Schaltbare Längsspannungsquelle, Gleichstromübertragungssys tem mit Längsspannungsquelle und Verfahren zum Betreiben ei ner Längsspannungsquelle

Die Erfindung bezieht sich auf eine schaltbare Längsspan nungsquelle mit einem Einspeiseanschluss zum Einspeisen eines Stromes, einem ersten Ausgangsanschluss zum Anschließen einer ersten Ausgangsleitung und einem zweiten Ausgangsanschluss zum Anschließen einer zweiten Ausgangsleitung, wobei die Längsspannungsquelle geeignet ist, eine elektrische Spannung eines elektrischen Energiespeichers wahlweise zwischen den Einspeiseanschluss und den ersten Ausgangsanschluss oder zwi schen den Einspeiseanschluss und den zweiten Ausgangsan schluss zu schalten.

Eine derartige Längsspannungsquelle ist aus der Druckschrift "Double modulation control (DMC) for dual full bridge current flow Controller (2FB-CFC) " (Fainan Hassan, Rose King, Robert Whitehouse, Carl Barker; EPE '15 ECCE Europe, ISBN:

9789075815238 and CFP15850-USB) bekannt. Die vorbekannte Längsspannungsquelle weist insgesamt acht Halbleiterschalter auf, die jeweils unipolar schalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schaltbare Längsspannungsquelle anzugeben, die mit besonders wenigen Bauelementen auskommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Längsspannungs quelle mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vor teilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Längsspan nungsquelle sind in Unteransprüchen angegeben.

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Längsspan nungsquelle einen ersten Schalter aufweist, der elektrisch zwischen dem Einspeiseanschluss und dem ersten Ausgangsan schluss liegt, im eingeschalteten Zustand den Einspeisean- Schluss und den ersten Ausgangsanschluss elektrisch verbindet und im ausgeschalteten Zustand den Einspeiseanschluss und den ersten Ausgangsanschluss elektrisch voneinander trennt, die Längsspannungsquelle einen zweiten Schalter aufweist, der elektrisch zwischen dem Einspeiseanschluss und dem zweiten Ausgangsanschluss liegt, im eingeschalteten Zustand den Ein speiseanschluss und den zweiten Ausgangsanschluss elektrisch verbindet und im ausgeschalteten Zustand den Einspeisean schluss und den zweiten Ausgangsanschluss elektrisch vonei nander trennt und die Längsspannungsquelle einen dritten Schalter aufweist, der elektrisch in Reihe mit dem Energie speicher liegt und mit diesem eine Reihenschaltung bildet, die elektrisch zwischen die zwei Ausgangsanschlüsse geschal tet ist.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Längsspan nungsquelle ist darin zu sehen, dass diese mit lediglich drei Schaltern auskommt bzw. auskommen kann und dabei dennoch eine Verteilung von Strom bzw. eine Lastflussverteilung auf bei spielsweise zwei nachgeordnete Hochspannungsgleichstromüber tragungsleitungen eines Gleichspannungsübertragungssystems ermöglicht .

Die Längsspannungsquelle weist vorzugsweise eine Steuerein richtung auf, die in einem ersten Betriebszustand den ersten und dritten Schalter eingeschaltet und den zweiten Schalter ausgeschaltet betreibt und damit den Energiespeicher zwischen den Einspeiseanschluss und den zweiten Ausgangsanschluss schaltet, in einem zweiten Betriebszustand den zweiten und dritten Schalter eingeschaltet und den ersten Schalter ausge schaltet betreibt und damit den Energiespeicher zwischen den Einspeiseanschluss und den ersten Ausgangsanschluss schaltet, und in einem dritten Betriebszustand den ersten und zweiten Schalter eingeschaltet und den dritten Schalter ausgeschaltet betreibt und damit den Energiespeicher vom Einspeiseanschluss trennt . Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sie einen Übergang vom ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand oder umgekehrt über den dritten Be triebszustand als Zwischenzustand durchführt.

