AT511400B1

AT511400B1 - DEVICE FOR REDUCING HARMONIC CONTENT IN A CONVERTER SYSTEM

Info

Publication number: AT511400B1
Application number: ATA633/2011A
Authority: AT
Inventors: Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss; Karl Dipl Ing Dr Edelmoser
Original assignee: Fachhochschule Technikum Wien
Priority date: 2011-05-05
Filing date: 2011-05-05
Publication date: 2016-06-15
Also published as: AT511400A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reduzierung des Oberschwingungsgehalts in einem Konvertersystem, bestehend aus getakteten Wandlern mit Ausgangsstromcharakteristik (1.1 bis 1.n), die von Batterien, Brennstoffzellen, Solar-, thermoelektrischen Generatoren u. ä. (P1 bis Pn) gespeist werden, die auf einen gemeinsamen Zwischenkreis (2) speisen, von dem auch ein Wechselrichter (3) versorgt wird. Bidirektionale Wandler (4, 5) dienen dazu, den Stromrippel im Zwischenkreis (2) zu reduzieren, wobei ein erster bidirektionaler Wandler (4) mit geringer Schaltfrequenz den größten Teil der Energie aufbringt, ein weiterer (5) bzw. weitere bidirektionale Wandler mit höherer Schaltfrequenz aber geringerer Leistung den Rest ausgleichen.The invention relates to a device for reducing the harmonic content in a converter system, consisting of clocked transducers with output current characteristic (1.1 to 1.n), of batteries, fuel cells, solar, thermoelectric generators u. Ä. (P1 to Pn) are fed, which feed on a common intermediate circuit (2), from which also an inverter (3) is supplied. Bidirectional transducers (4, 5) serve to reduce the current ripple in the intermediate circuit (2), with a first bidirectional converter (4) with a low switching frequency applying most of the energy, another (5) or further bidirectional converters with a higher one Switching frequency but lower power balance the rest.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reduzierung des Oberschwingungsgehalts in einem Konvertersystem, bestehend aus getakteten Wandlern mit Ausgangsstromcharakteristik, die von Batterien, Brennstoffzellen, Solar-, thermoelektrischen Generatoren u. ä. gespeist werden, die auf einen gemeinsamen Zwischenkreis speisen, von dem auch ein Wechselrichter versorgt wird, bzw. eine Vorrichtung zur Reduzierung des Oberschwingungsgehalts in einem Konvertersystem, bestehend aus einer Quelle mit Innenwiderstand, wie Batterien, Brennstoffzellen, Solar-, Wind- oder thermoelektrischem Generator, die auf einen Zwischenkreis speist, von dem ein Wechselrichter in ein Netz oder in eine Last speist. Weiters betrifft sie ein Verfahren zur Reduzierung des Oberschwingungsgehalts in einem Konvertersystem, bestehend aus getakteten Wandlern, die auf einen gemeinsamen Zwischenkreis speisen, von dem auch ein Wechselrichter (3) versorgt wird, bzw. ein Verfahren zur Reduzierung des Oberschwingungsgehalts in einem Konvertersystem, bestehend aus einer Quelle mit Innenwiderstand, die auf einen Zwischenkreis speist, von dem ein Wechselrichter in ein Netz oder in eine Last speist.Description: The invention relates to a device for reducing the harmonic content in a converter system, consisting of clocked transducers with output current characteristic of batteries, fuel cells, solar, thermoelectric generators u. Ä. Are fed, which feed on a common DC circuit, which is also powered by an inverter, or a device for reducing the harmonic content in a converter system consisting of a source with internal resistance, such as batteries, fuel cells, solar, wind or thermoelectric generator that feeds to a DC link from which an inverter feeds into a grid or load. Furthermore, it relates to a method for reducing the harmonic content in a converter system, consisting of clocked converters that feed on a common DC circuit, which is also an inverter (3) is supplied, or a method for reducing the harmonic content in a converter system consisting of a source with internal resistance that feeds to a DC link from which an inverter feeds into a grid or load.

