AT505460B1 - Aktive netzfilter - Google Patents

Aktive netzfilter Download PDF

Info

Publication number
AT505460B1
AT505460B1 AT0106007A AT10602007A AT505460B1 AT 505460 B1 AT505460 B1 AT 505460B1 AT 0106007 A AT0106007 A AT 0106007A AT 10602007 A AT10602007 A AT 10602007A AT 505460 B1 AT505460 B1 AT 505460B1
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
terminal
voltage
switch
whose
pair
Prior art date
Application number
AT0106007A
Other languages
English (en)
Other versions
AT505460A1 (de
Inventor
Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss
Original Assignee
Fachhochschule Technikum Wien
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fachhochschule Technikum Wien filed Critical Fachhochschule Technikum Wien
Priority to AT0106007A priority Critical patent/AT505460B1/de
Publication of AT505460A1 publication Critical patent/AT505460A1/de
Application granted granted Critical
Publication of AT505460B1 publication Critical patent/AT505460B1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1588—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load comprising at least one synchronous rectifier element
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/008—Plural converter units for generating at two or more independent and non-parallel outputs, e.g. systems with plural point of load switching regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01—Frequency selective two-port networks
    • H03H7/0153—Electrical filters; Controlling thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Filters And Equalizers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

österreichisches Patentamt AT505 460 B1 2012-01-15
Beschreibung
AKTIVE NETZFILTER
[0001] Die Erfindung betrifft Wandlerschaltungen für aktive Netzfilter zur Umformung von n, wobei gilt n > 1, ersten bipolaren Spannungen (Un,Ui2,.Uii,...Uin) in n zweite bipolare Spannungen (U2i, U22, U2i, U2n) mit Hilfe von n spannungsbidirektionalen Schalterpaaren (Si 1, S21, Si 2, s22, - - Si i, S2i, Si n ,S2n), sowie n erste Kondensatoren (C11,C12,...C1i,...C1n) und maximal n zweite Kondensatoren (C2i,C22,...C2i,...C2n) und n erste Spulen (L11,L12,..L1i,..L1n) und maximal n zweite Spulen (L21,L22,..L2i,..L2n).
[0002] Störungen in der Energieversorgung können zu Systemstörungen im Verbraucher führen, ebenso können die Verbraucher auf das Energieversorgungsnetz rückwirken. Daher werden zur Entkopplung Filter verwendet. Passive Filter aus Spulen und Kondensatoren sind schaltungstechnisch zwar einfach, aber groß und schwer. Aktive Filter, realisiert mit Halbleiterschaltern, können hier zu kompakteren Lösungen führen und zusätzlich eine Beeinflussung des Leistungsflusses ermöglichen. Bei den im Weiteren dargestellten Schaltungstopologien für aktive Filter wird durch die Verwendung von Speicherelementen im Konverter auch eine kurzfristige Stützung des Netzes erzielt. Netzeinbrüche können so überbrückt werden. Länger andauernde Absenkungen der Eingangsspannung können bei einer Reihe der hier vorgestellten Topologien problemlos nur durch eine Veränderung der Einschaltzeit und/oder der Schaltfrequenz der Halbleiterschalter aus Sicht der Last behoben werden. Weiters wird es ermöglicht, die Lastspannung gegenüber der Eingangspannung abzusenken, um so ganz bewusst die Last mit niedrigerer Versorgungsspannung zu betreiben. Das kann sich vorteilhaft auf die Kosten des Energieverbrauchs auswirken. Es wird in Zukunft immer wichtiger werden möglichst geringe Spitzenleistung aus dem Netz zu entnehmen, da mit zunehmender Spitzenleistung die Kosten pro kWh ansteigen. Ein aktives Energiemanagement kann hier Abhilfe bieten. So kann man z.B. die Spannung für Gebläse von Klimaanlagen während Zeiten des Spitzenverbrauchs absenken.