Vorteilhaft ist es, wenn der erste, zweite und dritte Schal ter bipolar schaltbar sind. Bei dieser Ausgestaltung ist eine Lastflussregelung in vorteilhafter Weise bidirektional mög lich, also sowohl mit der Option einer Stromanhebung in Rich tung des ersten Ausgangsanschlusses als auch mit der Option einer Stromanhebung in Richtung des zweiten Ausgangsanschlus ses .

Alternativ kann vorgesehen sein, dass der erste, zweite und dritte Schalter lediglich unipolar schaltbare Schalter, ins besondere Halbleiterschalter, sind. In diesem Falle ist in der Regel die Lastflussregelung auf eine Richtung begrenzt, also nur unidirektional möglich, und zwar je nach elektri scher Anordnung der Schalter zur Stromanhebung in Richtung des ersten Ausgangsanschlusses oder zur Stromanhebung in Richtung des zweiten Ausgangsanschlusses.

Auch ist es möglich, dass der erste Schalter oder der zweite Schalter durch ein nichtsteuerbares Ventil, insbesondere al lein durch eine Diode, gebildet ist. Dies setzt in der Regel voraus, dass der Energiespeicher stets auf eine vorgegebene Polarität vorgeladen ist, die der Flussrichtung des Ventils entgegengesetzt ist.

Auch bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung mit einer Längsspannungsquelle, wie oben beschrieben, und einer Umpol einrichtung, die zwischen die zwei Ausgangsanschlüsse der Längsspannungsquelle und zwei Leiteranschlusskontakte der Um poleinrichtung geschaltet ist. Ein Vorteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, dass durch die nachgeordnete Umpolein richtung eine Lastflussregelung in bidirektionaler Richtung erreicht werden kann, indem die Umpoleinrichtung in die ge wünschte Stellung gebracht wird, auch wenn die Längsspan- nungsquelle als solche einen Lastfluss nur unidirektional er möglicht .

Die Umpoleinrichtung verbindet vorzugsweise in einer ersten Stellung den ersten Ausgangsanschluss mit dem ersten Leiter anschlusskontakt und den zweiten Ausgangsanschluss mit dem zweiten Leiteranschlusskontakt. In einer zweiten Stellung verbindet die Umpoleinrichtung vorzugsweise den ersten Aus gangsanschluss mit dem zweiten Leiteranschlusskontakt und den zweiten Ausgangsanschluss mit dem ersten Leiteranschlusskon takt .

Die Umpoleinrichtung weist vorzugsweise mechanische Schalter auf oder wird vorzugsweise durch mechanische Schalter gebil det; mechanische Schalter sind im eingeschalteten Zustand vergleichsweise (verglichen zum Beispiel mit Halbleiterschal tern) verlustarm.

Die Umpoleinrichtung wird vorzugsweise durch vier Schalter gebildet .

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Gleichstro mübertragungssystem. Bezüglich eines solchen Gleichstromüber tragungssystems ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass dieses zumindest eine Längsspannungsquelle, wie oben beschrieben, sowie eine erste und eine zweite Hochspannungsgleichstrom übertragungsleitung aufweist. Bezüglich der Vorteile des er findungsgemäßen Gleichstromübertragungssystems sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Längsspannungsquelle verwiesen.

Die Längsspannungsquelle ist vorzugsweise mit ihrem ersten Ausgangsanschluss an die erste Hochspannungsgleichstromüber tragungsleitung und mit ihrem zweiten Ausgangsanschluss an die zweite Hochspannungsgleichstromübertragungsleitung ange schlossen . Mit Blick auf die Möglichkeit einer bidirektionalen Last flussregelung bei unidirektional arbeitenden Längsspannungs quellen wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Gleich stromübertragungssystem eine erste und eine zweite Längsspan nungsquelle aufweist.

Die erste Längsspannungsquelle ist vorzugsweise mit ihrem ersten Ausgangsanschluss an die erste Hochspannungsgleich stromübertragungsleitung und mit ihrem zweiten Ausgangsan schluss an die zweite Hochspannungsgleichstromübertragungs leitung angeschlossen. Die zweite Längsspannungsquelle ist vorzugsweise mit ihrem ersten Ausgangsanschluss an die zweite Hochspannungsgleichstromübertragungsleitung und mit ihrem zweiten Ausgangsanschluss an die erste Hochspannungsgleich stromübertragungsleitung angeschlossen .