[0002] Solarzellen, Brennstoffzellen, Batterien, thermoelektrische Generatoren und ähnliche Energieumformer sollten im Punkt maximaler Leistung betrieben werden, um die zur Verfügung stehende Energie auch wirklich zu nutzen. Wird nun aus einer solchen Quelle Energie mit einem leistungselektronischen Konverter entnommen, so ist der Stromverlauf im Wesentlichen dreieck- oder trapezförmig. Dadurch verschiebt sich der Arbeitspunkt entsprechend um den Punkt der maximalen Leistung. Je größer die Stromschwankung, umso weiter bewegt sich der Arbeitspunkt. Die Schwankungen um den Arbeitspunkt erfolgen mit der Taktfrequenz des elektronischen Konverters. Um aus der Sicht der Quelle den Rippel klein zu halten, muss eine Kapazität parallel zur Quelle geschaltet werden. Je größer der Kondensator, umso kleiner werden die Schwankungen des Arbeitspunktes (es sei hier angemerkt, dass auch bei Batterien eine solche Überbrückung unbedingt notwendig ist). Ist nun eine solche Quelle, oder solche Quellen, das/die speisende/n Element/e eines Wechselrichters, dann muss der Kondensator am Eingang oder am Ausgang des leistungselektronischen Wandlers (oder beide zusammen) noch die Schwankung des Energiebedarfs, verursacht durch den erforderlichen sinusförmigen Netzstrom, ausgleichen. Dies erfordert einen viel größeren Kondensator als einen für den Ausgleich des vom leistungselektronischen Konverter verursachten Rippel erforderlichen. Am größten ist die Anforderung bei einem einphasigen Netz, da es hier große Schwankungen auszugleichen gibt, aber auch beim Antrieb von zweiphasigen Maschinen (hier gibt es sehr einfache Konverterstrukturen und da die Maschine auch nicht sehr aufwendig ist, gibt es hier ein großes Potential) ist noch immer eine entsprechend große Pufferung erforderlich.Solar cells, fuel cells, batteries, thermoelectric generators and similar energy converters should be operated at the maximum power point to really use the available energy. If energy is taken from such a source with a power electronic converter, the current profile is essentially triangular or trapezoidal. This shifts the operating point accordingly around the point of maximum power. The larger the current fluctuation, the further the operating point moves. The fluctuations around the operating point take place with the clock frequency of the electronic converter. To keep the ripple small from the point of view of the source, a capacitor must be connected in parallel to the source. The larger the capacitor, the smaller the fluctuations of the operating point (it should be noted here that even with batteries such a bridging is absolutely necessary). If such a source, or sources, is the feeding element (s) of an inverter, then the capacitor at the input or at the output of the power electronic converter (or both together) still has to meet the fluctuation of the energy demand caused by the required sinusoidal Mains current, equalize. This requires a much larger capacitor than one needed to balance the ripple caused by the power electronic converter. The greatest requirement for a single-phase network is that it compensates for large fluctuations, but there is also a great potential for driving two-phase machines (here there are very simple converter structures and since the machine is not very complicated either) still a correspondingly large buffering required.

[0003] In AT 509826 B wird eine Vorrichtung erläutert, bei der bei den einzelnen Quellen ein Kondensator angeordnet ist, der nur zum Ausgleich des vom leistungselektronischen Konverter verursachten Rippels dient. Der Ausgleich in Bezug auf das Netz wird durch ein aktives Filter, realisiert durch einen bidirektionalen Konverter, der einen auf höherer Spannung (und daher einen höheren Energieinhalt habenden) liegenden Kondensator lädt und entlädt, bewerkstelligt (Fig. 1).In AT 509826 B, a device is explained in which a capacitor is arranged at the individual sources, which serves only to compensate for the ripple caused by the power electronic converter. The compensation with respect to the network is accomplished by an active filter implemented by a bi-directional converter which charges and discharges a capacitor at a higher voltage (and therefore higher energy content) (Figure 1).

[0004] Die Qffenlegungsschrift DE 4441214 AI zeigt eine aktive Filterschaltung, bei der parallel zum Glättungskondensator ein bidirektionaler Halbbrückenwandler geschaltet ist, der eine zu hohe Spannung am Kondensator abbaut, bzw. bei zu kleiner Spannung Energie in diesen speist.The patent application DE 4441214 AI shows an active filter circuit in which a bidirectional half-bridge converter is connected in parallel with the smoothing capacitor, which degrades too high a voltage across the capacitor, or at too low voltage energy in this feeds.