[0003] Das Problem wird erfindungsgemäß so gelöst, dass pro Phase zwei spannungsbidirektionale Schalter (Sii,S2i) in Serie geschaltet sind und komplementär angesteuert werden, oder nach dem Abschalten des ersten spannungsbidirektionalen Schalters (S^) der zweite spannungsbidirektionale Schalter (S2i) so lange eingeschaltet bleibt bis der Strom durch ihn null wird, und an den ersten Anschluss des jeweils ersten Schalters des Schalterpaares eine Klemme der ersten oder zweiten Spannung oder ein passives Bauelement geschaltet ist, der zweite Anschluss des jeweils ersten Schalters des Schalterpaares mit dem ersten Anschluss des jeweils zweiten Schalters des Schalterpaares und mit einer Klemme der ersten und/oder zweiten Spannung oder einem passiven Bauelement verbunden ist und der jeweils zweite Anschluss des zweiten Schalters des Schalterpaares mit einer Klemme der ersten und/oder zweiten Spannung oder mit einem passiven Bauelement verbunden ist, wobei die Ansteuersignale für die spannungsbidirektionalen Schalter (S^.S^) durch eine Steuerschaltung, bzw. eine kombinierte Steuer/Regelschaltung gewonnen werden.
[0004] Das Sollwertsignal der Ausgangsspannung wird mithilfe einer PLL aus dem Eingangssignal abgeleitet, wobei je nach der entsprechenden Wandlertopologie des aktiven Filters aus dem zugrunde liegenden Steuergesetz die erforderlichen Einschaltzeiten der spannungsbidirektionalen Schalter (Sii,S2i) berechnet werden. Zusätzlich kann zwecks Erzeugung einer sehr genauen Ausgangsspannungen noch in bekannterWeise eine Regelung überlagert ist.
[0005] Die hier vorgestellten Schaltungstopologien für aktive Netzfilter zur Versorgung von kritischen (empfindlichen) Lasten können auch als Stellglieder für die Spannungsregulierung von Wechsel-und Drehstromnetzen und als Stellglieder für das aktive Energiemanagement verwendet werden.
[0006] Die folgende Beschreibung geht von einem aktiven Einphasenfilter aus. Mehrphasige Systeme funktionieren analog. Betrachten wir die Eingangsspannung (t) = Üi cos cot, so ergibt sich je nach Filtertyp die folgende Ausgangsspannung 1 /12 österreichisches Patentamt AT505 460B1 2012-01-15
Typl: u2(t) = Ul'd(t) *coscot , Λ 1
Typ2: u2(t)=Ui--—-cosat , 1—d{t)
Typ3: u2{t)=Ux- d{t) 1 ~d(t) coscot .
[0007] Dabei stellt d(t) die Einschaltdauer eines der spannungsbidirektionalen Schalter in Bezug auf die Periodendauer der Schaltfrequenz dar. Es kann dabei angenommen werden, dass d (t) sich auf den ersten, d (t) = 1 - d (t) auf den zweiten Schalter bezieht.
[0008] Das Filter funktioniert nun auf folgende Weise: Mit einem Spannungsteiler oder einem kleinen Spannungswandler wird ein Abbild der Eingangsspannung gebildet und als Eingangssignal an eine phasengekoppelte Schleife (PLL) gelegt. Dadurch wird eine netzsynchrone Sinusspannung erzeugt, die ohne alle Eindellungen, Hacker und Verzerrungen ist. Die gewünschte Ausgangsspannungsamplitude wird nun diesem Signal aufgeprägt. Dies geschieht mathematisch mittels einer Multiplikation. Dieses so entstandene Sollsignal
A ^2,SOLL W = U% COS OJt [0009] ist netzsynchron und hat dieselbe Frequenz wie die Netzspannung. Damit lässt sich das erforderliche Steuergesetz, je nach Filtertyp, bei beliebiger Eingangsspannung bestimmen. Es ergibt sich für ux{t) v * costüf Typ 1: d(t) = U2---
Typ 2: d (t)
Typ 3: d (t) U2 ‘COScat-ux{t) Λ U2 ’cos cat
A U2 -coscut Λ U2 ‘COScot + Mj(i) [0010] Das hier dargestellte Steuergesetz geht von Schaltungsstrukturen aus, deren Parasitä-ten vernachlässigt sind. Eine genaue Modellbildung der aktiven Filter liefert natürlich ein genaueres Steuergesetz. Zur Beschreibung der Funktionsweise ist das nicht erforderlich. Es sei aber betont, dass diese Steuergesetze problemlos hergeleitet werden können. Man kann aber auch vom vereinfachten (idealisierten) Steuergesetz ausgehen und das erforderliche Tastverhältnis dadurch bestimmen, dass der Fehler, den die Steuerung verursacht, mit einer Regelung ausgeglichen wird. Dies ist auch bei einer genaueren Modellbildung, wenn eine sehr genaue Ausgangsspannung erforderlich ist, sinnvoll, um die Ungenauigkeiten bei der Erfassung der Modellparameter, insbesondere deren Temperaturabhängigkeit, auszugleichen. Obwohl das Netz 2/12 österreichisches Patentamt AT505 460 B1 2012-01-15 verzerrt sein kann, erhält man nun am Ausgang eine schöne harmonische Spannung mit der gewünschten Amplitude. Die Schaltfrequenz muss natürlich deutlich über Netzfrequenz liegen.
[0011] Das Grundkonzept des Leistungsteils des neuen aktiven Filters lässt sich folgender
