CH714079B1

CH714079B1 - Process and converter for potential-free electrical energy transmission.

Info

Publication number: CH714079B1
Application number: CH01053/17A
Authority: CH
Inventors: Georg Leibl Michael; Walter Kolar Johann; Franz Josef Schrittwieser Lukas
Original assignee: Eth Zuerich
Priority date: 2017-08-24
Filing date: 2017-08-24
Publication date: 2021-11-15
Also published as: CH714079A2

Abstract

Mit einem erfindungsgemässen erfahren und/oder einem Konverter zur potentialfreien elektrischen Energieübertragung zwischen einem primärseitigen Wechselspannungssystem (u a , u b , u c ) mit einer Netzfrequenz und einem sekundärseitigen Gleichspannungssystem (u dc ) werden, von den Brückenzweigen einer primärseitigen Brückenschaltung (4) erzeugte parasitäre schaltfrequenten Spannungsanteile, d.h. ein schaltfrequentes Gegentaktspannungssystem und/oder ein schaltfrequentes Gleichtaktspannungssystem, für die potentialfreie Energieübertragung von der Primärseite (2, 3, 4, 5) auf die Sekundärseite (6, 7, 8) verwendet. Dabei kann der Leistungstransfer zwischen Primär- und Sekundärseite (6, 7, 8) ähnlich einer Dual Active Bridge durch entsprechende Phasenverschiebung der schaltfrequenten Taktung beider Seiten eingestellt werden.With a converter according to the invention and / or a converter for potential-free electrical energy transmission between a primary-side alternating voltage system (ua, ub, uc) with a mains frequency and a secondary-side direct voltage system (u dc), parasitic switching-frequency voltage components generated by the bridge branches of a primary-side bridge circuit (4) are generated , ie a switching frequency push-pull voltage system and / or a switching frequency common mode voltage system, used for potential-free energy transfer from the primary side (2, 3, 4, 5) to the secondary side (6, 7, 8). The power transfer between the primary and secondary sides (6, 7, 8) can be set, similar to a dual active bridge, by shifting the switching frequency of both sides accordingly.

Description

[0001] Für die Schnellladung der Batterien von Elektrofahrzeugen werden derzeit typischerweise zweistufige Konvertersysteme, d.h. ein netzseitiges Dreiphasenpulsgleichrichtersystem mit geregelter Ausgangsspannung und ein nachgeschalteter, aus der durch das Dreiphasenpulsgleichrichtersystem erzeugten Spannung-auch als Zwischenkreisspannung bezeichnet -gespeister potentialgetrennter DC/DC-Konverter eingesetzt. Die Pulsgleichrichterstufe weist dabei i.A. Hochsetzstellercharakteristik auf, d.h. die Netzphasenspannungen werden an drei Vorschaltinduktivitäten geführt, und deren jeweils zweiten Anschlüsse an die Eingänge von Phasenbrückenzweigen gelegt, welche zwischen einer positiven und einer negativen Zwischenkreisspannungsschiene angeordnet sind und insgesamt eine selbstgeführte Dreiphasenbrückenschaltung bilden. Ein Phasenbrückenzweig wird dabei in einfachsten Fall mit Zweilevelcharakteristik, d.h. durch eine Serienschaltung von zwei elektronischen Schaltern, beispielsweise Transistoren mit antiparallelen Freilaufdioden gebildet, wobei der Schaltungspunkt zwischen den beiden Schaltern respektive den Transistoren den Brückenzweigeingang darstellt. Um einen Kurzschluss der Zwischenkreisspannung zu vermeiden wird jeweils nur einer der beiden Transistoren durchgeschaltet, sodass letztlich funktionsgleich mit einem Umschalter die Möglichkeit der Verbindung des Eingangs mit der positiven oder der negativen Zwischenkreisspannungsschiene gegeben ist, d.h. bezogen auf einen gedachten Mittelpunkt der Zwischenkreisspannung eine positive oder eine negative Spannung an den Brückenzweigeingang geschaltet werden kann (Zweilevelcharakteristik). Die einzelnen Schalter und damit die als Umschalter wirkenden Brückenzweige werden mit pulsbreitenmodulierten Rechtecksignalen mit einer Schaltfrequenz angesteuert. For the fast charging of the batteries of electric vehicles, two-stage converter systems are currently typically used, i.e. a mains-side three-phase pulse rectifier system with regulated output voltage and a downstream DC / DC converter powered by the voltage generated by the three-phase pulse rectifier system - also known as intermediate circuit voltage. The pulse rectifier stage generally has boost converter characteristics, i.e. the line phase voltages are fed to three series inductances, and their second connections are connected to the inputs of phase bridge branches, which are arranged between a positive and a negative intermediate circuit voltage rail and together form a self-commutated three-phase bridge circuit. In the simplest case, a phase bridge branch is formed with a two-level characteristic, i.e. by a series connection of two electronic switches, for example transistors with anti-parallel freewheeling diodes, the connection point between the two switches or the transistors representing the bridge branch input. In order to avoid a short circuit of the intermediate circuit voltage, only one of the two transistors is switched through, so that ultimately the possibility of connecting the input to the positive or negative intermediate circuit voltage rail is given with the same function with a changeover switch, i.e. a positive or a positive or a negative intermediate circuit voltage based on an imaginary midpoint of the intermediate circuit voltage negative voltage can be switched to the bridge branch input (two-level characteristic). The individual switches and thus the bridge branches acting as changeover switches are controlled with pulse-width-modulated square-wave signals with a switching frequency.

[0002] Um den zur Sicherstellung geringer Netzrückwirkungen typischerweise geforderten sinusförmigen Netzstrom zu erreichen, wird am Eingang jedes Phasenbrückenzweiges eine netzfrequent pulsbreitenmodulierte Spannung derart erzeugt, dass die über der zugehörigen Vorschaltinduktivität auftretende Differenz der zugehörigen sinusförmigen Netzphasenspannung und der in der pulsbreitenmodulierten Spannung enthaltenen netzfrequenten Grundschwingung einen sinusförmigen Netzstrom mit einer Amplitude derart bewirkt, dass die seitens des DC/DC-Konverters dem Zwischenkreis entnommene Leistung nachgeliefert und das Niveau der Zwischenkreisspannung auf einem vorgegebenen Sollwert gehalten wird. Zur Vermeidung einer Belastung des Netzes mit Blindleistung werden dabei für Leistungslieferung aus dem Netz die Netzphasenströme in Phase mit den zugehörigen Netzphasenspannungen (ohmsches Netzverhalten) und für Leistungsrückspeisung in das Netz mit einer Phasenverschiebung von 180° eingestellt. In order to achieve the sinusoidal network current typically required to ensure low network perturbations, a network-frequency pulse-width-modulated voltage is generated at the input of each phase bridge arm in such a way that the difference between the associated sinusoidal network phase voltage and the network-frequency fundamental oscillation contained in the pulse-width-modulated voltage is generated across the associated series inductance causes sinusoidal mains current with an amplitude in such a way that the power drawn from the intermediate circuit by the DC / DC converter is subsequently supplied and the level of the intermediate circuit voltage is kept at a predetermined target value. To avoid loading the grid with reactive power, the grid phase currents are set in phase with the associated grid phase voltages (ohmic grid behavior) for power delivery from the grid and with a phase shift of 180 ° for power feed back into the grid.

[0003] Neben den letztlich strombildenden netzfrequenten Grundschwingungen (nachfolgend als netzfrequentes Gegentaktspannungssystem bezeichnet) beinhaltet das aus den drei pulsbreitenmodulierten Phasenbrückenzweigeingangsspannungen gebildete Spannungssystem typischerweise auch noch • optional ein dreifach netzfrequentes Gleichtaktspannungssystem zur Maximierung der Aussteuerbarkeit der selbstgeführten Dreiphasenbrückenschaltung, • ein schaltfrequentes lokal (auf eine Schaltperiode bezogen) und damit auch global (auf eine Netzperiode bezogen) mittelwertfreies Gegentaktspannungssystem und • ein schaltfrequentes lokal und global mittelwertfreies Gleichtaktspannungssystem.In addition to the line-frequency fundamental oscillations that ultimately generate current (hereinafter referred to as the line-frequency push-pull voltage system), the voltage system formed from the three pulse-width-modulated phase bridge branch input voltages typically also includes • optionally a triple line-frequency common-mode voltage system to maximize the modulation capability of the self-commutated three-phase bridge period related) and thus also globally (related to a network period) mean-value-free push-pull voltage system and • a switching-frequency local and global mean-value-free common-mode voltage system.

[0004] Jedes dieser Spannungssysteme wird durch drei Phasenspannungsanteile gebildet. Da der Netzsternpunkt typischerweise mit keinem Punkt des Spannungszwischenkreises verbunden ist, d.h. das Dreiphasenpulsgleichrichtersystem wie vorstehend beschrieben nur an den drei Netzphasenklemmen liegt, wird durch das dreifach netzfrequente und durch das schaltfrequente Gleichtaktspannungssystem kein Stromfluss verursacht. Nur das schaltfrequente Gegentaktspannungssystem kann (zusätzlich zum netzfrequenten Gegentaktspannungssystem) strombildend wirken, wobei das Netz bei rein sinusförmiger Netzspannung und vernachlässigbarer innerer Impedanz für schaltfrequente Gegentaktstromkomponenten einen Kurzschluss darstellt. Demgemäss wird durch das schaltfrequente Gegentaktspannungssystem ein einzig durch die Vorschaltinduktivitäten begrenzter schaltfrequenter Gegentaktstrom verursacht, welcher in einer schaltfrequenten Schwankung bzw. einem schaltfrequenten Rippel der sinusförmigen Netzströme Ausdruck findet. Each of these voltage systems is formed by three phase voltage components. Since the network star point is typically not connected to any point in the voltage intermediate circuit, i.e. the three-phase pulse rectifier system as described above is only connected to the three network phase terminals, no current flow is caused by the triple network frequency and the switching frequency common mode voltage system. Only the switching-frequency push-pull voltage system can (in addition to the mains-frequency push-pull voltage system) have a current-generating effect, with the network representing a short circuit with a purely sinusoidal mains voltage and negligible internal impedance for switching-frequency push-pull current components. Accordingly, the switching-frequency push-pull voltage system causes a switching-frequency push-pull current that is limited only by the series inductances, which is expressed in a switching frequency fluctuation or a switching frequency ripple of the sinusoidal mains currents.