[0005] CN 101534061 A zeigt mehrere Eingangsspannungen, an denen über jeweils ein Eingangsfilter, das zusätzlich schaltbar ist, DC/AC Konverter geschaltet sind, die jeweils auf eine Primärwicklung eines gemeinsamen Transformators speisen, an deren einziger Sekundärwicklung ein Gleichrichter geschaltet ist. Es ist aber bei Verzicht auf den Gleichrichter auch möglich eine Wechselspannung zu erzeugen. Es wird auch die Möglichkeit dargestellt, mit Sperrwandlerstrukturen in den gemeinsamen Ausgangstransformator zu speisen.CN 101534061 A shows a plurality of input voltages, in each of which via an input filter, which is additionally switchable, DC / AC converter are connected, each feeding on a primary winding of a common transformer, at the single secondary winding, a rectifier is connected. But it is also possible to dispense with the rectifier to generate an AC voltage. It also presents the possibility to feed flyback converter structures into the common output transformer.

[0006] Im Folgenden wird nun vorgeschlagen, diesen durch mindestens zwei Konverter zu ersetzen, wovon einer den Großteil ausgleichen muss, aber mit geringerer Schaltfrequenz arbeitet (NF- Filter) und einer (oder mehrere), hochfrequent (oder gar, wenn z.B. eine dritte Stufe verwendet wird, so kann diese dann sogar linear sein) arbeitend, den Rest ausgleicht.In the following it is now proposed to replace it with at least two converters, one of which must compensate for the majority, but with lower switching frequency operates (NF filter) and one (or more), high frequency (or even if, for example, a third Stage is used, then this may even be linear) working, balancing the rest.

[0007] Um die Erfindung einfach zu beschreiben, wird nun ein System mit nur einer Eingangsquelle beschrieben (Fig. 3). Die Quelle (P), symbolisiert durch einen Solargenerator, wird mit einem Kondensator (Ci) überbrückt und an den Wechselrichter (Inverter), der z.B. in das Netz speist (mains), angeschlossen. Als Zwischenenergiespeicher dienen die beiden Kondensatoren (Cbi) im niederfrequenten Filter (LF-Filter) und (Cb2) im hochfrequenten Filter (HF-Filter), die jeweils an einen Konverter (DC/AC im Bild) angeschlossen werden. Es sei hier angemerkt, dass dabei nur der Strom eine Wechselgröße ist, nicht jedoch die Spannung. Weiters sei angemerkt, dass der Ausdruck Filter sich auf die Funktion bezieht. Realisiert wird die Filterung aktiv durch entsprechende Stromaufnahme aus oder Stromabgabe in den Zwischenkreis. Der netzseitige Wechselrichter (Inverter) wird auch durch ein Sollsignal, das der Maximum Power Point Tracker (MPPT) liefert, gesteuert, der auch über ein Pl-Glied (Fi) die niederfrequente Stromkomponente in einer Summierstufe (Si) dem invertierten Stromsignal zuführt. Das Ausgangssignal der Summierstufe (Si) stellt den Sollwert für das aktive LF-Filter dar. Das Strommesssignal wird über einen Hochpass (Fg) einer zweiten Summierstufe (S2) zugeführt und dort mit dem Sollwert null verglichen. Das Ausgangssignal der zweiten Summierstufe (S2) stellt den Sollwert für das aktive HF-Filter dar, das über einen Koppelkondensator (Cc) in den Zwischenkreis speist. Werden mehrere speisende Zweige verwendet, so speist jeder über einen Konverter mit Stromcharakteristik in den Zwischenkreis ein.To simply describe the invention, a system with only one input source will now be described (Figure 3). The source (P), symbolized by a solar generator, is bridged by a capacitor (Ci) and applied to the inverter (inverter), e.g. into the mains (mains), connected. The two capacitors (Cbi) in the low-frequency filter (LF filter) and (Cb2) in the high-frequency filter (HF filter), which are each connected to a converter (DC / AC in the figure), serve as an intermediate energy store. It should be noted here that only the current is a variable, but not the voltage. It should also be noted that the term filter refers to the function. The filtering is realized actively by appropriate current consumption or current output into the DC link. The grid-side inverter (inverter) is also controlled by a reference signal supplied by the Maximum Power Point Tracker (MPPT), which also supplies the low-frequency current component in a summation stage (Si) to the inverted current signal via a PI (Fi). The output signal of the summation stage (Si) represents the setpoint value for the active LF filter. The current measurement signal is fed via a high-pass filter (Fg) to a second summing stage (S2) and compared there with the setpoint zero. The output signal of the second summation stage (S2) represents the desired value for the active RF filter, which feeds into the DC link via a coupling capacitor (Cc). If several feeding branches are used, each feeds into the DC link via a converter with current characteristic.