Maßen beschreiben. Alle hier vorgestellten Filterschaltungen dienen zur Umformung von n, wobei gilt n > 1, ersten bipolaren Spannungen (Uii,Ui2,.Uii,..Uin) in n zweite bipolare Spannungen (U2i, U22,.U2i,..U2n) mit Hilfe von n spannungsbidirektionalen Schalterpaaren (Si 1, S2i ,Si 2,S22,—Si j, S2j,Si n> S2n )sowie n erste Kondensatoren (Cn,Ci2,...Cii,...Cm) und maximal n zweite Kondensatoren (C2i,C22,...C2.....C2n) und n erste Spulen (L11,L12,..L1i..L1n) und maximal n zweiten Spule (L21,L22,..L2i,..L2n). Wesentlich dabei ist, dass pro Phase zwei spannungsbidirektionale Schalter (Sn.S^) in Serie geschaltet sind und komplementär angesteuert werden (pushpull Betrieb, dadurch gibt es immer einen Strompfad für die Induktivitäten). Zusätzlich wird an den ersten Anschluss des jeweils ersten Schalters des Schalterpaares eine Klemme der ersten oder zweiten Spannung oder ein passives Bauelement geschaltet. Der zweite Anschluss des jeweils ersten Schalters des Schalterpaares wird mit dem ersten Anschluss des jeweils zweiten Schalters des Schalterpaares und mit einer Klemme der ersten und/oder zweiten Spannung oder einem passiven Bauelement verbunden. Zusätzlich wird der jeweils zweite Anschluss des zweiten Schalters des Schalterpaares mit einer Klemme der ersten und/oder zweiten Spannung oder mit einem passiven Bauelement verbunden.
[0012] Um störende Induktivitäten in den Zuleitungen in der Wirkung zu entschärfen, kann man zwischen den Anschlussklemmen der ersten Spannungen (Un,) Kondensatoren schalten.
[0013] Figur 1 zeigt das Grundkonzept. Die Figuren 2 bis 11 zeigen die grundlegenden Ausformungen der Erfindung. Sie sind immer dreiphasig dargestellt und einphasig beschrieben. Schließlich sind in Fig. 12 noch diskrete Realisierungen des spannungsbidirektionalen Schalters gezeigt.
[0014] Das Grundkonzept Fig. 1 ist für ein einphasiges System dargestellt. Die zu filternde Eingangsspannung wird beispielhaft mit einem Spannungsteiler in eine sinnvolle Größe für die Signalverarbeitung gebracht, z.B. mit einem Teilerfaktor von 1:100. Es sei hierangemerkt, dass zur Vermeidung von Phasenfehlern, besonders bei kurzen transienten Störungen, dieser kompensiert werden muss. Dieses Signal ist das Eingangssignal für die PLL. Das Ausgangssignal wird in der Größe durch einen Multiplizierer so angepasst, dass ein netzsynchrones harmonisches Signal mit der erforderlichen Größe entsteht. Dies ist der Sollwert für die nachfolgende Steuerung bzw. Regelung oder kombinierte Steuer/Regelung. Der Block „Steuerungsgesetz" berechnet aus dem Sollwert und der Eingangsspannung (einer dazu proportionalen Spannung) das erforderliche Tastverhältnis. Daran anschließend ist eine Summierstelle, wenn zusätzlich ein Regler zum Ausgleich des Steuerungsfehlers vorhanden ist. Der Block „PWM-Treiber" symbolisiert die Umformung auf die einzelnen Ansteuersignale der aktiven Schalter des aktiven Filters. Der Block „AF" stellt den Leistungsteil des aktiven Filters dar. An dessen Ausgang ist zwecks Anpassung an die Steuerelektronik ein weiterer Spannungsteiler gezeichnet. Dessen Signal wird in einer Summierstelle vom Sollwert Ü2 cos wt abgezogen. Dieses Differenzsignal, die Regelabweichung, wird einem Regler zugeführt, und der 2. Summierstelle zugeführt. Weiters ist ein Block „überlagertes Steuersystem" eingezeichnet, der ja nach Anwendungsfall die erforderliche Amplitude vorgibt. Der Block „Last" symbolisiert den Verbraucher, der auch ein weiteres Netz, das aber nun mit einer sauberen, gefilterten Wechselspannung betrieben wird, sein kann. Für mehrphasige Netze kann der Sollwert für die anderen Phasen einfach durch die erforderliche Phasenverschiebung realisiert werden, oder es ist auch denkbar, das System jeweils getrennt für jede Phase aufzubauen. Es sei angemerkt, dass große Teile des Systems wie PLL, Steuerung und Regelung auch rein digital realisiert werden können.
[0015] Eine schaltungstechnisch sehr einfache Ausformung des Leistungsteils des Filters, die aber die zweite Spannung größer oder kleiner als die Eingangsspannung machen kann, zeigt Fig.2. Dabei wird an den jeweils ersten Anschluss des ersten Schalters (S^) des Schalterpaares (Sii,S2i) eine Klemme der ersten Spannung (Uü), an den zweiten Anschluss des ersten Schalters (Si,) des Schalterpaares (Sü, S2i) eine Spule (L^), deren zweiter Anschluss mit dem zweiten 3/12 österreichisches Patentamt AT505 460B1 2012-01-15