Jede der beiden Längsspannungsquellen ermöglicht vorzugsweise jeweils einen Betriebszustand, bei dem der erste, zweite und dritte Schalter der jeweiligen Längsspannungsquelle ausge schaltet ist.

Jede der beiden Längsspannungsquellen weist vorzugsweise je weils einen mit dem Eingangsanschluss in Reihe liegenden Be triebsschalter auf, der einen Stromfluss über den Eingangsan schluss blockieren kann.

Auch kann der Längsspannungsquelle in vorteilhafter Weise ei ne Umpoleinrichtung nachgeordnet sein, die zwischen die zwei Ausgangsanschlüsse der Längsspannungsquelle und zwei Leiter anschlusskontakte der Umpoleinrichtung geschaltet ist, wobei die Umpoleinrichtung in einer ersten Stellung den ersten Aus gangsanschluss mit dem ersten Leiteranschlusskontakt und den zweiten Ausgangsanschluss mit dem zweiten Leiteranschlusskon takt verbindet und wobei die Umpoleinrichtung in einer zwei ten Stellung den ersten Ausgangsanschluss mit dem zweiten Leiteranschlusskontakt und den zweiten Ausgangsanschluss mit dem ersten Leiteranschlusskontakt verbindet, und die Längs spannungsquelle mit ihrem ersten Leiteranschlusskontakt an die erste Hochspannungsgleichstromübertragungsleitung und mit ihrem zweiten Leiteranschlusskontakt an die zweite Hochspan nungsgleichstromübertragungsleitung angeschlossen ist.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zum Betreiben einer schaltbaren Längsspannungsquelle. Erfin dungsgemäß ist vorgesehen, dass als Längsspannungsquelle eine Längsspannungsquelle wie oben beschrieben betrieben wird,

- wobei die Längsspannungsquelle zum Zwischenschalten des Energiespeichers zwischen den Einspeiseanschluss und den zweiten Ausgangsanschluss in einen ersten Betriebszustand geschaltet wird, bei dem der erste und dritte Schalter eingeschaltet werden und der zweite Schalter ausgeschaltet betrieben wird,

- wobei die Längsspannungsquelle zum Zwischenschalten des Energiespeichers zwischen den Einspeiseanschluss und den ersten Ausgangsanschluss in einen zweiten Betriebszustand geschaltet wird, bei dem der zweite und dritte Schalter eingeschaltet werden und der erste Schalter ausgeschaltet betrieben wird, und

- wobei die Längsspannungsquelle zum Trennen des Energie

speichers vom Einspeiseanschluss in einen dritten Be triebszustand geschaltet wird, bei dem der erste und zwei te Schalter eingeschaltet und der dritte Schalter ausge schaltet betrieben wird.

Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfin dungsgemäßen Längsspannungsquelle verwiesen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie len näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes

Gleichstromübertragungssystem, das mit einem Aus führungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Längs spannungsquelle ausgestattet ist, Figur 2 einen ersten Betriebszustand der Längsspannungs quelle gemäß Figur 1,

Figur 3 einen zweiten Betriebszustand der Längsspannungs quelle gemäß Figur 1,

Figur 4 einen dritten Betriebszustand der Längsspannungs quelle gemäß Figur 1,

Figur 5 ein Ausführungsbeispiel für eine für das Gleich

stromübertragungssystem gemäß Figur 1 geeignete Längsspannungsquelle näher im Detail,

Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine für das

Gleichstromübertragungssystem gemäß Figur 1 geeig nete Längsspannungsquelle näher im Detail,

Figur 7 ein Ausführungsbeispiel für ein Gleichstromübertra gungssystem, das mit einer Längsspannungsquelle ge mäß Figur 5 und mit einer Längsspannungsquelle ge mäß Figur 6 ausgestattet ist,

Figur 8 ein Ausführungsbeispiel für ein Gleichstromübertra gungssystem, bei dem einer Längsspannungsquelle ei ne Umpoleinrichtung nachgeordnet ist,

Figur 9 eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß Figur

5, bei der einer der Schalter als nicht steuerbares Ventil in Form einer Diode ausgestattet ist, und

Figur 10 eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß Figur

6, bei der einer der Schalter als nicht steuerbares Ventil in Form einer Diode ausgestattet ist.