[0008] Die Erfindung wird nun an Hand der Bilder beschrieben.The invention will now be described with reference to the pictures.

[0009] Fig. 1 zeigt den Stand der Technik an Hand von AT 509826 B, [0010] Fig. 2 zeigt ein speisendes Mehrkonvertersystem und [0011] Fig. 3 eine detaillierte Darstellung bei Speisung mit nur einer Quelle mitFig. 1 shows the prior art with reference to AT 509826 B, Fig. 2 shows a feeding multi-converter system, and Fig. 3 shows a detailed representation when fed with only one source

Innenwiderstand.Internal resistance.

[0012] Fig. 4 zeigt ein paar aussagekräftige Signalverläufe zu Fig. 3.Fig. 4 shows a few meaningful signal waveforms to Fig. 3rd

[0013] Fig. 5 und Fig. 6 zeigen beispielhaft Ausformungen der Konverter, die als aktive Filter verwendet werden können.Figures 5 and 6 show, by way of example, formations of the converters which can be used as active filters.

[0014] Fig. 1 zeigt zwei von n Quellen (Pi bis Pn), die über einen DC/DC Wandler stromgeregelt in den Zwischenkreis (2) mit der Spannung (Uzk) speisen. Im Zwischenkreis (2) liegt der Filterkondensator (Cf). An den Zwischenkreis (2) ist der Wechselrichter (3) angeschlossen, der noch über ein Ausgangsfilter das Netz (mains), hier beispielhaft als einphasiges Netz gezeichnet, speist. Das aktive Filter wird durch einen strombidirektionalen Wandler (5) mit sekundärseitiger Speicherkapazität (Cb) gebildet. Dadurch, dass die Energie von Kapazitäten proportional dem Quadrat der Spannung ist, kann in einem kleineren Kondensator bei entsprechend höherer Spannung genau soviel Energie gespeichert werden wie bei einem großen bei der Zwischenkreisspannung. Der DC/DC Wandler (5) muss bei Überschuss Energie aus dem Zwischenkreis (2) in den Speicherkondensator (Cb) pumpen und dann wieder zurückliefern, wenn mehr Energie ins Netz gespeist werden muss als die einzelnen Stränge mit den Wandlern mit Stromquellencharakteristik (1.1 bis l.n) liefern. Jeder Wandler mit Stromquellencharakteristik (1.1 bis l.n) wird z.B. bei Solargeneratoren mit einer Vorrichtung zum Auffinden des Punktes maximaler Leistung versehen und speist einen entsprechenden konstanten Strom in den Zwischenkreis.Fig. 1 shows two of n sources (Pi to Pn), the current fed via a DC / DC converter in the DC link (2) with the voltage (Uzk). In the intermediate circuit (2) is the filter capacitor (Cf). To the intermediate circuit (2) of the inverter (3) is connected, which still via an output filter, the mains (mains), here drawn as an example as a single-phase network feeds. The active filter is formed by a current-bidirectional converter (5) with secondary-side storage capacity (Cb). By virtue of the fact that the energy of capacitances is proportional to the square of the voltage, exactly the same amount of energy can be stored in a smaller capacitor with a correspondingly higher voltage than in the case of a large one in the case of the intermediate circuit voltage. The DC / DC converter (5) must pump excess energy from the intermediate circuit (2) into the storage capacitor (Cb) and then return it, if more energy must be fed into the network than the individual strings with the transducers with current source characteristic (1.1 bis ln). Each current source characteristic converter (1.1 to 1 n) is used e.g. provided with solar generators with a device for finding the point of maximum power and feeds a corresponding constant current in the DC link.