Anschluss der ersten (U2i) und der zweiten Spannung (U2i) verbunden ist, geschaltet. An den zweiten Anschluss des zweiten Schalters (S2i) des Schalterpaares (Sii,S2i) wird ein Kondensator (C2i.) angeschlossen, dessen zweiter Anschluss mit dem zweiten Anschluss der ersten (Ui,) und der zweiten Spannung (U2i) verbunden ist. Die erste Klemme der zweiten Spannung (U2i) wird an die Verbindung Kondensator (C2i) mit zweitem Schalter (S2i) geschaltet.
[0016] Bei der Filterschaltung nach Fig. 3 ist an den jeweils ersten Anschluss des ersten Schalters (Sü) des Schalterpaares (Sii,S2i) eine Spule (I_ü), deren anderer Anschluss mit der ersten Klemme der ersten Spannung (Ui,) verbunden ist, geschaltet. An den ersten Anschluss des ersten Schalters (Sn) ist zusätzlich ein Kondensator (Cu) angeschlossen, dessen zweiter Anschluss an die zweite Eingangsklemme der ersten Spannung geschaltet ist. An den zweiten Anschluss des ersten Schalters (Sü) des Schalterpaares (Sii,S2i) ist eine zweite Spule (L2i), deren zweiter Anschluss mit dem zweiten Anschluss der ersten (Uü) und der zweiten Spannung (U2i) verbunden ist, geschaltet. Der zweite Anschluss des zweiten Schalters (S2i) des Schalterpaares (Sü, S2i) ist mit einem zweiten Kondensator (C2i), dessen zweiter Anschluss mit dem zweiten Anschluss der ersten (U2i) und der zweiten Spannung (U2i) verbunden ist, geschaltet. Die erste Klemme der zweiten Spannung ist an den zweiten Anschluss des zweiten Schalters geschaltet.
[0017] Figur 4 zeigt die Schaltung gemäß Fig. 2 ergänzt durch ein Ausgangsfilter bestehend aus einer zweiten Induktivität und einem zweiten Kondensator.
[0018] In Fig. 5 ist die Filterschaltung so aufgebaut, dass an den jeweils ersten Anschluss des ersten Schalters (Sü) des Schalterpaares (Sü,S2i) eine Spule (Lu), deren anderer Anschluss mit der ersten Klemme der ersten Spannung (Uü) verbunden ist, geschaltet ist. Zusätzlich ist an den ersten Anschluss des ersten Schalters (Sn) ein Kondensator (Cu) angeschlossen, dessen zweiter Anschluss an den zweiten Anschluss des zweiten Schalters (S2,) des Schalterpaares (Sü, Sa) geschaltet ist. An den zweiten Anschluss des ersten Schalters (Sü) des Schalterpaares (Sü, S2i) ist die jeweils zweite Klemme der ersten (Uü) und der zweiten (U2i) Spannung und ein Kondensator (C2i), dessen zweiter Anschluss mit dem ersten Anschluss der zweiten Spannung (U2i) verbunden ist, geschaltet. Eine Spule (L2i) verbindet den ersten Anschluss der zweiten Spannung (U2i) mit dem zweiten Anschluss des zweiten Schalters.
[0019] Bei der Filterschaltung gemäß Fig. 6 wird an den jeweils ersten Anschluss des ersten Schalters (Sü) des Schalterpaares (Sü,S2i) eine Klemme der ersten Spannung (Uü), an den zweiten Anschluss des ersten Schalters (Sü) des Schalterpaares (Sü,S2i) eine Spule (I_ü), deren zweiter Anschluss mit dem ersten Anschluss der zweiten Spannung (U2i) verbunden ist, geschaltet. Der zweite Anschluss des zweiten Schalters (S2i) des Schalterpaares (Sü,S2i) ist mit der zweiten Klemme der ersten Spannung (Uü) und mit der zweiten Klemme der zweiten Spannung (U2i) verbunden. Ein zweiter Kondensator (C2i) ist zwischen die Klemmen der zweiten Spannung geschaltet.
[0020] Figur 7 zeigt eine um ein Eingangsfilter, bestehend aus einem Kondensator (Cn) und einer Induktivität (U), erweiterte Schaltung gemäß Fig. 6.
[0021] Bei der Filterschaltung gemäß Fig. 8 wird an den zweiten Anschluss des ersten Schalters (Sü) eine Spule (I_ü), deren zweiter Anschluss mit der ersten Klemme der ersten Spannung (Uü) verbunden ist, geschaltet. An den ersten Anschluss des ersten Schalters (Sü) ist ein Kondensator (C2i,), dessen zweiter Anschluss mit dem zweiten Anschluss des zweiten Schalters (S2i), der zweiten Klemme der ersten Spannung (Uü) und der zweiten Klemme der zweiten Spannung (U2i) verbunden ist, geschaltet. Die erste Klemme der zweiten Spannung (U2,) ist mit der ersten Klemme des ersten Schalters verbunden.
[0022] Figur 9 zeigt eine um ein Ausgangsfilter, bestehend aus einem Kondensator (C2i,) und einer Induktivität (L2i), erweiterte Schaltung gemäß Fig. 8.
[0023] Bei der Filterschaltung gemäß Fig. 10 wird an den ersten Anschluss des ersten Schalters (Sü) eine erste Spule, deren zweiter Anschluss mit der ersten Klemme der ersten Spannung (Uü) verbunden ist und ein erster Kondensator (Cü), dessen zweiter Anschluss mit dem 4/12

