストで形成される。
【００１８】
インダクタンスが、二次巻線を持った変圧器を備え、その相が接地された星形接続で互いに結合されるのが有利である。この有利な発展形態に従えば、各直流電流回路に二次巻線の接地によって電位基準点が与えられる。直流電圧側の接地は不必要となる。
【００１９】
各直流電流回路は少なくとも１つの平滑リアクトルを有するのが有利である。その際平滑リアクトルは直流電圧の平滑化に用いられる。高圧直流送電において平滑リアクトルを用いることは一般に知られており、したがってここではそれに立ち入る必要はない。
【００２０】
変換の際生じる調波振動を交流側で抑制するために、フィルタ手段が設けられるのが有利である。
【００２１】
電力変換器素子はサイリスタ整流素子として形成するのが目的にかなっている。
【００２２】
直流導体は50kmより短い長さを持つのが有利である。コストの安い構成可能性の利点は、変換装置の隔たりがあまり大きいと失われる。何故なら、従来技術に比べて本発明の枠組みでは直流導体をより多く必要とするからである。有利な実施例においては、装置は、変換装置が同じ設備においていわゆる「連続して」配置される短絡結合である。
【００２３】
本発明のなお別の目的にかなった構成及び利点は、図面に関連して本発明の実施例により以下に説明される。
【００２４】
図１は、半導体整流素子を有する変換装置６、７により高圧直流電流を介して交流電圧網２、３間に電力を伝送するための既に知られた装置を示し、その変換装置は図像的には示されていない制御ユニットによって交流電流の１周期に１２回トリガされる。この既に知られた装置１は、既に従来技術の評価と関連して述べられたものである。
【００２５】
図２は本発明に従う装置２９の実施例を概略的に示すものである。図示の装置２９は、交流電圧網２から図２の右側に示す交流電圧網３に対し電力を伝送するために用いられ、これらの交流電圧網はそれぞれ相２a、２b、２cないし３a、３b、３cからなる。交流電圧網２及び３は、図示の実施例ではそれぞれ変圧器４、５として形成されている所属のインダクタンス４、５を介して変換装置６、７と結合され、これらの変換装置はそれぞれ２つの６パルス電力変換器ブリッジ１９及び２０もしくは２１及び２２を備えている。
【００２６】
この既知の６パルス電力変換器回路自体は３つの相からなり、その際各相には電力半導体素子から構成された２つの電力変換器素子、この場合サイリスタ素子２８が配置されている。図１に示される既知の装置とは異なり、６パルス電力変換器ブリッジ１９及び２０並びに２１及び２２は互いに直列に接続されるのでなく、共通の直流電圧回路を介してそれぞれ他の変換装置と結合されている。もっと正確に言うと、６パルス電力変換器ブリッジ１９及び２１は、６パルス電力変換器ブリッジ１９及び２１のほかに直流電流線路８a及び８bを含む直流電圧回路３０の部分である。他の直流電流回路３１は、６パルス電力変換器ブリッジ２０及び２２並びに直流電流線路９a及び９bからなる。変換装置６及び７はそれ故２つの直流電圧回路３０及び３１を用いて互いに結合されている。従来技術に対して、本発明の枠組みにおいては２つの別の直流電流線路が設けられ、その結果経済的な考察から変換装置６及び７相互の間隔は特定の範囲に制限されるようにすべきである。図示の実施例においては、図示の装置はいわゆる短絡結合であり、この結合においては変換装置６及び７は直接相並んで配置されている。言い換えれば、直流電流線路８a、８b、９a及び９bはわずかのメートル数の規模の長さを有する。これらの直流電流回路は、接続線２３及び２５もしくは２４及び２６を介して交流側でそれぞれ二次巻線と結合され、これらの二次巻線は接続線２３、２４、２５及び２６のように三相に形成されている。三相の二次巻線１５、直流電圧回路３０及び二次巻線１７からなる配置は、二次巻線１６、直流電流回路３１及び二次巻線１８からなる配置に対し対称に構成されている。そうしてこれらの配置のそれぞれ二次巻線１５ないし１８の相は互いに三角結線に結合され、これに対しそれぞれ他の二次巻線は中性点を形成するように相接続が用いられる。その際中性点は接地され、その結果直流電流回路３０及び３１には部分インダクタンス１７及び１６を介して接地電位が与えられる。直流側での接地は本発明の枠組みにおいてはなくなる。対称的な構成によって、接続線２３及び２４間もしくは２５及び２６間の位相差はこの場合も相殺される。本発明に従う実施例においても、交流電流の定格周波数の調波振動を抑制するためフィルタ手段２７が設けられている。