[0005] Für den dem Pulsgleichrichtersystem nachgeordneten potentialgetrennten DC/DC-Konverter werden im Bereich höherer Leistung primär- wie sekundärseitig gemäss dem Stand der Technik Vollbrückenschaltungen in Form eines Dual Active Bridge Konverters, d.h. einer primärseitigen aus der Zwischenkreisspannung gespeisten Vollbrücke und einer sekundärseitigen, an der Ausgangsgleichspannung liegenden Vollbrücke und einem zwischen beiden Vollbrücken angeordnetem Transformator, dessen Primärwicklungsenden an die Ausgänge der primärseitigen Vollbrücke und dessen Sekundärwicklungsenden an den Eingang der sekundärseitigen Vollbrücke gelegt werden, eingesetzt. Hier wie auch andernorts beziehen sich die Begriffe „Eingang“ und „Ausgang“ auf einen Leistungsfluss von der Primärseite zur Sekundärseite. Es ist aber auch ein Leistungsfluss in Gegenrichtung realisierbar. For the DC / DC converter downstream of the pulse rectifier system, full-bridge circuits in the form of a dual active bridge converter, ie a primary-side full bridge fed from the intermediate circuit voltage and a secondary-side, are used in the area of higher power on the primary and secondary sides according to the prior art the DC output full bridge and a transformer arranged between the two full bridges, whose primary winding ends are connected to the outputs of the primary-side full bridge and whose secondary winding ends are connected to the input of the secondary-side full bridge. Here as elsewhere, the terms “input” and “output” refer to a power flow from the primary side to the secondary side. However, a power flow in the opposite direction can also be implemented.

[0006] Da der Dual Active Bridge Konverter keine Ausgangsinduktivität und keine Eingangsinduktivität aufweist, wird die Sperrspannungsbelastung der in den Brückenzweigen eingesetzten Leistungstransistoren direkt durch die Zwischenkreis- bzw. die Ausgangsspannung, d.h. unmittelbar durch die Schaltung (Schaltungszwang) bestimmt. Weiters ist die Steuerung des Leistungstransfers von der Primär- auf die Sekundärseite einfach über die Phasenverschiebung der Taktung der primär- und sekundärseitigen Vollbrücke möglich. Beide Brücken erzeugen dabei im einfachsten Fall eine symmetrische schaltfrequente Rechteckwechselspannung. Aufgrund der Phasenverschiebung beider Rechteckwechselspannungen treten nach der steigenden und nach der fallenden Flanke der Primärwechselspannung relativ hohe Spannungsdifferenzen gegenüber der Sekundärspannung auf (die Primärspannung kann dabei als unter Berücksichtigung des Windungszahlverhältnisses auf die Sekundärseite umgerechnet und ein Transformatorersatzschaltbild mit auf der Sekundärseite konzentrierter Streuinduktivität betrachtet werden), welche an der Streuinduktivität des Transformators zu liegen kommen, und einen Stromaufbau bzw. Stromabbau bewirken, womit letztlich in der Primär- bzw. Sekundärwicklung ein trapezförmiger Wechselstrom resultiert, der in einem entsprechenden Leistungstransfer von der Primär - auf die Sekundärseite resultiert. Eine Verringerung/Erhöhung der Phasenverschiebung führt zu einem längeren/kürzeren Ansteigen und Abfallen des Stromes und damit zu einer höheren/kleineren Amplitude des primär- bzw. sekundärseitigen Trapezstromes, womit die Regelbarkeit des Leistungstransfers über die Phasenverschiebung anschaulich verständlich wird. Weiters ist hervorzuheben, dass die Schaltung implizit bidirektional ist, d.h. durch Phasenvoreilung der Sekundärrechteckwechselspannung gegenüber der Primärrechteckwechselspannung auch eine Leistungsrückspeisung von der Sekundärseite in den Zwischenkreis und von dort durch das ebenfalls bidirektionale Dreiphasenpulsgleichrichtersystem in das Dreiphasennetz erfolgen kann. Since the dual active bridge converter has no output inductance and no input inductance, the reverse voltage load of the power transistors used in the bridge branches is determined directly by the intermediate circuit or the output voltage, i.e. directly by the circuit (circuit compulsion). Furthermore, the control of the transfer of power from the primary to the secondary side is possible simply via the phase shift of the timing of the primary and secondary side full bridge. In the simplest case, both bridges generate a symmetrical switching-frequency square-wave alternating voltage. Due to the phase shift of both square-wave AC voltages, relatively high voltage differences compared to the secondary voltage occur after the rising and falling edge of the primary AC voltage (the primary voltage can be converted to the secondary side, taking into account the number of turns ratio, and a transformer equivalent circuit with leakage inductance concentrated on the secondary side can be considered), which are due to the leakage inductance of the transformer and cause a current build-up or current reduction, which ultimately results in a trapezoidal alternating current in the primary or secondary winding, which results in a corresponding power transfer from the primary to the secondary side. A reduction / increase in the phase shift leads to a longer / shorter rise and fall in the current and thus to a higher / smaller amplitude of the primary or secondary-side trapezoidal current, which makes the controllability of the power transfer via the phase shift clearly understandable. It should also be emphasized that the circuit is implicitly bidirectional, i.e. through the phase lead of the secondary square-wave AC voltage compared to the primary square-wave AC voltage, power can also be fed back from the secondary side into the intermediate circuit and from there through the likewise bidirectional three-phase pulse rectifier system into the three-phase network.

[0007] Allerdings steht den technischen Vorteilen der aus Pulsgleichrichtersystem und DC/DC-Konverter gebildeten Gesamtanordnung ein relativ hoher Realisierungsaufwand (hohe Zahl an Leistungstransistoren und magnetischer Komponenten) gegenüber. Weiters ist die erreichbare Effizienz der Energieumformung potentiell durch die Zweistufigkeit der Gesamtanordnung beschränkt. However, the technical advantages of the overall arrangement formed from the pulse rectifier system and the DC / DC converter are offset by a relatively high implementation effort (high number of power transistors and magnetic components). Furthermore, the energy conversion efficiency that can be achieved is potentially limited by the two-stage nature of the overall arrangement.

[0008] Eine einstufige Energieumformung kann bei Einsatz von Matrixkonverterschaltungen erreicht werden, wobei dann allerdings aufgrund der für die Realisierung erforderlichen Vierquadrantenschalter (bipolare Sperrfähigkeit und getrennte Steuerbarkeit beider Stromflussrichtungen) eine komplexe Konverterstruktur, und eine komplexe Steuerung (komplexe, von den Grössenverhältnissen der Netzphasenspannungen oder den Flussrichtungen der Eingangsphasenströme abhängige Kommutierungssequenzen der Vierquadrantenschalter) in Kauf zu nehmen sind. Weiters weisen Matrixkonverter aufgrund der für die Realisierung von Vierquadrantenschaltern erforderlichen Gegenserienschaltung von zwei unipolaren Leistungstransistoren mit antiparalleler Freilaufdiode ungeachtet der Einstufigkeit nach wie vor relativ hohe Leitverluste auf. A single-stage energy conversion can be achieved when using matrix converter circuits, but then due to the four-quadrant switch required for the implementation (bipolar blocking capability and separate controllability of both current flow directions) a complex converter structure, and a complex control (complex, on the proportions of the line phase voltages or Commutation sequences of the four-quadrant switches that depend on the flow directions of the input phase currents must be accepted. Furthermore, because of the counter-series connection of two unipolar power transistors with anti-parallel freewheeling diodes, which is necessary for the implementation of four-quadrant switches, matrix converters still have relatively high conduction losses regardless of the single-stage nature.

[0009] Aufgabe der Erfindung ist es daher Verfahren und einen Konverter zur potentialfreien elektrischen Energieübertragung zu schaffen, welches mindestens eine der folgenden Eigenschaften aufweist: einfache Schaltungsstruktur bzw. eine relativ geringe Anzahl von Halbleiterschaltern, eine durch Schaltungszwang definierte Sperrspannungsbelastung der Halbleiterschalter, eine geringe Zahl magnetischer Komponenten und eine geringe Zahl von Halbleiterschaltern im Stromflusspfad, sowie eine einfache Steuerbarkeit des Leistungsflusses. The object of the invention is therefore to create a method and a converter for floating electrical energy transmission, which has at least one of the following properties: simple circuit structure or a relatively small number of semiconductor switches, a reverse voltage load on the semiconductor switches defined by circuit constraint, a small number magnetic components and a small number of semiconductor switches in the current flow path, as well as easy controllability of the power flow.

[0010] Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und einen Konverter zur potentialfreien elektrischen Energieübertragung gemäss den Patentansprüchen. The object is achieved by a method and a converter for potential-free electrical energy transmission according to the claims.

[0011] In dem Verfahren zur potentialfreien elektrischen Energieübertragung zwischen einem primärseitigen Wechselspannungssystem (ua, ub, uc) mit einer Netzfrequenz und einem sekundärseitigen Gleichspannungssystem (udc), werden die folgenden Schritte ausgeführt: • durch Ansteuerung einer primärseitigen Brückenschaltung an Eingängen von Phasenbrückenzweigen dieser primärseitigen Brückenschaltung wird ein Spannungssystem von Phasenbrückenzweigeingangsspannungen gebildet, • wobei dieses Spannungssystem mindestens die folgenden Komponenten aufweist: o ein netzfrequentes Gegentaktspannungssystem, o ein schaltfrequentes Gegentaktspannungssystem, o ein schaltfrequentes Gleichtaktspannungssystem.In the method for potential-free electrical energy transfer between a primary-side AC voltage system (ua, ub, uc) with a mains frequency and a secondary-side DC voltage system (udc), the following steps are carried out: • by controlling a primary-side bridge circuit at the inputs of phase bridge branches of this primary-side Bridge circuit, a voltage system of phase bridge branch input voltages is formed, this voltage system having at least the following components: o a mains-frequency push-pull voltage system, o a switching-frequency push-pull voltage system, o a switching-frequency common mode voltage system.

[0012] Dabei • werden primärseitig mit dem schaltfrequenten Gegentaktspannungssystem schaltfrequente Gegentaktstromkomponenten und/oder mit dem schaltfrequenten Gleichtaktspannungssystem schaltfrequente Gleichtaktstromkomponenten gebildet, welche durch die primärseitige Brückenschaltung 4 fliessen, wobei • diese schaltfrequenten Gegentaktstromkomponenten und/oder Gleichtaktstromkomponenten durch mindestens einen Transformator auf eine Sekundärseite transformiert werden, und zur Übertragung elektrischer Leistung an die Sekundärseite verwendet werden.In this case, • switching-frequency differential-mode current components are formed on the primary side with the switching-frequency differential-mode voltage system and / or switching-frequency common-mode current components are formed with the switching-frequency common-mode voltage system, which flow through the primary-side bridge circuit 4, where • these switching-frequency differential-mode current components are converted to a secondary transformer by at least one transformer , and used to transfer electrical power to the secondary side.