Claims (16)

  1. österreichisches Patentamt AT505 460B1 2012-01-15 zweiten Anschluss des zweiten Schalters (S2i) verbunden ist, geschaltet. An den zweiten Anschluss des ersten Schalters (Sn) ist ein zweiter Kondensator (C2j), dessen zweiter Anschluss mit der zweiten Klemme der ersten Spannung (Un), mit der zweiten Klemme der zweiten Spannung (U2i) und mit einer zweiten Spule (L2i), deren anderer Anschluss an den zweiten Anschluss des zweiten Schalters (S2i) geschaltet ist, verbunden. Die erste Klemme der zweiten Spannung (U2i) ist mit der zweiten Klemme des zweiten Schalters verbunden. [0024] Bei der Filterschaltung gemäß Fig. 11 wird an den zweiten Anschluss des ersten Schalters (Sü) die erste Klemme der ersten Spannung (Uü) geschaltet, an den zweiten Anschluss des zweiten Schalters (S2i) eine erste Induktivität, deren zweiter Anschluss mit der zweiten Klemme der ersten Spannung (Un) und mit der zweiten Klemme der zweiten Spannung (U2i) verbunden ist und ein erster Kondensator (Ci,), dessen zweiter Anschluss an den ersten Anschluss des ersten Schalters (Sn) und an eine zweite Spule (L2i), deren zweiter Anschluss mit der ersten Klemme der zweiten Spannung (U2i) verbunden ist, geschaltet und zwischen den Klemmen der zweiten Spannung ein (U2i) zweiter Kondensator (C2i) geschaltet. [0025] Figur 12 zeigt mögliche Ausformungen des spannungsbidirektionalen Schalters. Sinnvoll ist die Verwendung von Modulen. Die technologische Entwicklung lässt gesteuerte spannungsbidirektionale Schalter in näherer Zukunft erwarten, die also nicht aus aktiven und passiven Schaltern in bekannter Weise zusammen zusetzen sind. Patentansprüche 1. Wandlerschaltungen für aktive Netzfilter zur Umformung von n, wobei gilt n > 1, ersten bipolaren Spannungen (Un,Ui2,.Uii,..Uin) in n zweite bipolare Spannungen (U2i U22,.. U2j,.. ,U2n) mit Hilfe von n spannungsbidirektionalen Schalterpaaren (S11,S2i,S12,S22,...S1i,S2i,S1n,S2n), sowie n erste Kondensatoren ((^,0^,...(^,...(^,,) und maximal n zweite Kondensatoren (C2i,C22,...C2i,...C2n) und n erste Spulen (Ln,L12,..L1i,..L1n) und maximal n zweite Spulen (L21,L22,..L2i,..L2n) dadurch gekennzeichnet, dass pro Phase zwei spannungsbidirektionale Schalter (Sü,S2i) in Serie geschaltet sind und komplementär angesteuert werden, oder nach dem Abschalten des ersten spannungsbidirektionalen Schalters (Sü) der zweite spannungsbidirektionale Schalter (S2i) so lange eingeschaltet bleibt, bis der Strom durch ihn null wird, und an den ersten Anschluss des jeweils ersten Schalters des Schalterpaares eine Klemme der ersten oder zweiten Spannung oder ein passives Bauelement geschaltet, der zweite Anschluss des jeweils ersten Schalters des Schalterpaares mit dem ersten Anschluss des jeweils zweiten Schalters des Schalterpaares und mit einer Klemme der ersten und/oder zweiten Spannung oder einem passiven Bauelement verbunden ist und der jeweils zweite Anschluss des zweiten Schalters des Schalterpaares mit einer Klemme der ersten und/oder zweiten Spannung oder mit einem passiven Bauelement verbunden ist.
  2. 2. Filterschaltung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an den jeweils ersten Anschluss des ersten Schalters (Sü) des Schalterpaares (Sü.,S2i) eine Klemme der ersten Spannung (Uü), an den zweiten Anschluss des ersten Schalters (Sü) des Schalterpaares (Sü,S2i) eine Spule (Lu), deren zweiter Anschluss mit dem zweiten Anschluss der ersten (Ui,) und der zweiten Spannung (U2,) verbunden ist und der zweite Anschluss des zweiten Schalters (S2,) des Schalterpaares (Sii,S2,) mit einem Kondensator (C2i), dessen zweiter Anschluss mit dem zweiten Anschluss der ersten (Uü) und der zweiten Spannung (U2i) verbunden ist und der ersten Klemme der zweiten Spannung verbunden ist.