[0015] Fig. 2 zeigt die neue Struktur. Auch hier sind zwei von n Quellen (Pi bis Pn), die über einen DC/DC Wandler stromgeregelt in den Zwischenkreis (2) mit der Spannung (Uzk) speisen, dargestellt. Im Zwischenkreis (2) liegt der Filterkondensator (Cf). An den Zwischenkreis (2) ist der Wechselrichter (3) angeschlossen, der noch über ein Ausgangsfilter das Netz (mains), hier beispielhaft als einphasiges Netz gezeichnet, speist. Am Zwischenkreis (2) sind hier zwei Konverter (4, 5) mit sekundärseitigem Speicherkondensator (Cbi, Cb2) angeschlossen. Ein Konverter (4) (LF-Filter) taktet niederfrequent und hat daher nur geringe Schaltverluste und gleicht mit relativ großem Stromrippel die Energie im Zwischenkreis aus. Mit einem hochtaktenden Konverter (5) kleiner Leistung (HF-Filter) werden die restlichen Schwankungen ausgeglichen.Fig. 2 shows the new structure. Here, too, two of n sources (Pi to Pn), which are current-controlled via a DC / DC converter into the intermediate circuit (2) with the voltage (Uzk), are shown. In the intermediate circuit (2) is the filter capacitor (Cf). To the intermediate circuit (2) of the inverter (3) is connected, which still via an output filter, the mains (mains), here drawn as an example as a single-phase network feeds. At the intermediate circuit (2), two converters (4, 5) with a secondary-side storage capacitor (Cbi, Cb2) are connected here. A converter (4) (LF filter) clocks low-frequency and therefore has only low switching losses and compensates with relatively large current ripple the energy in the DC link. With a high clocking converter (5) low power (RF filter), the remaining fluctuations are compensated.

[0016] Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung mit nur einer Quelle (Pi), der ein Kondensator (Ci) parallel geschaltet ist. Zur Entkopplung der Strommessung (Strom durch die Quelle-Kondensator Parallelschaltung) dient die Diode (Di). Das Strommesssignal wird neben der Zwischenkreisspannung (2) einer Vorrichtung zur Bestimmung des Punktes maximaler Leistung (MPPT) zugeführt. Die beiden Konverter (4, 5), die als Filter (LF-Filter, HF-Filter) arbeiten, sind primärseitig an den Zwischenkreis (2) und sekundärseitig an einen Speicherkondensator (Cbi, Cb2) angeschlossen. Der Sollwert für den ins Netz speisenden Umrichter (3) liefert die Vorrichtung zur Ermittlung des Punktes maximaler Leistung (MPPT). Weiters ist in der Abbildung die Gewinnung der Sollwerte für die aktiven Filter dargestellt.Fig. 3 shows a device with only one source (Pi), which is a capacitor (Ci) connected in parallel. To decouple the current measurement (current through the source-capacitor parallel circuit), the diode (Di) is used. The current measuring signal is supplied, in addition to the intermediate circuit voltage (2), to a device for determining the maximum power point (MPPT). The two converters (4, 5), which work as filters (LF filters, HF filters), are connected on the primary side to the intermediate circuit (2) and on the secondary side to a storage capacitor (Cbi, Cb2). The setpoint for the inverter supplying power to the grid (3) supplies the device for determining the maximum power point (MPPT). Furthermore, the illustration shows the extraction of the setpoints for the active filters.