In den Figuren werden der Übersicht halber für identische o- der vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet . Die Figur 1 zeigt ein Gleichstromübertragungssystem 10, das mit einer Längsspannungsquelle 20 ausgestattet ist. Die

Längsspannungsquelle weist einen ersten Schalter S1 auf, der elektrisch zwischen einen Einspeiseanschluss A und einen ers ten Ausgangsanschluss B der Längsspannungsquelle 20 geschal tet ist. Im eingeschalteten Zustand verbindet sie elektrisch den Einspeiseanschluss A mit dem ersten Ausgangsanschluss B; im ausgeschalteten Zustand trennt sie den Einspeiseanschluss A und den ersten Ausgangsanschluss B elektrisch voneinander.

Die Längsspannungsquelle 20 umfasst darüber hinaus einen zweiten Schalter S2, der elektrisch zwischen dem Einspeisean schluss A und an einem zweiten Ausgangsanschluss C liegt, im eingeschalteten Zustand den Einspeiseanschluss A und den zweiten Ausgangsanschluss C elektrisch verbindet und im aus geschalteten Zustand den Einspeiseanschluss A und den zweiten Ausgangsanschluss C elektrisch voneinander trennt.

Ein dritter Schalter S3 der Längsspannungsquelle 20 liegt elektrisch in Reihe mit einem Energiespeicher 21 der Längs spannungsquelle 20 und bildet mit diesem eine Reihenschal tung, die elektrisch zwischen die zwei Ausgangsanschlüsse B und C der Längsspannungsquelle 20 geschaltet ist. Bei dem Energiespeicher 21 handelt es sich vorzugsweise um einen Kon densator .

Das Umschalten der Schalter Sl, S2 und D3 und das Einstellen des jeweiligen Betriebszustands der Längsspannungsquelle 20 erfolgt durch eine Steuereinrichtung 22 der Längsspannungs quelle 20.

An den Einspeiseanschluss A der Längsspannungsquelle 20 ist eine Einspeiseleitung 11 des Gleichstromübertragungssystems 10 angeschlossen. Der erste Ausgangsanschluss B der Längs spannungsquelle 20 ist mit einer ersten Hochspannungsgleich stromübertragungsleitung 12 und der zweite Ausgangsanschluss C der Längsspannungsquelle 20 mit einer zweiten Hochspan nungsgleichstromübertragungsleitung 13 verbunden. Um eine gewünschte Strom- bzw. Lastverteilung des von der Einspeiseleitung 11 am Einspeiseanschluss A der Längsspan nungsquelle 20 eingespeisten Eingangsstroms I auf die zwei Ausgangsanschlüsse B und C der Längsspannungsquelle 20 und damit eine korrespondierende Stromverteilung in den beiden Hochspannungsgleichstromübertragungsleitungen 12 und 13 zu erreichen, können die drei Schalter Sl, S2 und S3 von der Steuereinrichtung 22 der Längsspannungsquelle 20 derart ange steuert werden, dass die zwischen den Ausgangsanschlüssen B und C bzw. die an dem Energiespeicher 21 anliegende Spannung wahlweise in einen ersten Strompfad zwischen dem Einspeisean schluss A und dem ersten Ausgangsanschluss B oder in einen zweiten Strompfad zwischen dem Einspeiseanschluss A und dem zweiten Ausgangsanschluss C geschaltet wird; dies wird nach folgend näher beispielhaft im Zusammenhang mit den Figuren 2 bis 4 erläutert:

Die Figur 2 zeigt einen ersten Betriebszustand der Längsspan nungsquelle 20, bei dem der erste Schalter Sl und der dritte Schalter S3 eingeschaltet sind und der zweite Schalter S2 ausgeschaltet ist. Bei diesem Schaltzustand der drei Schalter Sl, S2 und S3 wird die Spannung am Energiespeicher 21 bzw. die Spannung Ubc zwischen den Ausgangsanschlüssen B und C in den zweiten Strompfad zwischen dem Einspeiseanschluss A und dem zweiten Ausgangsanschluss C geschaltet, wohingegen der erste Strompfad zwischen dem Einspeiseanschluss A und dem ersten Ausgangsanschluss B an dem Energiespeicher 21 vorbei geleitet wird.