【００２７】
図３〜７は、接続線２３及び従って図像的には示されていない変圧器４及び５の引き出し部にかかる接地電位に対する電圧をキロボルト（kV）の単位で時間の関数として示す。図示の電圧変化は、ディー、エイ、ウッドフォード（D.A.Woodford）によるディジタル・シミュレーションプログラム「DCリンクのディジタル・シミュレーションの実証（Validation of Digital Simulation of DC Links）」IEEE Transaction on Power Apparatus and Systems、PAS-104、＃9、2588〜2596頁、1985年9月、から計算されたものである。その際、エネルギーが交流電圧網２から交流電圧網３へ伝送されることから出発した。シミュレーションにおいては、直流電圧回路に対し平滑リアクトルを含めて、全抵抗が0.35Ω、インダクタンスが35μHと仮定された。
【００２８】
図３において、実線は接続線２３aにおける電圧変化に相応し、点線は接続線２３bにおける電圧変化を与え、破線は接続線２３cにおける電圧変化を与える。見易くする理由から、図４においては唯１つの接続線の電圧変化、即ち接続線２３aの電圧変化が示されている。
【００２９】
図５は、時間の関数として電圧変化の相応する図であり、その際電圧はここでは接続線２４及びしたがって相が三角相互接続を有する変圧器４の二次巻線１６の引き出し部にかかるものである。実線は接続線２４aにかかる電圧を表し、点線は接続線２４bの電圧降下、破線は接続線２４cにかかる電圧を表す。この場合も見易さの理由から、図６においては接続線２４aの電圧変化が示されている。図７は中性点における電圧変化を示す。図３及び図４から、接続線には高い直流電圧成分がかかることを認めることができる。そして電圧はその符号を変えることなく、70〜30kVの間で変動する。三角結線の二次巻線と結合されている接続線に対して同様のことが成り立つ。特に図６において認め得るように、電圧は0〜35kVの間で変動する。中性点も多かれ少なかれ一定の40kVの直流電圧成分を有する。高い直流電圧成分によって、変圧器は通常より以上に負荷される。この負荷に対応するために、そのような高圧直流送電変圧器は相応に設計され、それ故コストがかかる。
【００３０】
図８〜１２は、図３〜７に対応する図を示すものであるが、今度は図２による本発明に従う装置についてのものである。二次巻線の相間にかかる電圧及び二次巻線に流れる電流は、図３〜５について明らかにされた計算において各類似するものに相応する。複数又は１つの直流電流回路を流れる電流は、２つの計算された例において3000Ａの大きさである。変換装置６及び７間で伝送される電力は、両者において同じである。
【００３１】
図８には、相が接地された星形結線に互いに結合された二次巻線と結合された接続線２４の電圧変化を示す。その際、実線は接続線２４aにおける電圧変化、点線は接続線２４bにおける電圧変化、そして破線は接続線２４cにおける電圧変化に相応する。図９は再び接続線２４aにおける電圧変化に相応する。図１０には再び、相が三角結線を形成する二次巻線と結合される接続線２３a、２３b、２３cの電圧変化が示されている。図１１には唯１つの接続線２３aの電圧変化が示されている。図１２は二次巻線１６の接地された中性点の電圧変化を示す。図８及び９から、各接続線の電圧変化が零点のまわりに変動し、符号の入れ代わりがあることが認められる。電圧の振幅は、約17kVの程度の規模に存在する。対応することが、三角結線の二次巻線と結合された接続線２３a〜２３cにも認められる。直流電圧成分は認めることができず、電圧は約＋20Vと−20Vとの間で周期的に変化する。変圧器４の二次巻線１６の接地された中性点において、電圧は期待通り０に等しい。
【００３２】