[0013] Der Konverter, der zur Ausführung des Verfahrens zur potentialfreien elektrischen Energieübertragung ausgebildet sein kann, weist auf: • Netzphasenklemmen zum Anschluss an ein Wechselspannungssystem, die jeweils über Vorschaltinduktivitäten an Eingänge von Phasenbrückenzweigen einer primärseitigen Brückenschaltung angeschlossen sind, • wobei eine positive und eine negative Spannungsschiene der primärseitigen Brückenschaltung an eine primärseitige Gleichspannungs-Pufferanordnung angeschlossen sind,The converter, which can be designed to carry out the method for potential-free electrical energy transmission, has: • Mains phase terminals for connection to an AC voltage system, which are each connected via Vorschaltinduktivitäten to inputs of phase bridge branches of a primary-side bridge circuit, • with a positive and a the negative voltage rail of the bridge circuit on the primary side is connected to a DC voltage buffer arrangement on the primary side,

[0014] Dabei ist ein Stromkreis mit Hochpasseigenschaft zur Aufnahme von Gleichtaktströmen und/oder Gegentaktströmen aus den Eingängen der Phasenbrückenzweigen angeordnet, wobei dieser Stromkreis mit Hochpasseigenschaft mindestens eine Primärwicklung eines Transformators aufweist, und mindestens eine Sekundärwicklung des Transformators eine Serienschaltung mit einem Abblockkondensator bildet, und wobei • entweder nur eine solche Serienschaltung vorliegt, und diese Serienschaltung an einem ersten Ende an einem ersten Phaseneingang einer sekundärseitigen Brückenschaltung und an einem zweiten Ende an einem zweiten Phaseneingang der sekundärseitigen Brückenschaltung 8angeschlossen ist, • oder zwei oder mehr solcher Serienschaltungen vorliegen, und diese Serienschaltungen jeweils an ersten Enden an Phaseneingängen einer sekundärseitigen Brückenschaltung angeschlossen sind und an zweiten Enden an einem gemeinsamen sekundärseitigen Sternpunkt angeschlossen sind.A circuit with high-pass property for receiving common-mode currents and / or differential-mode currents from the inputs of the phase bridge branches is arranged, this circuit with high-pass property having at least one primary winding of a transformer, and at least one secondary winding of the transformer forms a series circuit with a blocking capacitor, and where • either there is only one such series circuit, and this series circuit is connected at a first end to a first phase input of a secondary-side bridge circuit and at a second end to a second phase input of the secondary-side bridge circuit 8, • or two or more such series circuits are present, and these series circuits are each connected at first ends to phase inputs of a secondary-side bridge circuit and are connected at second ends to a common secondary-side star point.

[0015] Der sekundärseitige Sternpunkt kann auch Sternpunkt der Abblockkondensatoren genannt werden, wobei die Reihenfolge der Abblockkondensatoren und Sekundärwicklungen in den Serienschaltungen austauschbar ist. The secondary-side star point can also be called the star point of the blocking capacitors, the sequence of the blocking capacitors and secondary windings in the series connections being interchangeable.

[0016] Der Stromkreis mit Hochpasseigenschaft ist dazu ausgebildet, im Betrieb des Konverters schaltfrequente Ströme zu führen, und netzfrequente Ströme zu dämpfen, idealerweise zu sperren. Der Stromkreis mit Hochpasseigenschaft führt durch die primärseitige Brückenschaltung und die primärseitige Gleichspannungs-Pufferanordnung und die genannte mindestens eine Primärwicklung. Der Stromkreis mit Hochpasseigenschaft kann weitere Elemente aufweisen, welche je nach Ausführungsform unterschiedlich sind. Je nach Ausführungsform kann er dazu ausgebildet sein, nur schaltfrequente Gleichtaktströme, nur schaltfrequente Gegentaktströme oder beide Arten von Strömen zu führen. The circuit with high-pass property is designed to carry switching-frequency currents when the converter is in operation, and to dampen mains-frequency currents, ideally to block them. The circuit with high-pass property leads through the bridge circuit on the primary side and the DC voltage buffer arrangement on the primary side and said at least one primary winding. The circuit with high-pass properties can have further elements, which are different depending on the embodiment. Depending on the embodiment, it can be designed to carry only switching-frequency common-mode currents, only switching-frequency differential-mode currents, or both types of currents.

[0017] Mit dem Verfahren und/oder dem Konverter ist es möglich, die bei Betrieb eines ein- oder mehrphasigen Wechselspannungssystems, insbesondere eines Dreiphasengleichrichtersystems, von den Brückenzweigen erzeugten parasitären schaltfrequenten Spannungsanteile, d.h. das schaltfrequente Gegentaktspannungssystem und/oder das schaltfrequente Gleichtaktspannungssystem, für die potentialfreie Energieübertragung von der Primär- auf die Sekundärseite heranzuziehen. With the method and / or the converter, it is possible, when operating a single or multi-phase AC voltage system, in particular a three-phase rectifier system, generated by the bridge arms parasitic switching frequency voltage components, ie the switching frequency differential mode voltage system and / or the switching frequency common mode voltage system, for the to use potential-free energy transfer from the primary to the secondary side.

[0018] Dabei kann der Magnetkreis der Vorschaltinduktivität auch für die magnetische Kopplung des eingangs- bzw. primärseitigen und des ausgangs- bzw. sekundärseitigen Schaltungsteiles genutzt werden. Ferner kann der Leistungstransfer zwischen Primär- und Sekundärseite ähnlich einer Dual Active Bridge durch entsprechende Phasenverschiebung der schaltfrequenten Taktung beider Seiten eingestellt werden. The magnetic circuit of the series inductance can also be used for the magnetic coupling of the input or primary-side and the output or secondary-side circuit part. In addition, the power transfer between the primary and secondary side can be set, similar to a dual active bridge, by means of a corresponding phase shift in the switching frequency of both sides.

[0019] Es wird somit im Betrieb elektrische Leistung zwischen dem primärseitigen Wechselspannungssystem und einer primärseitigen Gleichspannungs-Pufferanordnung mittel netzfrequenten Spannungen und Strömen ausgetauscht, und es wird elektrische Leistung zwischen der primärseitigen Gleichspannungs-Pufferanordnung und der Sekundärseite über den mindestens einen Transformator mittels schaltfrequenten Spannungen und Strömen ausgetauscht. It is thus exchanged during operation electrical power between the primary-side AC voltage system and a primary-side DC voltage buffer arrangement medium line-frequency voltages and currents, and electrical power is exchanged between the primary-side DC voltage buffer arrangement and the secondary side via the at least one transformer by means of switching-frequency voltages and Stream exchanged.

[0020] In Ausführungsformen werden die auf die Sekundärseite transformierten Gegentaktstromkomponenten und/oder Gleichtaktstromkomponenten mittels einer sekundärseitigen Brückenschaltung durch eine Ausgangspufferanordnung geführt. In embodiments, the differential-mode current components and / or common-mode current components transformed to the secondary side are passed through an output buffer arrangement by means of a secondary-side bridge circuit.

[0021] In Ausführungsformen weist der Stromkreis mit Hochpasseigenschaft mindestens eine Sternschaltung von Rückführkondensatoren auf, welche jeweils an ersten Anschlüssen an die Netzphasenklemmen angeschlossen sind und an zweiten Anschlüssen an einem gemeinsamen primärseitigen Sternpunkt angeschlossen sind, und weist der Stromkreis mit Hochpasseigenschaft ferner die Vorschaltinduktivitäten auf und bildet jede der Vorschaltinduktivitäten eine Primärwicklung. Zusammen mit einer jeweils zugeordneten Sekundärwicklung bildet diese jeweils einen Phasentransformator. In embodiments, the circuit with high-pass property has at least one star connection of feedback capacitors, which are each connected to first connections to the mains phase terminals and are connected to second connections to a common primary-side star point, and the circuit with high-pass property also has the ballast inductances and each of the series inductances forms a primary winding. Together with a respectively assigned secondary winding, this each forms a phase transformer.

[0022] Der primärseitige Sternpunkt kann auch Sternpunkt der Rückführkondensatoren genannt werden. The primary-side star point can also be called the star point of the feedback capacitors.

[0023] In Ausführungsformen weist der Stromkreis mit Hochpasseigenschaft eine Sternschaltung von Serienschaltungen von separaten Primärwicklungen und Rückführkondensatoren auf, wobei diese Serienschaltungen jeweils an ersten Enden an die Eingänge der Phasenbrückenzweige angeschlossen sind und an zweiten Enden an einem gemeinsamen primärseitigen Sternpunkt angeschlossen sind. In embodiments, the circuit with high-pass property has a star connection of series connections of separate primary windings and feedback capacitors, these series connections being connected at first ends to the inputs of the phase bridge arms and connected to a common primary-side star point at second ends.

[0024] In Ausführungsformen ist der gemeinsame primärseitige Sternpunkt an einen Mittelpunkt der primärseitigen Gleichspannungs-Pufferanordnung angeschlossen, oder an die positive, oder an die negative Spannungsschiene der primärseitigen Brückenschaltung. In embodiments, the common primary-side star point is connected to a center point of the primary-side DC voltage buffer arrangement, or to the positive or negative voltage rail of the primary-side bridge circuit.

[0025] In Ausführungsformen ist der gemeinsame primärseitige Sternpunkt über eine Primärwicklung eines Gleichtaktspannungstransformators an einen Mittelpunkt der primärseitigen Gleichspannungs-Pufferanordnung angeschlossen, oder an die positive, oder an die negative Spannungsschiene der primärseitigen Brückenschaltung. In embodiments, the common primary-side star point is connected via a primary winding of a common-mode voltage transformer to a center point of the primary-side DC voltage buffer arrangement, or to the positive or negative voltage rail of the primary-side bridge circuit.

[0026] In Ausführungsformen ist der gemeinsame primärseitige Sternpunkt über einen Serienkondensator an einen Mittelpunkt der primärseitigen Gleichspannungs-Pufferanordnung angeschlossen, oder an die positive, oder an die negative Spannungsschiene der primärseitigen Brückenschaltung. In embodiments, the common primary-side star point is connected via a series capacitor to a center point of the primary-side DC voltage buffer arrangement, or to the positive or negative voltage rail of the primary-side bridge circuit.

[0027] In Ausführungsformen weist der Konverter eine in Serie zu den Vorschaltinduktivitäten liegende dreiphasige Gleichtaktinduktivität auf, insbesondere mit einer vierten Wicklung auf einem Magnetkern dieser dreiphasigen Gleichtaktinduktivität, wobei diese vierte Wicklung die Sekundärwicklung bildet. In embodiments, the converter has a three-phase common-mode inductance in series with the series inductances, in particular with a fourth winding on a magnetic core of this three-phase common-mode inductance, this fourth winding forming the secondary winding.