Der Spannungsabfall zwischen dem Einspeiseanschluss A und dem ersten Ausgangsanschluss B ist somit - abgesehen von Span nungsverlusten der Schalter im eingeschalteten Zustand - null oder zumindest näherungsweise null, wohingegen der Spannungs abfall zwischen dem Einspeiseanschluss A und dem zweiten Aus gangsanschluss C durch die Spannung Vc am Energiespeicher 21 erhöht oder reduziert wird (je nach dem Vorzeichen der Span nung bzw. der Spannungsrichtung der Spannung am Energiespei- eher 21) . Je nach der Spannungsrichtung der am Energiespei cher 21 anliegenden Spannung Vc wird somit der Strom im zwei ten Strompfad zwischen dem Einspeiseanschluss A und dem zwei ten Ausgangsanschluss C gegenüber dem Strom im ersten Strom pfad zwischen dem Einspeiseanschluss A und dem ersten Aus gangsanschluss B erhöht oder erniedrigt.

In einem zweiten Betriebszustand der Längsspannungsquelle 20 wird der Energiespeicher 21 in den ersten Strompfad zwischen dem Einspeiseanschluss A und dem ersten Ausgangsanschluss B der Längsspannungsquelle 20 geschaltet; der zweite Strompfad zwischen dem Einspeiseanschluss A und dem zweiten Ausgangsan schluss C wird hingegen an dem Energiespeicher 21 vorbeige leitet. Um diesen Betriebszustand zu erreichen, werden der zweite Schalter S2 und der dritte Schalter S3 eingeschaltet und der erste Schalter S1 ausgeschaltet. Der zweite Betriebs zustand ist in der Figur 3 gezeigt.

Der Spannungsabfall zwischen dem Einspeiseanschluss A und dem zweiten Ausgangsanschluss C ist somit - abgesehen von Span nungsverlusten der Schalter im eingeschalteten Zustand - null oder zumindest näherungsweise null, wohingegen der Spannungs abfall zwischen dem Einspeiseanschluss A und dem ersten Aus gangsanschluss B durch die Spannung Vc am Energiespeicher 21 erhöht oder reduziert wird (je nach dem Vorzeichen der Span nung bzw. der Spannungsrichtung der Spannung am Energiespei cher 21) . Je nach der Spannungsrichtung der am Energiespei cher 21 anliegenden Spannung Vc wird somit der Strom im ers ten Strompfad zwischen dem Einspeiseanschluss A und dem ers ten Ausgangsanschluss B gegenüber dem Strom im zweiten Strom pfad zwischen dem Einspeiseanschluss A und dem zweiten Aus gangsanschluss C erhöht oder erniedrigt.

Die Figur 4 zeigt einen dritten Betriebszustand der Längs spannungsquelle 20, bei dem der erste Schalter S1 und der zweite Schalter S2 eingeschaltet sind und der dritte Schalter S3 ausgeschaltet ist. In diesem dritten Betriebszustand bleibt der Energiespeicher 21 elektrisch abgetrennt, so dass die an dem Energiespeicher 21 anliegende Spannung Vc weder auf den ersten Strompfad zwischen dem Einspeiseanschluss A und dem ersten Ausgangsanschluss B noch auf den zweiten

Strompfad zwischen dem Einspeiseanschluss A und dem zweiten Ausgangsanschluss C einwirkt.