  3. 3. Filterschaltung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an den jeweils ersten Anschluss des ersten Schalters (Sü) des Schalterpaares (Sü, .S2i) eine Spule (I_ü), deren anderer Anschluss mit der ersten Klemme der ersten Spannung (Uü) verbunden ist und weiters an den ersten Anschluss des ersten Schalters (Sü) ein Kondensator (Cü) angeschlossen ist, dessen zweiter Anschluss an die zweite Eingangsklemme der ersten Spannung geschaltet ist, an den zweiten Anschluss des ersten Schalters (Sü) des Schalterpaares (Sü,S2i) eine zweite Spule (L2i), deren zweiter Anschluss mit dem zweiten Anschluss 5/12 österreichisches Patentamt AT505 460B1 2012-01-15 der ersten (Ui,) verbunden ist und der zweiten Spannung (Ua) verbunden ist und der zweite Anschluss des zweiten Schalters (S2i) des Schalterpaares (Sii,S2i) mit einem zweiten Kondensator (C2i), dessen zweiter Anschluss mit dem zweiten Anschluss der ersten (Un) und der zweiten Spannung (U2i) verbunden ist und der ersten Klemme der zweiten Spannung geschaltet ist.
  4. 4. Filterschaltung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an den jeweils ersten Anschluss des ersten Schalters (Sü) des Schalterpaares (Sii,S2i) eine Klemme der ersten Spannung (Uü), an den zweiten Anschluss des ersten Schalters (Sü) des Schalterpaares (511.521) eine erste Spule (Lu), deren zweiter Anschluss mit dem zweiten Anschluss der ersten (Un) und der zweiten Spannung (U2i) verbunden ist und der zweite Anschluss des zweiten Schalters (S2i) des Schalterpaares (Sii,S2i) mit einem Kondensator (C2i), dessen zweiter Anschluss mit dem zweiten Anschluss der ersten (Un) und der zweiten Spannung (U2i) verbunden ist und mit einer zweiten Spule (L2i), deren zweiter Anschluss mit der ersten Klemme der zweiten Spannung verbunden ist; zwischen der ersten und der zweiten Klemme der zweiten Spannung (U2i) wird ein zweiter Kondensator (C2i) geschaltet.
  5. 5. Filterschaltung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an den jeweils ersten Anschluss des ersten Schalters (Sü) des Schalterpaares (Sii,S2i) eine Spule (Lu), deren anderer Anschluss mit der ersten Klemme der ersten Spannung (Uii) und weiters an den ersten Anschluss des ersten Schalters (Sn) ein Kondensator (Cu) angeschlossen ist, dessen zweiter Anschluss an den zweiten Anschluss des zweiten Schalters (S2i) des Schalterpaares (Sii,S2i) geschaltet ist, an den zweiten Anschluss des ersten Schalters (Sn) des Schalterpaares (Sn,S2i) die jeweils zweite Klemme der ersten (Un) und der zweiten (U2i) Spannung und ein Kondensator (C2i), dessen zweiter Anschluss mit dem ersten Anschluss der zweiten Spannung (U2i) und einer Spule (L2i), deren zweiter Anschluss mit dem zweiten Anschluss des zweiten Schalters (S2i) verbunden ist, geschaltet ist.
  6. 6. Filterschaltung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an den jeweils ersten Anschluss des ersten Schalters (Sü) des Schalterpaares (Sii,S2i) eine Klemme der ersten Spannung (Uii), an den zweiten Anschluss des ersten Schalters (Sü) des Schalterpaares (511.521) eine Spule (Lu), deren zweiter Anschluss mit dem ersten Anschluss der zweiten Spannung (U2i) verbunden ist und der zweite Anschluss des zweiten Schalters (S2i) des Schalterpaares (Sii,S2i) an die zweite Klemme der ersten Spannung (Uü), die zweite Klemme der zweiten Spannung (U2i) und an einem Kondensator (C2i), dessen zweiter Anschluss mit dem ersten Anschluss der zweiten Spannung (U2i) verbunden ist, geschaltet ist.
  7. 7. Filterschaltung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an den jeweils ersten Anschluss des ersten Schalters (Sü) des Schalterpaares (Sii,S2i) eine Spule, deren zweiter Anschluss mit der ersten Klemme der ersten Spannung (U^) verbunden ist und ein Kondensator (Ci,), dessen zweiter Anschluss mit der zweiten Klemme der ersten Spannung (Ui,) verbunden ist, geschaltet ist, an den zweiten Anschluss des ersten Schalters (Sü) des Schalterpaares (S^.S^) eine Spule (L^), deren zweiter Anschluss mit dem ersten Anschluss der zweiten Spannung (U2i) verbunden ist und der zweite Anschluss des zweiten Schalters (S2i,) des Schalterpaares (Sii,S2i) an die zweite Klemme der ersten Spannung (Uü), die zweite Klemme der zweiten Spannung (U2i) und an einen zweiten Kondensator (C2,), dessen zweiter Anschluss mit dem ersten Anschluss der zweiten Spannung (U2i) verbunden ist, geschaltet ist.