[0028] In Ausführungsformen weist der Konverter zwei oder mehr der Serienschaltungen von Sekundärwicklungen mit jeweils einem Abblockkondensator auf, wobei diese Serienschaltungen an zweiten Enden an einem gemeinsamen sekundärseitigen Sternpunkt angeschlossen sind, und wobei dieser Sternpunkt, optional über einen Serienkondensator, an einen Mittelpunkt einer sekundärseitigen Ausgangspufferanordnung angeschlossen ist, oder an die positive, oder an die negative Spannungsschiene der sekundärseitigen Brückenschaltung. In embodiments, the converter has two or more of the series connections of secondary windings, each with a blocking capacitor, these series connections being connected at second ends to a common secondary-side star point, and this star point, optionally via a series capacitor, to a midpoint of a secondary-side Output buffer arrangement is connected, or to the positive, or to the negative voltage rail of the secondary-side bridge circuit.

[0029] Bei allen Ausführungsformen versteht sich, dass eine Sternschaltung von Rückführkondensatoren (primärseitig) respektive Abblockkondensatoren (sekundärseitig), welche an ihrem Sternpunkt mit einer positiven oder negativen Spannungsschiene der zugeordneten Brückenschaltung verbunden ist, ggf. über eine Induktivität und/oder eine Kapazität, äquivalent ist zu zwei Sternschaltungen, von denen die eine an ihrem Sternpunkt mit der positiven und die andere an ihrem Sternpunkt mit der negativen Spannungsschiene verbunden ist. In all embodiments it goes without saying that a star connection of feedback capacitors (primary side) or blocking capacitors (secondary side), which is connected at its star point to a positive or negative voltage rail of the associated bridge circuit, possibly via an inductance and / or a capacitance, is equivalent to two star connections, one of which is connected to the positive voltage rail at its neutral point and the other to the negative voltage rail at its neutral point.

[0030] Weitere Ausführungsformen und deren Funktionsweise sind im Folgenden im Zusammenhang mit einem dreiphasigen Netz beschrieben, die Ausführungen gelten analog aber auch für Netze mit einer oder mehr als drei Phasen. Further embodiments and their mode of operation are described below in connection with a three-phase network, but the explanations apply analogously to networks with one or more than three phases.

[0031] In einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung kann eingangsseitig ein primärseitige Drehstrombrückenschaltung als Dreiphasenpulsgleichrichtersystem angeordnet sein, welches am DC Ausgang eine, nachfolgend als Pufferspannung bezeichnete, kapazitiv gestützte Gleichspannung bildet, an der allerdings kein (sekundärseitiger) Verbraucher angeschlossen ist. Wie vorstehend erwähnt, wird für die Realisierung der Potentialtrennung von Primär- und Sekundärseite nicht ein expliziter DC/DC-Konverter bzw. expliziter Transformator angeordnet, sondern die Potentialtrennung und magnetische Kopplung ist durch Sekundärwicklungen auf den, einen Luftspalt des Magnetkreises aufweisenden Vorschaltinduktivitäten der Phasen (Phasensekundärwicklungen, im Folgenden auch Sekundärwicklungen genannt) realisiert - die Wicklungen der Vorschaltinduktivitäten sind in diesem Sinn als Phasenprimärwicklungen (im Folgenden auch Primärwicklungen genannt) zu sehen - und das jeweils erste Ende jeder Sekundärwicklung an die Phaseneingänge einer sekundärseitigen Drehstrombrückenschaltung geführt, an deren Ausgang die zu bildende Ausgangsgleichspannung auftritt. Die jeweils zweiten Enden der Sekundärwicklungen werden an die Eingangsklemmen einer Sternschaltung sekundärseitiger Abblockkondensatoren gelegt, deren Sternpunkt mit dem Mittelpunkt der kapazitiv gestützten Ausgangsgleichspannung verbunden ist; alternativ ist funktionsgleich auch eine Verbindung des Sternpunktes mit der positiven oder dem negativen Klemme der Ausgangsspannung, oder die Anordnung von zwei Kondensatorsternschaltungen mit Verbindung eines Sternpunktes mit der positiven und Verbindung des anderen Sternpunktes mit der negativen Klemme der Ausgangsspannung möglich. Weiters werden primärseitig abzweigend von den Netzphasenklemmen Rückführkondensatoren in Stern geschaltet angeordnet, wobei der Sternpunkt dieser Kondensatoren mit dem Mittelpunkt der Pufferspannung verbunden wird; alternativ ist funktionsgleich auch eine Verbindung der Sternpunktes mit dem positiven oder dem negativen Pol der Pufferspannung, oder die Anordnung von zwei Kondensatorsternschaltungen mit Verbindung eines Sternpunktes mit dem positiven und Verbindung des anderen Sternpunktes mit dem negativen Pol der Pufferspannung möglich. In one embodiment of the device according to the invention, a primary-side three-phase bridge circuit as a three-phase pulse rectifier system can be arranged on the input side, which forms a capacitively supported DC voltage at the DC output, hereinafter referred to as buffer voltage, to which, however, no (secondary) consumer is connected. As mentioned above, for the realization of the potential separation of the primary and secondary side, an explicit DC / DC converter or explicit transformer is not arranged, but the potential separation and magnetic coupling is through secondary windings on the series inductances of the phases, which have an air gap in the magnetic circuit ( Phase secondary windings, also called secondary windings in the following) - the windings of the series inductances are to be seen in this sense as phase primary windings (also called primary windings in the following) - and the first end of each secondary winding is routed to the phase inputs of a secondary-side three-phase bridge circuit, at whose output the to forming output DC voltage occurs. The respective second ends of the secondary windings are connected to the input terminals of a star connection of secondary blocking capacitors, the star point of which is connected to the midpoint of the capacitively supported DC output voltage; Alternatively, a connection of the star point with the positive or the negative terminal of the output voltage, or the arrangement of two capacitor star connections with connection of one star point to the positive and connection of the other star point to the negative terminal of the output voltage is also possible. Furthermore, on the primary side, feedback capacitors are arranged in a star-connected manner, branching off from the mains phase terminals, the star point of these capacitors being connected to the midpoint of the buffer voltage; Alternatively, a connection of the neutral point with the positive or the negative pole of the buffer voltage, or the arrangement of two capacitor star connections with connection of one neutral point to the positive and connection of the other neutral point to the negative pole of the buffer voltage is also possible.

[0032] Für die Beschreibung der Funktion der Vorrichtung sei im ersten Schritt angenommen, dass die Transistoren der sekundärseitigen Drehstrombrückenschaltung nicht getaktet werden und die Ausgangsgleichspannung einen hohen Wert derart aufweise, sodass die antiparallel zu den Transistoren der sekundärseitigen Drehstrombrückenschaltung liegenden Dioden unabhängig von ggf. über den Phasensekundärwicklungen auftretenden Spannungen im Sperrzustand bzw. die Sekundärwicklungen stromlos verbleiben. For the description of the function of the device, it is assumed in the first step that the transistors of the secondary-side three-phase bridge circuit are not clocked and the DC output voltage has a high value such that the diodes lying in antiparallel to the transistors of the secondary-side three-phase bridge circuit regardless of any possible over voltages occurring in the phase secondary windings in the blocking state or the secondary windings remain de-energized.

[0033] Die Einstellung sinusförmiger Netzströme erfolgt dann gleich wie für ein konventionelles Dreiphasenpulsgleichrichtersystem durch Pulsbreitenmodulation der primärseitigen Drehstrombrückenschaltung derart, dass ein netzfrequentes Gegentaktspannungssystem gebildet wird, welches in Verbindung mit der Netzspannung zu netzfrequent sinusförmigen Netzphasenströmen und damit zu einem entsprechenden Leistungstransfer in die Pufferspannung führt. Neben dem sinusförmigen Verlauf weist der Strom in den Vorschaltinduktivitäten einen schaltfrequenten Rippel auf, der einerseits durch das schaltfrequente Gegentaktspannungssystem verursacht wird und sich über das (ideale, d.h. impedanzfreie) Netz schliesst. Andererseits wirkt auch das schaltfrequente Gleichtaktspannungssystem strombildend, da durch die Rückführkondensatoren eine für schaltfrequente Änderungen niederimpedante Verbindung mit der Gleichspannungsseite der primärseitigen Drehstrombrückenschaltung hergestellt wird. Die Vorschaltinduktivitäten weisen daher einen weiteren schaltfrequenten Rippelanteil auf, der sich allerdings über die Rückführkondensatoren und nicht über das Netz schliesst. Nachfolgend wird die gesamte über einer Vorschaltinduktivität auftretende schaltfrequente Phasenspannung kurz als schaltfrequente Primärwicklungsspannung bezeichnet. Werden die mit einer Sekundärwicklung versehenen Vorschaltinduktivitäten als Phasentransformatoren gesehen, bildet die Überlagerung der drei vorstehend beschriebenen Stromkomponenten aufgrund der stromlos angenommenen Sekundärwicklungen die Magnetisierungsphasenströme der Phasentransformatoren. The setting of sinusoidal mains currents is then the same as for a conventional three-phase pulse rectifier system by pulse width modulation of the primary-side three-phase bridge circuit in such a way that a mains-frequency push-pull voltage system is formed which, in conjunction with the mains voltage, leads to mains-frequency sinusoidal mains-phase currents and thus to a corresponding transfer of power to the. In addition to the sinusoidal curve, the current in the series inductances has a switching-frequency ripple, which is caused on the one hand by the switching-frequency push-pull voltage system and closes via the (ideal, i.e. impedance-free) network. On the other hand, the switching-frequency common-mode voltage system also has a current-generating effect, since the feedback capacitors create a low-impedance connection to the DC voltage side of the primary-side three-phase bridge circuit for changes in switching frequency. The series inductances therefore have a further switching-frequency ripple component, which, however, closes via the feedback capacitors and not via the network. In the following, the entire switching-frequency phase voltage occurring across a series inductance is referred to briefly as the switching-frequency primary winding voltage. If the series inductances provided with a secondary winding are seen as phase transformers, the superposition of the three current components described above forms the magnetizing phase currents of the phase transformers due to the secondary windings assumed to be de-energized.