Die Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau ei ner Längsspannungsquelle 20, die bei dem Gleichstromübertra gungssystem 10 gemäß den Figuren 1 bis 4 eingesetzt werden kann. Bei den drei Schaltern Sl, S2 und S3 handelt es sich um von außen schaltbare Halbleiterschalter. Es lässt sich erken nen, dass die drei Schalter Sl, S2 und S3 jeweils durch einen Transistor T, der von der Steuereinrichtung 22 gemäß den Fi guren 1 bis 4 angesteuert wird, und eine dazu antiparallel geschaltete Diode D gebildet ist. Jeder der drei Schalter Sl, S2 und S3 ist somit von der Steuereinrichtung 22 nur in uni polarer Richtung ein- und ausschaltbar; in der entgegenge setzten Stromrichtung bildet die Diode D jeweils einen Frei lauf .

Durch die in der Figur 5 gezeigte Verschaltung der Dioden D und der Transistoren T ergibt sich, dass eine Lastflussrege- lung nur in einer Richtung, also unidirektional , möglich ist; denn der Energiespeicher 21 sollte stets mit einer positiven Spannung Vc in der in der Figur 5 gezeigten Spannungsrichtung betrieben werden, um zu vermeiden, dass es im dritten Be triebszustand zu einem Kurzschluss des Energiespeichers 21 über die Freilaufdiode D des zweiten Schalters S2 kommen kann .

Zur Vorbereitung des Betriebs der Längsspannungsquelle 20 wird die Steuereinrichtung 22 die Spannung Vc am Energiespei cher 20 zunächst auf einen gewünschten Ausgangswert von bei spielsweise + 2 kV stellen.

Tritt anschließend während des Betriebs des Gleichstromüber tragungssystems 10 die Situation auf, dass die Stromvertei lung in Richtung des ersten Ausgangsanschlusses B und des zweiten Ausgangsanschlusses C unsymmetrisch ist und der Last fluss im zweiten Strompfad stets größer als im ersten Strom pfad ist, so kann durch ein temporäres, abwechselndes Ein schalten (beispielsweise im Rahmen einer Pulsweitenmodulati on) des ersten und zweiten Betriebszustands der Energiespei cher in negativer Spannungsrichtung in den ersten Strompfad oder in positiver Spannungsrichtung in den zweiten Strompfad geschaltet werden, wodurch es in beiden Fällen jeweils zu ei nem Verschieben des Lastflusses von dem zweiten Strompfad in Richtung des ersten Strompfades kommt. Da der Energiespeicher im ersten Betriebszustand aufgeladen wird und im zweiten ent laden wird, kann bei gleichen oder zumindest annähernd glei chen Zeitdauern für den ersten und zweiten Betriebszustand im Rahmen der Pulsweitenmodulation der Ladezustand des Energie speichers 21 konstant gehalten werden.

Die Länge der ersten und zweiten Betriebszustände (sowie die Länge des jeweils dazwischen liegenden dritten Betriebszu stands) und die Arbeitsspannungshöhe des Energiespeichers be stimmen das Ausmaß der Lastflussänderung bzw. der Lastfluss verschiebung zugunsten des ersten Strompfads.

Die Figur 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Längsspannungsquelle 20, die bei dem Gleichstromübertragungs system 10 gemäß den Figuren 1 bis 4 eingesetzt werden kann.

In Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 sind die Schalter Sl, S2 und S3 jeweils unipolar schaltbar und werden jeweils durch einen Transistor T und eine antipa rallel geschaltete Diode D gebildet. Aufgrund der Polarität der Freilaufdiode des dritten Schalters S3 wird der Energie speicher 21 von der Steuereinrichtung 22 mit einer positiven Spannung Vc in entgegengesetzter Spannungsrichtung (vergli chen mit Figur 5) beaufschlagt, wie dies in der Figur 6 dar gestellt ist.

Aufgrund der Spannungsrichtung des Energiespeichers 21 kann bei der Längsspannungsquelle 20 gemäß Figur 6 eine Lastfluss- regelung - verglichen mit der Figur 5 - in umgekehrter Rich tung erfolgen:

Zur Vorbereitung des Betriebs der Längsspannungsquelle 20 wird die Steuereinrichtung die Spannung Vc am Energiespeicher 20 zunächst auf einen gewünschten Ausgangswert von beispiels weise wieder + 2 kV stellen.