  8. 8. Filterschaltung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an den zweiten Anschluss des ersten Schalters (Si,) eine Spule (Lu), deren zweiter Anschluss mit der ersten Klemme der ersten Spannung (U^) verbunden ist, geschaltet ist und an den ersten Anschluss des ersten Schalters (Sü) ein Kondensator (C2i,), dessen zweiter Anschluss mit dem zweiten Anschluss des zweiten Schalters (S2i), der zweiten Klemme der ersten Spannung (Uü) und der zweiten Klemme der zweiten Spannung (U2i) verbunden ist und an die erste Klemme der zweiten Spannung (U2i) geschaltet ist. 6/12 österreichisches Patentamt AT505 460 B1 2012-01-15
  9. 9. Filterschaltung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an den zweiten Anschluss des ersten Schalters (Sn) eine Spule (Ln), deren zweiter Anschluss mit der ersten Klemme der ersten Spannung (Un) verbunden ist, geschaltet ist und an den ersten Anschluss des ersten Schalters (Sn) ein Kondensator (Cn), dessen zweiter Anschluss mit dem zweiten Anschluss des zweiten Schalters (S2j), der zweiten Klemme der ersten Spannung (Un) und der zweiten Klemme der zweiten Spannung (U2i) verbunden ist und eine zweite Spule (La), deren zweiter Anschluss mit der ersten Klemme der zweiten Spannung (U2,) und einem zweiten Kondensator (C2,), dessen zweiter Anschluss mit der zweiten Klemme der zweiten Spannung (U2i) verbunden ist, geschaltet ist.
  10. 10. Filterschaltung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an den ersten Anschluss des ersten Schalters (Sn) eine erste Spule, deren zweiter Anschluss mit der ersten Klemme der ersten Spannung (Un) verbunden ist und ein erster Kondensator (Cn), dessen zweiter Anschluss mit dem zweiten Anschluss des zweiten Schalters (S2i) verbunden ist, geschaltet ist und an den zweiten Anschluss des ersten Schalters (Sn) ein zweiter Kondensator (C2i), dessen zweiter Anschluss mit der zweiten Klemme der ersten Spannung (U2i), mit der zweiten Klemme der zweiten Spannung (U2i) und mit einer zweiten Spule (L2i), deren anderer Anschluss an den zweiten Anschluss des zweiten Schalters (S2i) geschaltet ist, verbunden ist und die erste Klemme der zweiten Spannung (U2i) geschaltet ist.
  11. 11. Filterschaltung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an den zweiten Anschluss des ersten Schalters (Sn) die erste Klemme der ersten Spannung (Un) geschaltet wird, an den zweiten Anschluss des zweiten Schalters (S2i) eine erste Induktivität, deren zweiter Anschluss mit der zweiten Klemme der ersten Spannung (Un) und mit der zweiten Klemme der zweiten Spannung (Un) verbunden ist und ein erster Kondensator (Cn), dessen zweiter Anschluss an den ersten Anschluss des ersten Schalters (Sn) und an eine zweite Spule (L2i), deren zweiter Anschluss mit der ersten Klemme der zweiten Spannung (U2i) verbunden ist, geschaltet ist und zwischen den Klemmen der zweiten Spannung ein (U2i) zweiter Kondensator (C2i) geschaltet ist.
  12. 12. Filterschaltung gemäß Anspruch 2, 4, 6 und 11 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Anschlussklemmen der ersten Spannungen (Un) Kondensatoren geschaltet werden.
  13. 13. Filterschaltung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Kopplung von Spannungsnetzen dienen.
  14. 14. Filterschaltung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass an den Klemmen der ersten Spannungen ein n phasiges Wechselspannungssystem und an den Klemmen der zweiten Spannungen eine sensitive Last geschaltet ist, oder umgekehrt.
  15. 15. Filterschaltung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass sie als Stellglied zur Lastflussregelung verwendet wird.
  16. 16. Filterschaltung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuersignale für die spannungsbidirektionalen Schalter (Sii,S2i) durch eine Steuerschaltung, bzw. eine kombinierte Steuer/Regelschaltung gewonnen werden. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen 7/12
AT0106007A 2007-07-10 2007-07-10 Aktive netzfilter AT505460B1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0106007A AT505460B1 (de) 2007-07-10 2007-07-10 Aktive netzfilter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0106007A AT505460B1 (de) 2007-07-10 2007-07-10 Aktive netzfilter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
AT505460A1 AT505460A1 (de) 2009-01-15
AT505460B1 true AT505460B1 (de) 2012-01-15