[0017] Fig. 4 zeigt von oben nach unten zuerst die Spannung am Solargenerator (hier beispielhaft gedacht), den Strom aus dem Solargenerator (hierbei wurde kaum eine Filterung durchgeführt, die ganze Filterung erfolgt durch die aktiven Filter, eine Verbesserung erfolgt durch einen etwas größeren unmittelbar parallel zum Solargenerator liegenden Kondensator), den Strom des niederfrequenten Konverters und den Strom des hochfrequenten Konverters. Die Schwankung des Solargeneratorstroms ist sehr gering, der niederfrequent eingekoppelte Strom (eigentlich ein Wechselstrom, der DC/DC Konverter muss ein Zweiquadrantensteller sein) hat einen entsprechenden großen Rippel. Da die Schaltfrequenz nieder ist, sind die Schaltverluste im niederfrequenten aktiven Filter, obwohl die dortige Speicherkapazitätsspannung hoch ist, gering. Prinzipiell sei hier angemerkt, dass die Konverterschaltung auch mit soft-switching Schaltern ausgeiführt werden könnte, um die Schaltverlust zu minimieren. Durch die Aufteilung in die zwei mit unterschiedlicher Frequenz taktenden Filter kann das aber wohl unterbleiben. Im untersten Stromverlauf wird deutlich wie der hochfrequent taktende Konverter (HF-Filter) den Rest ausgleicht. Es sei hier noch einmal betont, dass dieser Konverter (HF-Filter) mit einer niedrigen Spannung an seinem Zwischenspeicherkondensator betrieben wird. Dadurch sind seine Schalterverluste ebenfalls gering. Fig. 5 zeigt eine beispielhafte Ausformung des Konverters (5), der als aktives hochfrequentes Filter verwendet werden kann und Fig. 6 zeigt eine beispielhafte Ausformung des Konverters (4), der als aktives niederfrequentes Filter verwendet werden kann.Fig. 4 shows from top to bottom, first the voltage on the solar generator (here by way of example), the current from the solar generator (this was hardly a filter performed, the whole filtering is done by the active filter, an improvement is made by a something larger directly parallel to the solar generator lying capacitor), the current of the low-frequency converter and the current of the high-frequency converter. The fluctuation of the solar generator current is very low, the low-frequency injected current (actually an alternating current, the DC / DC converter must be a two-quadrant) has a corresponding large ripple. Since the switching frequency is low, the switching losses in the low-frequency active filter, although the local storage capacity voltage is high, are low. In principle, it should be noted here that the converter circuit could also be executed with soft-switching switches in order to minimize the switching loss. However, this can probably be avoided by dividing it into the two filters with different frequencies. In the lowest current course it becomes clear how the high-frequency clocking converter (HF filter) compensates the rest. It should be emphasized once again that this converter (RF filter) is operated with a low voltage at its latch capacitor. As a result, his switch losses are also low. Fig. 5 shows an exemplary embodiment of the converter (5) which can be used as an active high-frequency filter and Fig. 6 shows an exemplary embodiment of the converter (4), which can be used as an active low-frequency filter.

[0018] Die Aufgabe, den Oberschwingungsgehalt in einer Einspeisvorrichtung in ein einphasiges oder mehrphasiges Netz oder an eine ein- oder mehrphasige Last (Motorwicklung, Aktuator) zu reduzieren, erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass an den Zwischenkreis (2) mindestens zwei bidirektionale Wandler (4, 5) angeschlossen sind, an deren Ausgangsseite ein Kondensator oder eine Parallelschaltung von Kondensatoren oder eine Kombination von in Serie und parallel geschalteten Kondensatoren oder anderer Energiespeicher oder Energiequellen (Cbi, Cb2) geschaltet sind, wobei parallel zu den Eingängen der getakteten Wandler mit Ausgangsstromcharakteristik Kapazitäten (Ci bis Cn) entsprechend der venwendeten Schaltfrequenz zur Glättung der Eingangsspannung geschaltet sind. Dabei ist es sinnvoll, dass die getakteten Wandler mit Ausgangsstromcharakteristik mit einer Vorrichtung zur Einstellung des Punktes der maximalen Leistung versehen sind bzw., dass an den Zwischenkreis (2) mindestens zwei bidirektionale Wandler (4, 5) angeschlossen sind, an deren Ausgangsseite ein Kondensator oder eine Parallelschaltung von Kondensatoren oder eine Kombination von in Serie und parallel geschalteten Kondensatoren oder anderer Energiespeicher oder Energiequellen (Cbi, Cb2) geschaltet sind.The task of reducing the harmonic content in a feed device in a single-phase or multi-phase network or a single- or multi-phase load (motor winding, actuator), is carried out according to the invention in that the intermediate circuit (2) at least two bidirectional converter (4 , 5) are connected to the output side of a capacitor or a parallel circuit of capacitors or a combination of series-connected and parallel capacitors or other energy storage or energy sources (Cbi, Cb2) are connected, wherein parallel to the inputs of the clocked converter with output current characteristics capacitances (Ci to Cn) are connected according to the used switching frequency for smoothing the input voltage. It is useful that the clocked converter are provided with output current characteristic with a device for setting the point of maximum power or that at the intermediate circuit (2) at least two bidirectional converter (4, 5) are connected, at the output side, a capacitor or a parallel connection of capacitors or a combination of series-connected and parallel-connected capacitors or other energy storage or energy sources (Cbi, Cb2) are connected.