図１３〜１７もしくは図１８〜２２には、交流電圧網３に所属する変換装置７もしくは変圧器５に対する相応の計算が明らかにされている。図１３ないし図１８は、接続線２５a、２５b及び25cの各相と接地電位との間にかかる電圧を示し、その際二次巻線の相はそれぞれ互いに星形結線に結合されている。図１４は図１の接続線２４aにかかる電圧、図１９は図２による接続線２５aにかかる電圧を示す。図１５、１６ないし図２０、２１は、図１により既知の装置１ないし図２による本発明に従う装置２９の接続線２６の相の電圧変化を示す。図１７ないし図２２は所属の中性点の電圧変化を示す。図３〜７及び図８〜１２と関連して述べたように、接続線及びしたがって変圧器５の二次巻線は、本発明によれば直流電流成分による強い負荷がよりわずかである。そして接続線２５と接地電位との間の電圧は約70〜40kVの間で変動し、それに反して本発明によれば20kV程度の規模の振幅が得られ、電圧は零点のまわりに周期的に変動する。
【００３３】
三角結線による変圧器５の二次巻線１８における電圧の振幅は約35kVの大きさであり、それに反して本発明の枠組みにおいては相応する二次巻線１８には約25kVの最大振幅が得られる。定義にかなって、本発明の枠組みにおいては中性点にかかる電圧は０に等しい。
【００３４】
本発明の枠組みにおいて、両変圧器の電圧負荷は本質的に低減されることが認められ、その結果変圧器は安いコストで構成することができる。それで例えば単相に形成された変圧器の端子間、したがって屋外引き出し部間には、本発明によれば従来技術による装置よりも本質的に僅かな距離が維持されればよい。
【００３５】
図２３は本発明による装置の別の実施例を示す。この図示の実施例は、図２に示す実施例とは、変圧器４がただ三角結線の三相二次巻線１５を有し、この二次巻線が三相の接続線２３を介して６パルス電力変換器ブリッジ１９と結合されていることによって異なる。同じ変換装置６の６パルス電力変換器ブリッジ２０はこれに反しリアクトル１６を介して変圧器４の三相一次巻線１３のタップ３２と結合されている。６パルス電力変換器ブリッジ１９及び２１並びに直流電流線路８a及び８bからなる直流電流回路３０はそれ故給電網２から直流的に分離されている。三相の接続線２５及びリアクトル２３によって、電力変換器ブリッジ２１は交流電圧網３の三相一次巻線のタップ３４と結合されている。直流電流回路３０の接地は、相が互いに星形結線に結合され中性点が接地されている三相一次巻線１４との直流的結合を介して行われる。二次巻線１５、直流電流回路３０及びリアクトル３３bからなる配置は、直流電流回路３１内のリアクトル３３a及び三角結線の三相二次巻線１８とからなる配置に対し対称である。したがって、直流電流回路３１の接地は、相が互いに星形結線に結合され中性点が接地されている変圧器５の一次巻線１４の接地を介して行われる。
【００３６】
図２４は本発明に従う別の実施例を示し、リアクトル３３aないし３３bが変圧器の一次巻線のタップと接続されていない点で図２３に示される実施例と相違している。もっと正確に言うと、６パルス電力変換器ブリッジ２０ないし２１はリアクトル３３aないし３３bを介してそれぞれ所属の三相電圧網２ないし３と直接結合されている。ここでも、直流電流回路３０及び３１の接地は変圧器４ないし５の多相一次巻線１３ないし１４の中性点の接地を介して行われる。インダクタンス及び直流電流回路からなる配置は、再び互いに対称に形成されている。本発明に従う装置２９が駆動される場合、そのすべての実施例において、交流電圧網２及び３は直流的に互いに分離されていることを指摘しておく。いわゆるゼロシステム擾乱電流の阻止又は抑制のための手段は本発明に従えば不必要となる。直流的分離は、図示の実施例においては変圧器４ないし５によって行われる。
【００３７】
図２５は本発明に従う装置２９の別の実施例を示し、それぞれ交流電圧側で装置２９に組み込まれているコンデンサ３５を使用する点で図２に示される実施例と相違している。コンデンサ３５は無効電力補償に用いられる。本発明に従う装置２９の交流電圧側にコンデンサを配置することは原則的には任意である。例えばコンデンサ３５又はシステムの各相に対し１つのコンデンサを有するコンデンサバッテリを交流電圧網２と変圧器４の一次巻線１３との間に配置することが可能である。このことは例えば図２５の左半分に示されている。それとは異なり、図２５の右側に変換装置７と変圧器５とに関連して示されているように、コンデンサ３５又はコンデンサバッテリを変換装置７と変圧器５との間に配置することが可能である。