[0034] Werden nun an die Brückenzweige der sekundärseitigen Brückenschaltung mit einer definierten zeitlichen Verzögerung bzw. Phasenverschiebung dieselben Steuerbefehle wie an die entsprechenden Brückenzweige der primärseitigen Drehstrombrückenschaltung gelegt, werden sich zusätzlich zu den Phasenmagnetisierungsströmen schaltfrequente, durch die • Phasenverschiebung, • das Windungszahlverhältnis der Phasenprimär- und Phasensekundärwicklungen, • das Verhältnis von Ausgangsspannung und Pufferspannung und • den Streukoeffizienten der Phasentransformatorenbestimmte Ströme in den Phasensekundärwicklungen (Sekundärwicklungsphasenströme) ausbilden, welche auch entsprechende durchflutungskompensierende Stromkomponenten in den Phasenprimärwicklungen (Leistungstransferprimärwicklungsphasenströme) zur Folge haben, welche sich zu den Phasenmagnetisierungsströmen addieren und letztlich einen Leistungstransfer von der Primärseite auf die Sekundärseite bewirken. If the same control commands are now applied to the bridge branches of the secondary-side bridge circuit with a defined time delay or phase shift as to the corresponding bridge branches of the primary-side three-phase bridge circuit, switching frequencies are added to the phase magnetization currents due to the • phase shift, • the number of turns ratio of the phase primary and phase secondary windings, • the ratio of output voltage and buffer voltage and • the stray coefficients of the phase transformers form certain currents in the phase secondary windings (secondary winding phase currents), which also have corresponding flow-compensating current components in the phase primary windings (power transfer primary currents), which ultimately add power to the subsequent magnetic phase currents effect from the primary side to the secondary side.

[0035] In Ausführungsformen werden die primärseitige Brückenschaltung und die sekundärseitige Brückenschaltung (welche einphasig oder mehrphasig ausgebildet sein kann) mit Schaltsignalen derselben Schaltfrequenz angesteuert. In embodiments, the bridge circuit on the primary side and the bridge circuit on the secondary side (which can be single-phase or multi-phase) are controlled with switching signals of the same switching frequency.

[0036] Eine Steuerung eines Leistungstransfers von der Primär- auf die Sekundärseite kann durch Variation einer Phasenverschiebung zwischen den Schaltsignalen der primärseitigen Brückenschaltung und den Schaltsignalen der sekundärseitigen Brückenschaltung realisiert werden. A control of a power transfer from the primary to the secondary side can be implemented by varying a phase shift between the switching signals of the primary-side bridge circuit and the switching signals of the secondary-side bridge circuit.

[0037] Die in den von den Brückenzweigen der sekundärseitigen Drehstrombrückenschaltung erzeugten pulsbreitenmodulierten Sekundärphasenspannungen enthaltenen netzfrequenten Gegentaktphasenspannungen werden von den Abblockkondensatoren übernommen, welche für netzfrequente Vorgänge in erster Näherung eine Unterbrechung darstellen und die Ausbildung netzfrequenter Gegentaktphasenströme unterbinden. Auch ein je nach Betriebsart in den pulsbreitenmodulierten Sekundärphasenspannungen enthaltenes dreifach netzfrequentes Gleichtaktspannungssystem (welches wie auf der Primärseite für eine Maximierung des linearen Aussteuerbereiches der sekundärseitigen Drehstrombrückenschaltung vorgesehen werden kann) kommt an den für Gleichtaktspannungen in Parallelschaltung wirkenden Abblockkondensatoren zu liegen, womit ideal kein dreifach netzfrequenter Gleichtaktstrom gegen den Mittelpunkt der Ausgangsspannung auftritt. Über den Phasensekundärwicklungen kommt daher nur die Summe des sekundärseitigen schaltfrequenten Gegentakt- und des schaltfrequenten Gleichtaktspannungssystems - nachfolgend als schaltfrequentes Sekundärwicklungsspannungssystem bezeichnet (welches aus drei schaltfrequenten Sekundärwicklungsphasenspannungen gebildet) auf, welches hinsichtlich der lokalen relativen Einschaltdauern eine phasenverschobene Kopie der an den Phasenprimärwicklungen liegenden Summe des primärseitigen schaltfrequenten Gegentakt- und des schaltfrequenten Gleichtaktspannungssystems, nachfolgend als schaltfrequentes Primärwicklungsphasenspannungssystem bezeichnet (gebildet aus den drei Primärwicklungsphasenspannungen) darstellt. In jeder Phase ist die schaltfrequente Primärwickungs- und Sekundärwicklungsphasenspannung durch Subtraktion der durch den zugeordneten Brückenzweig gebildeten pulsbreitenmodulierten Phasenspannung und der Summe aus niederfrequentem Gegentakt- und niederfrequentem Gleichtaktphasenspannungsanteil (die dreiphasige Kombination der Summe beider Spannungsanteile wird nachfolgend als niederfrequentes primär- oder sekundärseitiges Spannungssystem bezeichnet, welches drei primär- oder sekundärseitige niederfrequente Phasenspannungen aufweist) zu bilden und weist daher z.B. bei Weglassung eines dreifach netzfrequenten Gleichtaktphasenspannungsanteiles (primär- und sekundärseitig) eine positive und eine negative rein sinusförmige netzfrequente Einhüllende auf und zeigt lokal den Mittelwert Null. Gleiches gilt im Wesentlichen auch für die Leistungstransferprimärwicklungsphasenströme und die Sekundärwicklungsphasenströme, da deren lokales Tastverhältnis in erster Näherung gleich jedem der zugeordneten schaltfrequenten Primärwicklungsphasenspannung bzw. zugeordneten Sekundärwicklungsphasenspannung ist und die Ströme ebenfalls keinen niederfrequenten Anteil, d.h. einen lokalen Mittelwert gleich Null aufweisen. Insgesamt ist damit jeder Leistungstransferprimärwicklungsphasenstrom als proportional zur zugehörigen schaltfrequenten Primärwicklungsphasenspannung zu sehen. The line-frequency push-pull phase voltages contained in the pulse-width-modulated secondary phase voltages generated by the bridge branches of the secondary-side three-phase bridge circuit are taken over by the blocking capacitors, which represent an interruption for line-frequency processes in a first approximation and the formation of line-frequency push-pull phase currents. Also a triple line frequency common-mode voltage system contained in the pulse-width-modulated secondary phase voltages depending on the operating mode (which can be provided as on the primary side to maximize the linear dynamic range of the secondary-side three-phase bridge circuit) comes to the blocking capacitors, which act in parallel for common-mode voltages in parallel, so that ideally there is no common-mode current frequency occurs against the midpoint of the output voltage. Therefore, only the sum of the secondary-side switching-frequency push-pull and the switching-frequency common-mode voltage system - hereinafter referred to as the switching-frequency secondary winding voltage system (which is made up of three switching-frequency secondary winding phase voltages), which is a phase-shifted copy of the primary-side primary windings sum of the primary windings on the primary side, is a phase-shifted copy of the switching-frequency secondary winding voltage system over the phase secondary windings switching-frequency push-pull and the switching-frequency common-mode voltage system, hereinafter referred to as switching-frequency primary winding phase voltage system (formed from the three primary winding phase voltages). In each phase, the switching-frequency primary winding and secondary winding phase voltage is determined by subtracting the pulse-width-modulated phase voltage formed by the assigned bridge arm and the sum of the low-frequency push-pull and low-frequency common-mode phase voltage component (the three-phase combination of the sum of both voltage components is hereinafter referred to as the low-frequency system, which is the primary or secondary voltage system three primary or secondary side low-frequency phase voltages) and therefore has a positive and a negative, purely sinusoidal power-frequency envelope, for example if a triple line-frequency common-mode phase voltage component (primary and secondary side) is omitted, and shows the mean value zero locally. The same essentially applies to the power transfer primary winding phase currents and the secondary winding phase currents, since their local duty cycle is in a first approximation equal to each of the assigned switching-frequency primary winding phase voltage or assigned secondary winding phase voltage and the currents also have no low-frequency component, i.e. a local mean value equal to zero. Overall, each power transfer primary winding phase current is to be seen as proportional to the associated switching frequency primary winding phase voltage.

[0038] Da aufgrund der Verbindung des Sternpunktes der Rückführkondensatorsternschaltung mit dem Mittelpunkt der Pufferspannung und der Verbindung des Sternpunktes der Abblockkondensatorsternschaltung mit dem Mittelpunkt der Ausgangsspannung die Phasen primär- und sekundärseitig bezüglich der Ausbildung schaltfrequenter Ströme entkoppelt sind (bei offenem Sternpunkt wäre die Stromsumme zu Null gezwungen und damit eine lineare Abhängigkeit der Phasenströme gegeben), kann für die Analyse des Leistungstransfers über die Phasentransformatoren jede Phase getrennt analysiert werden. Since, due to the connection of the star point of the feedback capacitor star circuit with the center point of the buffer voltage and the connection of the star point of the blocking capacitor star circuit with the center point of the output voltage, the phases on the primary and secondary sides are decoupled with regard to the formation of switching-frequency currents (with an open star point, the current sum would be zero forced and thus given a linear dependency of the phase currents), each phase can be analyzed separately for the analysis of the power transfer via the phase transformers.

[0039] Wird nun ein Ausschnitt in der Umgebung der Amplitude des primärseitig gebildeten netzfrequenten Gegentaktprimärphasenspannung betrachtet und eine Amplitude nahezu gleich der halben Pufferspannung angenommen (hohe Aussteuerung), wird der Ausgang des zugehörigen Brückenzweiges der primärseitigen Drehstrombrückenschaltung relativ lange mit der positiven Klemme der Pufferspannung und nur kurz mit der negative Klemme der Pufferspannung verbunden bleiben. Entsprechend weist die schaltfrequente Primärwicklungsphasenspannung dann für einen Grossteil einer Taktperiode sehr kleine Spannungswerte auf und es wird ein Leistungstransferprimärwicklungsphasenstrom kleiner Amplitude gebildet und letztlich nur eine geringe Leistungslieferung an den zugehörigen Sekundärphasenkreis erfolgen. If a section in the vicinity of the amplitude of the mains-frequency push-pull primary phase voltage formed on the primary side is now considered and an amplitude almost equal to half the buffer voltage is assumed (high modulation), the output of the associated bridge arm of the primary-side three-phase bridge circuit is relatively long with the positive terminal of the buffer voltage and stay connected only briefly to the negative terminal of the buffer voltage. Correspondingly, the switching-frequency primary winding phase voltage then has very low voltage values for a large part of a clock period and a power transfer primary winding phase current of small amplitude is formed and ultimately only a small amount of power is supplied to the associated secondary phase circuit.