[0019] Verfahrensmäßig gilt dabei, dass an den Zwischenkreis mindestens zwei bidirektionale Wandler zur Reduktion des Stromrippels im Zwischenkreis angeschlossen sind, an deren Ausgangsseite Energiespeicher oder Energiequellen geschaltet sind, wobei ein bidirektionaler Wandler mit geringer Schaltfrequenz den größten Teil der Energie aufbringt und ein weiterer bidirektionaler Wandler bzw. weitere bidirektionale Wandler mit höherer Schaltfrequenz aber geringerer Leistung den Rest ausgleichen bzw., dass an den Zwischenkreis mindestens zwei bidirektionale Wandler zur Reduktion des Stromrippels im Zwischenkreis angeschlossen sind, an deren Ausgangsseite Energiespeicher oder Energiequellen geschaltet sind, wobei ein bidirektionaler Wandler mit geringer Schaltfrequenz den größten Teil der Energie aufbringt und ein weiterer bidirektionaler Wandler bzw. weitere bidirektionale Wandler mit höherer Schaltfrequenz aber geringerer Leistung den Rest ausgleicht/ausgleichen und der Wechselrichter über eine Vorrichtung zur Bestimmung des maximalen Leistungspunktes der Quelle, den Stromsollwert erhält. Weiters gilt, dass zur Erzeugung des Sollwerts des Regelkreises des niederfrequent taktenden ersten bidirektionalen Wandlers die höheren Frequenzanteile unterdrückt und für die Erzeugung des Sollwerts des Regelkreises des/der hochfrequent taktenden zweiten oder weiteren bidirektionalen Wandlers/Wandler die tieferen Frequenzanteile unterdrückt werden. Zusätzlich kann vom Pufferkondensator des hochfrequent taktenden Konverters ein linear gesteuertes Stellglied versorgt werden, das in den Zwischenkreis einspeist und parallel zu den Klemmen der Quellen mit Innenwiderstand (Pi) ein Kondensator (Ci) geschaltet ist und dass die Quelle zum Zwischenkreis (2) über einen stromunidirektionalen Schalter (D1) angeschlossen ist. Weiters gilt, dass die bidirektionalen Wandler (4, 5) dazu dienen, den Stromrippel im Zwischenkreis (2) zu reduzieren, wobei ein erster bidirektionaler Wandler (4) mit geringer Schaltfrequenz den größten Teil der Energie aufbringt, wobei der Sollwert des ersten bidirektionalen Wandlers (4) über ein Pl-Glied (Fi) einer ersten Summierstufe (Si) zugeführt und mit dem Stromistwert (list), der aus der Quelle mit Innenwiderstand (Pi) durch eine Strommessvorrichtung (6) gewonnen wird, verglichen wird und ein weiterer bidirektionaler Wandler (5) bzw. weitere bidirektionale Wandler mit höherer Schaltfrequenz aber geringerer Leistung den Rest ausgleichen, wobei der Sollwert des zweiten (5) bzw. weiterer bidirektionalen/er Wandlers/Wandler über ein Hochpass (Fg) einer zweiten (S2) bzw. weiteren Summierstufe/n zugeführt und mit dem Stromistwert (list) aus der Quelle mit Innenwiderstand (Pt) verglichen wird.Procedurally, it is true that at least two bidirectional converter for reducing the current ripple in the intermediate circuit are connected to the output side energy storage or energy sources are connected to the DC link, wherein a bidirectional converter with low switching frequency applies most of the energy and another bidirectional Converter or other bidirectional converter with higher switching frequency but lower power balance the rest or that at the intermediate circuit at least two bidirectional converter for reducing the current ripple in the DC-link are connected to the output side energy storage or energy sources, wherein a bidirectional converter with lower Switching frequency applies most of the energy and another bidirectional converter or other bidirectional converter with higher switching frequency but lower power balances / balance the rest and the inverter it receives, via a device for determining the maximum power point of the source, the current setpoint. Furthermore, to generate the setpoint value of the control loop of the low-frequency clocking first bidirectional converter, the higher frequency components are suppressed and the lower frequency components are suppressed for generating the setpoint of the control circuit of the high-frequency clocking second or further bidirectional converter / converter. In addition, from the buffer capacitor of the high-frequency clocking converter, a linearly controlled actuator can be supplied, which feeds into the intermediate circuit and parallel to the terminals of the sources with internal resistance (Pi) a capacitor (Ci) is connected and that the source to the intermediate circuit (2) via a current unidirectional switch (D1) is connected. Furthermore, the bidirectional transducers (4, 5) serve to reduce the current ripple in the intermediate circuit (2), wherein a first bidirectional converter (4) with a low switching frequency applies most of the energy, the setpoint value of the first bidirectional converter (4) is supplied to a first summing stage (Si) via a PI (Fi) and compared with the current actual value (list) obtained from the internal resistance source (Pi) by a current measuring device (6) and another bi-directional one Transducer (5) or other bidirectional converter with higher switching frequency but lower power balance the rest, the setpoint of the second (5) or further bidirectional / er converter / converter via a high pass (Fg) a second (S2) or more Summation level / n supplied and compared with the current actual value (list) from the source with internal resistance (Pt).