【００３８】
図２６は本発明に従う装置２９の別の実施例を示し、図２に示す実施例とは直流電圧回路３０ないし３１中に複数の平滑リアクトルを使用する点だけで異なる。平滑リアクトル１２は直流電圧側で６パルス電力変換器ブリッジの各端子に配置され、その結果全体として４つの平滑リアクトル１２が各直流電圧回路３０ないし３１中に配置されている。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来技術に従い交流電圧網間で直流電流を介して電力を伝送するための既知の１２パルス装置の概略接続構成図である。
【図２】本発明に従う装置の一実施例の概略接続構成図である。
【図３】図１による、従って従来技術による装置の変圧器の二次側端子における電圧変化の線図である。
【図４】図１による、従って従来技術による装置の変圧器の二次側端子における電圧変化の線図である。
【図５】図１による、従って従来技術による装置の変圧器の二次側端子における電圧変化の線図である。
【図６】図１による、従って従来技術による装置の変圧器の二次側端子における電圧変化の線図である。
【図７】図１による、従って従来技術による装置の変圧器の二次側端子における電圧変化の線図である。
【図８】図２による、従って本発明の実施例による装置の変圧器の二次側端子における電圧変化の線図である。
【図９】図２による、従って本発明の実施例による装置の変圧器の二次側端子における電圧変化の線図である。
【図１０】図２による、従って本発明の実施例による装置の変圧器の二次側端子における電圧変化の線図である。
【図１１】図２による、従って本発明の実施例による装置の変圧器の二次側端子における電圧変化の線図である。
【図１２】図２による、従って本発明の実施例による装置の変圧器の二次側端子における電圧変化の線図である。
【図１３】従来技術による装置の図１において右側に示される変圧器の二次側端子における電圧変化の線図である。
【図１４】従来技術による装置の図１において右側に示される変圧器の二次側端子における電圧変化の線図である。
【図１５】従来技術による装置の図１において右側に示される変圧器の二次側端子における電圧変化の線図である。
【図１６】従来技術による装置の図１において右側に示される変圧器の二次側端子における電圧変化の線図である。
【図１７】従来技術による装置の図１において右側に示される変圧器の二次側端子における電圧変化の線図である。
【図１８】本発明による装置の図２において右側に示される変圧器の二次側端子における電圧変化の線図である。
【図１９】本発明による装置の図２において右側に示される変圧器の二次側端子における電圧変化の線図である。
【図２０】本発明による装置の図２において右側に示される変圧器の二次側端子における電圧変化の線図である。
【図２１】本発明による装置の図２において右側に示される変圧器の二次側端子における電圧変化の線図である。
【図２２】本発明による装置の図２において右側に示される変圧器の二次側端子における電圧変化の線図である。
【図２３】本発明による装置の別の実施例の接続構成図である。
【図２４】本発明による装置の別の実施例の接続構成図である。
【図２５】本発明による装置の別の実施例の接続構成図である。
【図２６】本発明による装置の別の実施例の接続構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  電力伝送装置
２、３  交流電圧網
２a、２b、２c、３a、３b、３c  交流電圧網の相
４、５  インダクタンス
６、７  変換装置
８、９  直流電流線路
１０  直流電圧回路
１３、１４  三相一次巻線
１５、１６、１７、１８  三相二次巻線
１９、２０、２１、２２  ６パルス電力変換器ブリッジ
２３、２４、２５、２６  接続線
２７  フィルタ手段
２８  電力変換器素子
２９  電力伝送装置
３０、３１  直流電流回路
３２  タップ
３３a、３３b、３３c、３３d  リアクトル
３４  タップ
３５  コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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