[0040] Völlig andere Verhältnisse liegen in der Umgebung des Nulldurchganges einer primärseitigen niederfrequenten Phasenspannung vor, da dann die am zugehörigen Brückenzweigeingang gebildete Spannung (symmetrische Rechteckspannung mit einer Amplitude gleich der halben Pufferspannung) einzig eine schaltfrequente Komponente aufweist welche als Primärwicklungsphasenspannung auftritt und einen hohen (maximalen) schaltfrequenten Leistungstransfer an die zugehörige Phasensekundärwicklung bewirkt. Completely different conditions exist in the vicinity of the zero crossing of a primary-side low-frequency phase voltage, since then the voltage formed at the associated bridge branch input (symmetrical square-wave voltage with an amplitude equal to half the buffer voltage) only has a switching frequency component which occurs as the primary winding phase voltage and a high ( maximum) switching-frequency power transfer to the associated phase secondary winding.

[0041] Insgesamt erfolgt damit der Leistungstransfer von der Primär- an die Sekundärseite vor allem in der Umgebung der Nulldurchgänge einer Netzphasenspannung bzw. allgemein der niederfrequenten Primärphasenspannung, wohingegen der maximale Leistungstransfer aus dem Netz in die Pufferspannung in der Umgebung der Maxima einer Netzphasenspannung auftritt. Insofern ist vorteilhaft eine sehr gute Ausnutzung der Halbleiter der primärseitigen Drehstrombrückenschaltung gegeben. Im Zusammenwirken aller drei Phasen gleichen sich die Schwankungen der aus dem Netz bezogenen Phasenleistungen mit doppelter Netzfrequenz aus und es wird resultierend eine zeitlich quasi konstante Leistung aus dem Netz in die Pufferspannung geliefert. Der dreiphasige Ausgleich ist auch für die Leistungsübergabe der drei Phasen von der Primär- auf die Sekundärseite, welche aus der Pufferspannung gedeckt wird, gegeben, sodass vorteilhaft für den die Pufferspannung kapazitiv stützenden elektrischen Speicher (bei Betrieb der Vorrichtung an einem symmetrischen Dreiphasennetz) keine wesentlichen Anforderungen hinsichtlich eines Ausgleichs niederfrequenter Leistungspendelungen und damit eines höheren Kapazitätswertes bestehen. Overall, the power transfer from the primary to the secondary side takes place above all in the vicinity of the zero crossings of a line phase voltage or generally the low-frequency primary phase voltage, whereas the maximum power transfer from the network to the buffer voltage occurs in the vicinity of the maxima of a line phase voltage. In this respect, very good utilization of the semiconductors of the primary-side three-phase bridge circuit is advantageously given. In the interaction of all three phases, the fluctuations in the phase power drawn from the network balance each other out at twice the network frequency and, as a result, a quasi-constant output over time is delivered from the network to the buffer voltage. The three-phase equalization is also given for the power transfer of the three phases from the primary to the secondary side, which is covered by the buffer voltage, so that advantageous for the electrical storage device capacitively supporting the buffer voltage (when the device is operated on a symmetrical three-phase network) there are no essentials There are requirements regarding the compensation of low-frequency power fluctuations and thus a higher capacity value.

[0042] Grundsätzlich genügt es, wenn die Schaltfrequenz mindestens fünf mal, insbesondere mindestens zehn mal, insbesondere mindestens fünfzehn mal höher ist als die Netzfrequenz. Anders gesagt: Grundschwingungen der schaltfrequenten Ströme, welche zur Leistungsübertragung durch den oder die Transformatoren beitragen, haben eine mindestens fünf mal, insbesondere mindestens zehn mal, insbesondere mindestens fünfzehn mal höhere Frequenz als Grundschwingungen der Netzfrequenz des ein- oder mehrphasigen Wechselspannungssystems. Damit ist es möglich, die schaltfrequenten Stromanteile in einzelnen Leitungsabschnitten des Konverters von den netzfrequenten Stromanteilen zu trennen und für die potentialgetrennte Leistungsübertragung zu nutzen. In principle, it is sufficient if the switching frequency is at least five times, in particular at least ten times, in particular at least fifteen times higher than the network frequency. In other words: Fundamental vibrations of the switching-frequency currents that contribute to the power transmission through the transformer (s) have a frequency that is at least five times, in particular at least ten times, in particular at least fifteen times higher than the fundamental vibrations of the mains frequency of the single-phase or multi-phase AC voltage system. This makes it possible to separate the switching-frequency current components in individual line sections of the converter from the mains-frequency current components and to use them for the electrically isolated power transmission.

[0043] In typischen Anwendungen beträgt die Netzfrequenz 50 Hz, und beträgt die Schaltfrequenz mehr als 500 Hz oder mehr als 1 kHz. In typical applications, the line frequency is 50 Hz, and the switching frequency is more than 500 Hz or more than 1 kHz.

Regelung/SteuerungRegulation / control

[0044] Wie vorstehend erwähnt, kann der Leistungsfluss zwischen Primärseite und Sekundärseite durch zeitliche Verschiebung (Phasenverschiebung) der grundsätzlich gleichen Taktung der primärseitigen und sekundärseitigen Drehstrombrückenschaltungen eingestellt werden. Im einfachsten Fall wird dabei über eine gesamte Netzperiode eine konstante Phasenverschiebung gewählt wobei durch Einstellung einer Phasenvoreilung anstelle einer Phasennacheilung eine Umkehrung der Leistungsflussrichtung möglich ist. As mentioned above, the power flow between the primary side and the secondary side can be set by means of a time shift (phase shift) of the basically identical clocking of the primary-side and secondary-side three-phase bridge circuits. In the simplest case, a constant phase shift is selected over an entire network period, whereby a reversal of the power flow direction is possible by setting a phase lead instead of a phase lag.

[0045] Alternativ kann die Phasenverschiebung der einzelnen Phasen auch getrennt beeinflusst und mit dem Ziel einer Optimierung durch beispielsweise Maximierung des Wirkungsgrades der Leistungsübertragung oder Maximierung der Ausnutzung oder Minimierung der Beanspruchung einzelner Komponenten über die Netzperiode zeitlich variiert werden. Ein weiteres mögliches Ziel einer Optimierung stellt die Maximierung des Betriebsbereiches mit weichem, d.h. spannungs- oder stromlosem Schalten der Leistungshalbleiter dar. Alternatively, the phase shift of the individual phases can also be influenced separately and varied over time over the network period with the aim of optimizing, for example, maximizing the efficiency of the power transmission or maximizing the utilization or minimizing the stress on individual components. Another possible goal of optimization is to maximize the operating range with soft, i.e. de-energized or de-energized, switching of the power semiconductors.

[0046] Anzumerken ist dass zur Generierung der Ansteuerbefehle der Brückenzweige der primärseitigen Drehstrombrückenschaltung neben einem konventionellen Unterschwingungsverfahren mit dreieckförmigem Trägersignal und im einfachsten Fall rein sinusförmigen Modulationsfunktionen auch eine Raumzeigermodulation Anwendung finden kann, wobei dies auch die abschnittsweise Klemmung eines Brückenzweiges und ausschliessliche Taktung der beiden verbleibenden Phasen, sowie die bewusste Erzeugung eines hohen schaltfrequenten Gegentaktspannungssystems (und eines entsprechend verringerten Gleichtaktspannungssystems) oder die Erzeugung eines hohen schaltfrequenten Gleichtaktspannungssystems (und eines entsprechend verringerten Gegentaktspannungssystems) umfassen kann. It should be noted that, in addition to a conventional undershoot method with a triangular carrier signal and, in the simplest case, purely sinusoidal modulation functions, space vector modulation can also be used to generate the control commands for the bridge branches of the primary-side three-phase bridge circuit, whereby this also includes the section-wise clamping of a bridge branch and the two remaining clocking Phases, as well as the deliberate generation of a high switching frequency differential mode voltage system (and a correspondingly reduced common mode voltage system) or the generation of a high switching frequency common mode voltage system (and a correspondingly reduced differential mode voltage system).

[0047] Ausser dem eingangs erwähnten rein ohmschen Netzverhalten des Dreiphasenpulsgleichrichterteiles der Vorrichtung ist auch ein Betrieb mit allgemeiner Phasenlage des Netzstromes möglich. Das System kann damit also auch zur Deckung von Blindleistung des Netzes oder ggf. zur Oberschwingungsfilterung des Netzes herangezogen werden, ohne dass der schaltfrequente Leistungstransfer von der Primär- auf die Sekundärseite wesentlich beeinflusst würde. In addition to the purely ohmic network behavior of the three-phase pulse rectifier part of the device mentioned at the outset, operation with a general phase position of the network current is also possible. The system can therefore also be used to cover the reactive power of the network or, if necessary, to filter harmonics in the network without the switching-frequency power transfer from the primary to the secondary side being significantly influenced.

[0048] Weiters ist anzumerken, dass auch die Pufferspannung direkt für die Speisung eines Verbrauchers herangezogen werden kann, wobei dann nur die Differenz der aus dem Netz bezogenen Leistung und der seitens des Verbrauchers aufgenommenen Leistung an die Sekundärseite übertragen wird. It should also be noted that the buffer voltage can also be used directly to feed a consumer, in which case only the difference between the power drawn from the network and the power consumed by the consumer is transferred to the secondary side.

[0049] Schliesslich ist darauf hinzuweisen, dass auch eine einphasige Ausführung der Vorrichtung möglich ist, wobei dann nur eine Vorschaltinduktivität anzuordnen und mit einer Sekundärwicklung zu versehen ist und die Pufferspannung für den teilweisen Ausgleich des doppelt netzfrequenten Leistungsbezugs aus dem Netz genutzt werden kann, indem die aus der Pufferspannung entnommene und schaltfrequent auf die Sekundärseite übertragene Leistung durch entsprechende Variation der Phasenverschiebung der Taktung der primär- und sekundärseitigen Vollbrücken (oder vereinfacht Halbbrücken) auf einem möglichst konstanten Wert gehalten wird. Finally, it should be pointed out that a single-phase version of the device is also possible, in which case only one series inductance is to be arranged and provided with a secondary winding and the buffer voltage can be used for the partial compensation of the double-frequency power consumption from the network by the power taken from the buffer voltage and transferred to the secondary side at switching frequency is kept as constant as possible by varying the phase shift of the timing of the primary and secondary full bridges (or simply half bridges).

Mögliche Varianten der SchaltungsstrukturPossible variants of the circuit structure

[0050] Wie bereits vorgehend erwähnt, kann der Sternpunkt der primärseitigen Rückführkondensatoren anstelle mit dem Mittelpunkt der Pufferspannung funktionsgleich auch mit dem positiven oder dem negativen Pol der Pufferspannung verbunden werden, oder es können zwei Rückführkondensatorsternschaltungen mit Verbindung eines Sternpunktes mit der positiven und Verbindung des anderen Sternpunktes mit der negativen Pol der Pufferspannung angeordnet werden. As already mentioned above, the neutral point of the primary-side feedback capacitors can also be functionally connected to the positive or negative pole of the buffer voltage instead of to the center point of the buffer voltage, or two feedback capacitor star connections can be connected with one neutral point to the positive and the other The star point can be arranged with the negative pole of the buffer voltage.