Claims

claims

1. A device for reducing the harmonic content in a converter system, consisting of clocked converters with output current characteristic (1.1 to 1 .n), of batteries, fuel cells, solar, thermoelectric generators u. Ä. (P1 to Pn) are fed, which feed on a common intermediate circuit (2), from which also an inverter (3) is supplied, characterized in that at the intermediate circuit (2) at least two bidirectional converter (4, 5) are connected to the output side of a capacitor or a parallel circuit of capacitors or a combination of series-connected and parallel capacitors or other energy storage or energy sources (Cbi, Cb2) are connected.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that parallel to the inputs of the clocked converter with output current characteristic capacitances (Ci to Cn) are connected according to the switching frequency used for smoothing the input voltage.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the clocked transducers are provided with output current characteristic with a device for adjusting the point of maximum power.

4. A method for reducing the harmonic content in a converter system, consisting of clocked converters that feed on a common DC circuit, which is also an inverter (3) is supplied, characterized in that the intermediate circuit at least two bidirectional converter for reducing the current ripple in Are connected intermediate circuit, at the output side energy storage or energy sources are connected, wherein a bidirectional converter with low switching frequency applies most of the energy and another bidirectional converter or other bidirectional converter with higher switching frequency but lower power balance the rest.

5. Device for reducing the harmonic content in a converter system, consisting of an internal resistance source (P1) such as batteries, fuel cells, solar, wind or thermoelectric generator, which feeds to an intermediate circuit (2) from which an inverter (3) in a mains (Mains) or fed into a load, characterized in that at the intermediate circuit (2) at least two bidirectional transducers (4, 5) are connected, at the output side of a capacitor or a parallel circuit of capacitors or a combination of in series and parallel-connected capacitors or other energy storage or energy sources (Cbi, Cb2) are connected.

6. The device according to claim 5, characterized in that parallel to the terminals of the sources with internal resistance (Pi), a capacitor (Ci) is connected and that the source to the intermediate circuit (2) via a stromunidirektionalen switch (Di) is connected.

7. A method for reducing the harmonic content in a converter system, consisting of a source with internal resistance, which feeds to an intermediate circuit, which feeds an inverter into a network or a load, characterized in that the intermediate circuit at least two bidirectional converter for reduction the current ripple are connected in the intermediate circuit, at the output side energy storage or energy sources are connected, wherein a bidirectional converter with low switching frequency applies most of the energy and another bidirectional converter or other bidirectional converter with higher switching frequency but lower power balances the balance / compensate and the inverter receives the current setpoint through a device for determining the maximum power point of the source.

8. Device according to one of claims 5 or 6, characterized in that the bidirectional transducers (4, 5) serve to reduce the current ripple in the intermediate circuit (2), wherein a first bidirectional converter (4) with a low switching frequency most the energy is applied, wherein the setpoint of the first bidirectional converter (4) via a PI (Fi) of a first summing {S ^) supplied and the Stromistwert (list), from the source with internal resistance (Pt) by a current measuring device (6) is compared is compared and another bidirectional converter (5) or other bidirectional converter with higher switching frequency but lower power balance the rest, the setpoint of the second (5) or further bidirectional converter / converter is fed via a high pass (F2) to a second (S2) or further summation stage / n and compared with the current actual value (list) from the source with internal resistance (Pt).

9. The method according to any one of claims 4 or 7, characterized in that for generating the desired value of the control circuit of the low-frequency clocking first bidirectional converter suppresses the higher frequency components and for the generation of the set value of the control circuit of / the high-frequency clocking second or further bidirectional converter / Transducer the lower frequency components are suppressed.

10. The method according to any one of claims 4, 7 or 9, characterized in that the buffer capacitor of the high-frequency clocking converter, a linearly controlled actuator is supplied, which feeds into the intermediate circuit.