Tritt während des Betriebs des Gleichstromübertragungssystems 10 gemäß Figur 6 die Situation auf, dass der Lastfluss im ersten Strompfad stets größer ist als im zweiten Strompfad, so kann durch ein temporäres, abwechselndes Einschalten (bei spielsweise im Rahmen einer Pulsweitenmodulation) des ersten und zweiten Betriebszustands der Energiespeicher 21 in posi tiver Spannungsrichtung in den ersten Strompfad oder in nega tiver Spannungsrichtung in den zweiten Strompfad geschaltet werden, wodurch es in beiden Fällen jeweils zu einem Ver schieben des Lastflusses von dem ersten Strompfad in Richtung des zweiten Strompfades kommt. Da der Energiespeicher im ers ten Betriebszustand entladen wird und im zweiten geladen wird, kann bei gleicher oder zumindest annähernd gleichen Zeitdauern für den ersten und zweiten Betriebszustand im Rah men der Pulsweitenmodulation der Ladezustand des Energiespei chers 21 konstant gehalten werden.

Die Länge der ersten und zweiten Betriebszustände, die Länge des jeweils dazwischen liegenden dritten Betriebszustands und die Arbeitsspannungshöhe des Energiespeichers bestimmen auch hier das Ausmaß der Lastflussänderung bzw. der Lastflussver- schiebung zugunsten des zweiten Strompfads; diesbezüglich gelten die Erläuterungen im Zusammenhang mit der Figur 5 beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 analog.

Die Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Gleichstro- müberstragungssystem 10, bei dem die Längsspannungsquelle 20 gemäß Figur 5 und die Längsspannungsquelle 20 gemäß Figur 6 parallel geschaltet sind. Je nach der Lastflusssituation und der gewünschten Lastflussrichtung kann im Rahmen einer Last- flussregelung entweder die in der Figur 7 obere Längsspan nungsquelle 20, also die Längsspannungsquelle gemäß Figur 5, oder die in der Figur 7 untere Längsspannungsquelle 20, also die Längsspannungsquelle gemäß Figur 6, zur aktiven Last flussregelung verwendet werden; die jeweils andere Längsspan nungsquelle bleibt dann abgeschaltet bzw. inaktiv. Die inak tive Längsspannungsquelle 20 wird zu diesem Zweck vorzugswei se in den oben beschriebenen dritten Betriebszustand geschal tet, bei dem alle drei Schalter Sl, S2 und S3 jeweils abge schaltet sind.

Die aktive Längsspannungsquelle 20 wird abwechselnd in den ersten Betriebszustand oder in den zweiten Betriebszustand geschaltet, um die gewünschte Lastflussregelung im gewünsch ten Umfange zu erzielen, wie dies im Zusammenhang mit den Fi guren 1 bis 6 oben erläutert worden ist.

Die Figur 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Gleichstro mübertragungssystem 10, bei dem einer Längsspannungsquelle 20 eine Umpoleinrichtung 30 nachgeordnet ist. Die Umpoleinrich tung 30 liegt elektrisch zwischen den beiden Ausgangsan schlüssen B und C der Längsspannungsquelle 20 und den beiden Hochspannungsgleichstromübertragungsleitungen 12 und 13 des Gleichstromübertragungssystems 10.

Die Umpoleinrichtung 30 gemäß Figur 8 weist vier Schalter 31, 32, 33 und 34 auf, die in einer ersten Stellung den ersten Ausgangsanschluss B der Längsspannungsquelle 20 mit dem ers ten Leiteranschlusskontakt 30a der Umpoleinrichtung 30 und damit mit der ersten Hochspannungsgleichstromübertragungslei tung 12 und den zweiten Ausgangsanschluss C der Längsspan nungsquelle 20 mit einem zweiten Leiteranschlusskontakt 30b der Umpoleinrichtung 30 und damit mit der zweiten Hochspan nungsgleichstromübertragungsleitung 13 des Gleichstromüber tragungssystems 10 verbindet.