[0051] Gleiches ist auch sekundärseitig möglich, wo der Sternpunkt der Abblockkondensatoren anstelle mit dem Mittelpunkt der Ausgangsspannung funktionsgleich auch mit der positiven oder dem negativen Klemme der Ausgangsspannung verbunden werden kann, oder zwei Abblockkondensatorsternschaltungen mit Verbindung eines Sternpunktes mit der positiven und Verbindung des anderen Sternpunktes mit der negativen Klemme der Ausgangsspannung vorgesehen werden können. The same is also possible on the secondary side, where the neutral point of the blocking capacitors can also be functionally connected to the positive or negative terminal of the output voltage instead of the center point of the output voltage, or two blocking capacitor star connections with a connection of a neutral point to the positive and connection of the other neutral point can be provided with the negative terminal of the output voltage.

[0052] Weiters kann, um einen weiteren Freiheitsgrad für die Dimensionierung des Systems hinsichtlich des Beitrages des schaltfrequenten Gleichtaktspannungssystems und des schaltfrequenten Gegentaktspannungssystems am Leistungstransfer von der Primär- auf die Sekundärseite zur erreichen, in der Verbindung des Sternpunktes der Rückführkondensatoren mit einem Punkt der Pufferspannung ein Serienkondensator eingefügt werden; eine derartige Schaltungserweiterung ist auch sekundärseitig möglich, wobei dann ein Serienkondensator in die Verbindung des Sternpunktes der Abblockkondensatorsternschaltung mit der Ausgangsspannung zu legen ist. Furthermore, in order to achieve a further degree of freedom for the dimensioning of the system with regard to the contribution of the switching-frequency common-mode voltage system and the switching-frequency push-pull voltage system to the power transfer from the primary to the secondary side, in the connection of the star point of the feedback capacitors with a point of the buffer voltage Series capacitor can be inserted; Such a circuit expansion is also possible on the secondary side, in which case a series capacitor then has to be placed in the connection of the star point of the blocking capacitor star circuit with the output voltage.

[0053] Darüber hinaus ist es möglich, die Verbindung des Kondensatorsternpunktes mit der Gleichspannungsseite der zugehörigen Drehstrombrückenschaltung nur auf der Primärseite oder nur auf der Sekundärseite auszuführen. Wird z.B. die Sternpunktverbindung nur primärseitig vorgesehen, weist die Pufferspannung keine Gleichtaktspannung gegenüber Erde bzw. eine geringe Störaussendung über parasitäre Koppelkapazitäten gegen Erde auf. Allerdings kann dann das schaltfrequente Gleichtaktspannungssystem nicht für den Leistungstransfer von der Primär- auf die Sekundärseite genutzt werden, und eine Limitierung der schaltfrequenten Gleichtaktströme über die Rückführkondensatoren kann durch eine in Serie zu den Vorschaltinduktivitäten liegende dreiphasige Gleichtaktinduktivität vorgenommen werden. In addition, it is possible to connect the capacitor star point to the DC voltage side of the associated three-phase bridge circuit only on the primary side or only on the secondary side. If, for example, the star point connection is only provided on the primary side, the buffer voltage has no common-mode voltage with respect to earth or a low level of interference emitted via parasitic coupling capacitances to earth. However, the switching-frequency common-mode voltage system cannot then be used for power transfer from the primary to the secondary side, and the switching-frequency common-mode currents via the feedback capacitors can be limited by a three-phase common-mode inductance in series with the series inductances.

[0054] Neben der vorstehenden Beschreibung zugrunde gelegten Ausführung der primär- und/oder sekundärseitigen Drehstrombrückenschaltungen mit Zweipunktcharakteristik sind auch Ausführungsformen mit Mehrpunktcharakteristik möglich, wodurch jedoch der für die schaltfrequente Potentialtrennung zur Verfügung stehende Spannungsanteil verringert wird. Desungeachtet ist diese Ausführungsvariante bei Betrieb der Vorrichtung an einer in weiten Grenzen variierenden Netzspannung oder mit in weiten Grenzen variierender Ausgangsspannung vorteilhaft, da dann für tiefe Netzspannung/Ausgangsspannung eine Zweipunkttaktung und für hohe Netzspannung/Ausgangsspannung eine Dreipunkttaktung des jeweiligen Schaltungsteiles erfolgen kann. In addition to the above description based execution of the primary and / or secondary-side three-phase bridge circuits with two-point characteristic, embodiments with multi-point characteristic are also possible, but this reduces the voltage component available for the switching-frequency electrical isolation. Nevertheless, this embodiment variant is advantageous when the device is operated on a network voltage that varies within wide limits or with an output voltage that varies within wide limits, since two-point pulsing can then take place for low network voltage / output voltage and three-point clocking of the respective circuit part for high network voltage / output voltage.

[0055] In Ausführungsformen liegt eine funktionale Trennung der Vorschaltinduktivitäten und der Phasentransformatoren vor. Es sind dann wie für ein konventionelles Dreiphasenpulsgleichrichtersystem Vorschaltinduktivitäten anzuordnen und weiters abzweigend von den Eingangsklemmen der Brückenzweige der primärseitigen Drehstrombrückenschaltung separate Primärwicklungen von Phasentransformatoren vorzusehen und die zweiten Enden dieser Phasenprimärwicklungen über primärseitige Abblockkondensatoren an einen Sternpunkt zu führen, der mit einem Punkt der Pufferspannung verbunden wird. Wie die sekundärseitigen Abblockkondensatoren nehmen dann die primärseitigen Abblockkondensatoren niederfrequente Spannungsanteile auf und unterbinden niederfrequente Ströme durch die Primärwicklungen der Phasentransformatoren welche zu einer Vormagnetisierung bzw. Sättigung der Transformatorkerne führen könnten; es kommen somit nur schaltfrequente Spannungsanteile über den Primärwicklungen der Phasentransformatoren zu liegen. Vorteilhaft ist dann kein Luftspalt der Magnetkreise der Phasentransformatoren vorzusehen, womit kein Luftspaltstreufeld auftritt und die Hochfrequenzverluste der Phasentransformatoren verringert werden. In embodiments, there is a functional separation of the series inductances and the phase transformers. Then, as for a conventional three-phase pulse rectifier system, series inductances are to be arranged and further branching from the input terminals of the bridge arms of the primary-side three-phase bridge circuit, separate primary windings of phase transformers are to be provided and the second ends of these phase primary windings are to be connected to a point of the buffer voltage via the primary-side blocking capacitors to a star point. Like the blocking capacitors on the secondary side, the blocking capacitors on the primary side then absorb low-frequency voltage components and prevent low-frequency currents through the primary windings of the phase transformers which could lead to a premagnetization or saturation of the transformer cores; thus only switching-frequency voltage components come to lie across the primary windings of the phase transformers. It is then advantageous not to provide an air gap between the magnetic circuits of the phase transformers, so that no air gap stray field occurs and the high-frequency losses of the phase transformers are reduced.

[0056] Bei relativ hoher Pufferspannung oder relativ hoher Ausgangsspannung kann nur das schaltfrequente Gleichtaktspannungssystem für den Leistungstransfer von der Primär- auf die Sekundärseite herangezogen werden. Dies ist dadurch möglich, dass die Sekundärwicklungen der Phasentransformatoren in Serie geschaltet und über einen Abblockkondensator an den Eingang einer sekundärseitigen Einphasenbrückenschaltung geführt werden, an deren Ausgang die zu bildende Ausgangsspannung auftritt. Dementsprechend ist dann auch eine Verringerung des Realisierungsaufwandes gegeben. Die Taktung der sekundärseitigen Einphasenbrückenschaltung erfolgt dabei im einfachsten Fall derart, dass an ihrem Eingang eine symmetrische Wechselspannung mit einer der primärseitigen Drehstrombrückenschaltung gleichen Schaltfrequenz gebildet wird, wobei der Leistungstransfer von der Primär- auf die Sekundärseite durch die Phasenverschiebung der sekundärseitigen Taktung gegenüber der primärseitigen Taktung eingestellt werden kann. Weiters ist im Sinn einer Minimierung von nicht zum Leistungstransfer beitragenden Stromanteilen auch eine Modulation des Tastverhältnisses der sekundärseitigen Vollbrücke derart möglich, dass für einen lokal positiven Wert der niederfrequenten Gleichtaktspannung die Breite des positiven Pulses und für einen lokal negativen Wert der niederfrequenten Gleichtaktspannung die Breite des negativen Pulses der Eingangsspannung der sekundärseitigen Vollbrücke erhöht wird. In the case of a relatively high buffer voltage or a relatively high output voltage, only the switching-frequency common-mode voltage system can be used for the power transfer from the primary to the secondary side. This is possible because the secondary windings of the phase transformers are connected in series and fed via a blocking capacitor to the input of a secondary-side single-phase bridge circuit, at the output of which the output voltage to be formed occurs. Accordingly, there is then also a reduction in the implementation effort. In the simplest case, the single-phase bridge circuit on the secondary side is clocked in such a way that a symmetrical AC voltage is formed at its input with a switching frequency that is the same as the three-phase bridge circuit on the primary side, with the power transfer from the primary to the secondary side being set by the phase shift of the secondary-side clocking compared to the primary-side clocking can be. Furthermore, in the sense of minimizing current components that do not contribute to the power transfer, a modulation of the duty cycle of the secondary-side full bridge is possible in such a way that the width of the positive pulse for a locally positive value of the low-frequency common-mode voltage and the width of the negative pulse for a locally negative value of the low-frequency common-mode voltage Pulse of the input voltage of the secondary-side full bridge is increased.

[0057] Alternativ zur Serienschaltung der Sekundärwicklungen kann die schaltfrequente Gleichtaktspannung auch mittels einer vierten Wicklung auf dem Magnetkern einer in Serie zu den Vorschaltinduktivitäten geschalteten Dreiphasengleichtaktinduktivität abgegriffen werden, wobei die Enden dieser im Sinne des Leistungstransfers als Sekundärwicklung zu sehenden Wicklung wieder an den Eingang einer sekundärseitigen Einphasenbrückenschaltung geführt werden, deren Steuerung wie vorstehend beschrieben vorgenommen wird. As an alternative to the series connection of the secondary windings, the switching-frequency common-mode voltage can also be tapped by means of a fourth winding on the magnetic core of a three-phase common-mode inductance connected in series with the series inductances, the ends of this winding, which can be seen as a secondary winding in the sense of power transfer, back to the input of a secondary side Single-phase bridge circuit are performed, the control of which is carried out as described above.