Family

ID=40240426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
AT0106007A AT505460B1 (de) 2007-07-10 2007-07-10 Aktive netzfilter

Country Status (1)

Country Link
AT (1) AT505460B1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8576022B2 (en) * 2009-12-02 2013-11-05 International Business Machines Corporation Tuning a programmable power line filter

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07236273A (ja) * 1994-02-22 1995-09-05 Sanken Electric Co Ltd 直流変換器
US5627460A (en) * 1994-12-28 1997-05-06 Unitrode Corporation DC/DC converter having a bootstrapped high side driver
JPH10222235A (ja) * 1997-02-13 1998-08-21 Toshiba Corp アクティブフィルタ装置の制御回路

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07236273A (ja) * 1994-02-22 1995-09-05 Sanken Electric Co Ltd 直流変換器
US5627460A (en) * 1994-12-28 1997-05-06 Unitrode Corporation DC/DC converter having a bootstrapped high side driver
JPH10222235A (ja) * 1997-02-13 1998-08-21 Toshiba Corp アクティブフィルタ装置の制御回路

Also Published As

Publication number Publication date
AT505460A1 (de) 2009-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112018004109T5 (de) Digitale steuerung eines verschachtelten leistungswandlers im geschalteten boundary-modus
DE112012001623T5 (de) Photovoltaik-Leistungswandler
WO2006048161A1 (de) Mehrphasen-netzfilter
EP2831989A2 (de) Gleichrichterschaltung mit strominjektion
DE10122534A1 (de) Resonanter Konverter
EP1897213A1 (de) Netzteil mit vollbrückenschaltung und grossem regelungsbereich
EP0951133A2 (de) Verfahren und aktives Filter zur Reduzierung der Restwelligkeit des einem Netz durch eine Last entnommenen Stroms
WO2014206704A1 (de) Umrichteranordnung mit parallel geschalteten mehrstufen-umrichtern sowie verfahren zu deren steuerung
DE102017212462A1 (de) Galvanisch gekoppelter elektrischer Wandler
DE102018114589B4 (de) Leistungswandlerschaltung und leistungswandlungsverfahren
CH713573B1 (de) Magnetische Drossel, Umrichterabschnitt und Umrichter.
DE10303421A1 (de) Strom-/Spannungswandleranordnung
WO2001050583A1 (de) Netzrückwirkungsarmes dreiphasen-stromzwischenkreis-pulsgleich-richtersystem mit weitem stellbereich der ausgangsspannung
DE102021203742A1 (de) Strommessvorrichtung für getaktete leistungswandler und regelungsschaltung zur anwendung der strommessvorrichtung
AT505460B1 (de) Aktive netzfilter
EP3322076A1 (de) Schaltnetzteil mit resonanzwandler
WO2015021489A1 (de) Gleichrichterschaltung mit strominjektion
AT411413B (de) Vorrichtung zur erhöhung der spannungsreserve dreiphasiger pulsgleichrichtersysteme mit verbindung des ausgangsspannungsmittelpunktes mit einem fiktiven netzsternpunkt
CH714180B1 (de) Konverter zur Übertragung von elektrischer Energie zwischen einem DC und einem AC-System.
WO2005124985A1 (de) Matrixumrichter zur kopplung von drehspannungsnetzen
DE19617176C2 (de) Synchronisierbare Stromversorgung
CH715813A2 (de) Verfahren zum Regeln eines Dreiphasen-Pulsgleichrichtersystems mit Stromzwischenkreis.
AT404527B (de) Aktive netzspannungsfilterung mit vorgebbarer innerer impedanz
AT18274U1 (de) Synchronkonverter mit Frequenzstabiler Regelung
CH715005B1 (de) Vorrichtung zur Umsetzung einer in weiten Grenzen variierenden Gleichspannung in eine Mehrphasenwechselspannung mit variabler Frequenz und Amplitude.

Legal Events

Date Code Title Description
MM01 Lapse because of not paying annual fees

Effective date: 20120710