In einer inversen bzw. zweiten Stellung der Umpoleinrichtung 30 wird der erste Ausgangsanschluss A der Längsspannungsquel- le 20 mit dem zweiten Leiteranschlusskontakt 30b der Unpol einrichtung 30 und damit mit der zweiten Hochspannungsgleich stromübertragungsleitung 13 des Gleichstromübertragungssys tems 10 und der zweite Ausgangsanschluss C der Längsspan nungsquelle 20 mit dem ersten Leiteranschlusskontakt 30a der Umpoleinrichtung 30 bzw. mit der ersten Hochspannungsgleich stromübertragungsleitung 12 verbunden.

Die Umpoleinrichtung ermöglicht mit nur einer unidirektional arbeitenden Längsspannungsquelle 20 eine bidirektionale Last flussregelung, wobei durch Auswahl der ersten oder zweiten Stellung der Umpoleinrichtung die Lastflussrichtung einge stellt wird.

Mit Blick auf minimale elektrische Verluste wird es als vor teilhaft angesehen, wenn die vier Schalter 31, 32, 33 und 34 der Umpoleinrichtung 30 mechanische Schalter sind, da diese im durchgeschalteten Zustand sehr geringe elektrische Verlus te verursachen, zumindest weniger als Halbleiterschalter, wie sie im Zusammenhang mit den Figuren 4 und 5 gezeigt sind.

Die Figur 9 zeigt eine Ausführungsvariante für die Längsspan nungsquelle 20 gemäß Figur 5. Es lässt sich erkennen, dass die Längsspannungsquelle 20 gemäß Figur 9 als ersten Schalter S1 lediglich ein nicht steuerbares Ventil in Form einer Diode D aufweist; an einem parallel geschalteten Transistor fehlt es im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5. Der parallel geschaltete Transistor kann bei dem ersten Schalter S1 bei der Längsspannungsquelle 20 gemäß Figur 5 entfallen, da im zweiten Betriebszustand, bei dem der zweite Schalter S2 und der dritte Schalter S3 durchgeschaltet sind, die an dem Energiespeicher 21 anliegende Spannung Vc stets - in Sperr richtung - parallel zur Diode D des ersten Schalters S1 liegt und diese damit sperrt.

Im Übrigen gelten die Erläuterungen im Zusammenhang mit der Figur 5 für die Variante gemäß Figur 9 entsprechend. Die Figur 10 zeigt eine Ausführungsvariante für die Längs spannungsquelle 20 gemäß Figur 6. Es lässt sich erkennen, dass die Längsspannungsquelle 20 gemäß Figur 10 als zweiten Schalter S2 lediglich ein nicht steuerbares Ventil in Form einer Diode D aufweist; an einem parallel geschalteten Tran sistor fehlt es im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6. Der parallel geschaltete Transistor kann bei dem zweiten Schalter S2 bei der Längsspannungsquelle 20 gemäß Fi gur 6 entfallen, da im ersten Betriebszustand, bei dem der erste Schalter S1 und der dritte Schalter S3 durchgeschaltet sind, die an dem Energiespeicher 21 anliegende Spannung Vc stets - in Sperrrichtung - parallel zur Diode D des zweiten Schalters S2 liegt und diese damit sperrt.

Im Übrigen gelten die Erläuterungen im Zusammenhang mit der Figur 6 für die Variante gemäß Figur 10 entsprechend.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

10 Gleichstromübertragungssystem

11 Einspeiseleitung

12 Hochspannungsgleichstromübertragungsleitung

13 Hochspannungsgleichstromübertragungsleitung

20 Längsspannungsquelle

21 Energiespeicher

22 Steuereinrichtung

30 Umpoleinrichtung

30a Leiteranschlusskontakt

30b Leiteranschlusskontakt

31 Schalter

32 Schalter

33 Schalter

34 Schalter

A Einspeiseanschluss

B Ausgangsanschluss

C Ausgangsanschluss

D Diode

51 Schalter

52 Schalter

53 Schalter

T Transistor

Ubc Spannung

Vc Spannung