[0058] Eine weitere Altnernative stellt die Anordnung eines expliziten Gleichtaktspannungstransformators dar, dessen Primärwicklung zwischen den Sternpunkt der Rückführkondensatoren und den Mittelpunkt der Pufferspannung (oder den positiven oder den negativen Pol der Pufferspannung) gelegt ist. Die Vorschaltinduktivitäten verbleiben dann ohne Sekundärwicklung. Die Sekundärwicklung des Gleichtaktspannungstransformators wird dann gleich wie für die vorstehend beschriebene Serienschaltung der Sekundärwicklungen der Phasentransformatoren über einen Abblockkondensator an den Eingang einer Einphasenbrückenschaltung geführt. Another alternative is the arrangement of an explicit common-mode voltage transformer, the primary winding of which is placed between the star point of the feedback capacitors and the midpoint of the buffer voltage (or the positive or the negative pole of the buffer voltage). The series inductances then remain without a secondary winding. The secondary winding of the common-mode voltage transformer is then fed to the input of a single-phase bridge circuit via a blocking capacitor in the same way as for the series connection of the secondary windings of the phase transformers described above.

[0059] Alternativ kann nur das schaltfrequente Gegentaktspannungssystem für den Leistungstransfer auf die Sekundärseite genutzt werden. Dies kann bei hoher Aussteuerung des primärseitigen Pulsgleichrichterteiles der Vorrichtung vorteilhaft sein. Dazu kann der Sternpunkt der primärseitigen Rückführkondensatoren einfach vom Mittelpunkt oder vom positiven oder negativen Pol der Pufferspannung gelöst werden und isoliert verbleiben. Durch das schaltfrequente Gleichtaktspannungssystem kann dann keine Strombildung bzw. Strombelastung der Komponenten erfolgen. Eine gleiche Schaltungsmodifikation ist dann vorteilhaft auch sekundärseitig vorzunehmen, d.h. der Sternpunkt der Abblockkondensatoren ist vom Mittelpunkt oder von der positiven oder der negativen Klemme der Ausgangsspannung zu lösen und isoliert zu belassen. Die Steuerung der Vorrichtung ist gleich wie für Verbindung der Kondensatorsternpunkte mit Pufferspannung bzw. Ausgangsspannung vorzunehmen. Alternatively, only the switching-frequency push-pull voltage system can be used for the power transfer to the secondary side. This can be advantageous in the case of high modulation of the primary-side pulse rectifier part of the device. For this purpose, the star point of the primary-side feedback capacitors can simply be detached from the center point or from the positive or negative pole of the buffer voltage and remain isolated. The switching-frequency common-mode voltage system means that no current can be generated or the components are subjected to current loads. The same circuit modification is then advantageously also carried out on the secondary side, i.e. the neutral point of the blocking capacitors must be removed from the center point or from the positive or negative terminal of the output voltage and left isolated. The device is controlled in the same way as for connecting the capacitor star points with the buffer voltage or output voltage.

[0060] Die Erfindung wird anhand von möglichen Ausführungsformen und ausgehende von den folgenden Abbildungen beispielhaft dargestellt. Die Abbildungen zeigen: Fig. 1: Isolierter zweistufiger Pulsgleichrichter gemäss dem Stand der Technik. Fig. 2: Struktur des Leistungsteiles einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Systems. Fig. 3: Regelschaltung zum in Fig. 2 dargestellten Leistungsteil mit überlagerter Ausgangsspannungsregelung. Fig. 4: Auf die Sekundärseite bezogenes Ersatzschaltbild einer Phase zum in Fig. 2 dargestellten Leistungsteil. Fig. 5: Charakteristische Zeitverläufe des Systems nach Fig.2 innerhalb einer Netzperiode. Fig. 6: Lokaler Ausschnitt der Zeitverläufe von Transformatorspannungen und Wicklungsströmen für eine Phase aus der Schaltung nach Fig. 2. Fig. 7: Variante mit einem Transformator welcher das schaltfrequente Gleichtaktspannungssystem zur Leistungsübertragung verwendet. Fig. 8: Variante mit in Serie geschalteten Sekundärwicklungen der Transformatoren wodurch nur das schaltfrequente Gleichtaktspannungssystem zur Leistungsübertragung verwendet wird. Fig. 9: Variante der Erfindung mit einer dreiphasen Gleichtaktdrossel mit vierter Wicklung welche als Sekundärwicklung dient wodurch das schaltfrequente Gleichtaktspannungssystem zur Leistungsübertragung verwendet wird. Fig. 10: Variante der Erfindung mit getrennten Vorschaltinduktivitäten und Phasenprimärwicklungen des primärseitigen Pulsgleichrichtersystems.The invention is illustrated by way of example on the basis of possible embodiments and based on the following figures. The figures show: Fig. 1: Isolated two-stage pulse rectifier according to the prior art. 2: Structure of the power section of an embodiment of a system according to the invention. 3: Control circuit for the power section shown in FIG. 2 with superimposed output voltage control. FIG. 4: Equivalent circuit diagram of a phase relating to the secondary side for the power section shown in FIG. 2. Fig. 5: Characteristic time courses of the system according to Fig. 2 within a network period. Fig. 6: Local section of the time curves of transformer voltages and winding currents for one phase from the circuit according to Fig. 2. Fig. 7: Variant with a transformer which uses the switching-frequency common-mode voltage system for power transmission. Fig. 8: Variant with secondary windings of the transformers connected in series, whereby only the switching-frequency common-mode voltage system is used for power transmission. 9: Variant of the invention with a three-phase common-mode choke with a fourth winding which serves as a secondary winding, whereby the switching-frequency common-mode voltage system is used for power transmission. 10: Variant of the invention with separate series inductances and phase primary windings of the primary-side pulse rectifier system.

[0061] Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In principle, the same parts are provided with the same reference symbols in the figures.

[0062] Fig. 1zeigt einen isolierten zweistufiger Pulsgleichrichter gemäss dem Stand der Technik. Schalter S1 bis S6 bilden zusammen mit La, Lb und Lc ein Pulsgleichrichtersystem welches eine Zwischenkreisspannung uZKerzeugt. Schalter S7 bis S10 bilden eine primärseitige und Schalter S11 bis S14 eine sekundärseitige Vollbrücke eines Dual Active Bridge Konverters. 1 shows an isolated two-stage pulse rectifier according to the prior art. Switches S1 to S6 together with La, Lb and Lc form a pulse rectifier system which generates an intermediate circuit voltage uZK. Switches S7 to S10 form a primary-side and switches S11 to S14 a secondary-side full bridge of a dual active bridge converter.

[0063] Fig. 2zeigt eine Struktur des Leistungsteiles einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Systems. Die Schalter S1 bis S6 bilden eine primärseitige Dreiphasenbrückenschaltung 4, die als Dreiphasenpulsgleichrichter betrieben werden kann, und die Schalter S7 bis S12 bilden eine sekundärseitige Dreiphasenbrückenschaltung 8. 2 shows a structure of the power section of an embodiment of a system according to the invention. The switches S1 to S6 form a three-phase bridge circuit 4 on the primary side, which can be operated as a three-phase pulse rectifier, and the switches S7 to S12 form a three-phase bridge circuit 8 on the secondary side.

[0064] Von einem Netzsternpunkt 1 ausgehend liegen Netzphasenspannungen ua, ub, ucan Netzphasenklemmen a, b, c an. Von diesen führen jeweils Vorschaltinduktivitäten 3, welche hier auch die Funktion von Phasenprimärwicklungen 3 von Transformatoren Ta, Tb, Tchaben, auf Eingänge a', b', c' von Phasenbrückenzweigen der primärseitigen Dreiphasenbrückenschaltung 4. Ströme durch diese Phasenprimärwicklungen sind mit iTa,p, iTb,p, iTc,pbezeichnet. An eine positive und eine negative Spannungsschiene der primärseitigen Dreiphasenbrückenschaltung 4 ist eine primärseitige Gleichspannungs-Pufferanordnung 5 angeschlossen, an welcher eine Pufferspannung UZKanliegt. Die Pufferanordnung 5 kann durch einen oder mehrere Kondensatoren realisiert sein. Sie kann auch durch andere spannungseinprägende Elemente realisiert sein. An die Netzphasenklemmen a, b, c ist eine Sternschaltung von Rückführkondensatoren 2 geschaltet. Der Sternpunkt der Sternschaltung von Rückführkondensatoren 2 kann gemäss Ausführungsformen mit dem Mittelpunkt der Pufferspannung verbunden sein. Ein optional in dieser Verbindung angeordneter Serienkondensator ist gestrichelt eingezeichnet. Starting from a network star point 1, network phase voltages ia, ub, ucan network phase terminals a, b, c are applied. In each case, series inductances 3 lead from these, which here also the function of phase primary windings 3 of transformers Ta, Tb, Tchaben, to inputs a ', b', c 'of phase bridge branches of the primary-side three-phase bridge circuit 4.Currents through these phase primary windings are with iTa, p, Designated iTb, p, iTc, p. A primary-side DC voltage buffer arrangement 5, to which a buffer voltage UZK is applied, is connected to a positive and a negative voltage rail of the primary-side three-phase bridge circuit 4. The buffer arrangement 5 can be implemented by one or more capacitors. It can also be implemented by other stress-inducing elements. A star connection of feedback capacitors 2 is connected to the line phase terminals a, b, c. According to embodiments, the star point of the star connection of feedback capacitors 2 can be connected to the center point of the buffer voltage. A series capacitor optionally arranged in this connection is shown in dashed lines.

[0065] Phasensekundärwicklungen 7 der Transformatoren Ta, Tb, Tcsind jeweils an einem ersten Ende auf Phaseneingänge der sekundärseitigen Drehstrombrückenschaltung 8 geführt. An einem zweiten Ende sind sie auf Anschlüsse einer Sternschaltung sekundärseitiger Abblockkondensatoren 6 gelegt. An eine positive und eine negative Spannungsschiene der sekundärseitigen Dreiphasenbrückenschaltung 8 ist eine sekundärseitige Ausgangspufferanordnung, hier in Form einer Ausgangskondensatoranordnung 9 angeschlossen, an welcher eine Ausgangsgleichspannung udcanliegt. Der Sternpunkt der Sternschaltung von Abblockkondensatoren 6 kann gemäss Ausführungsformen mit dem Mittelpunkt der Ausgangsgleichspannung verbunden sein. Ein optional in dieser Verbindung angeordneter Serienkondensator ist gestrichelt eingezeichnet. Phase secondary windings 7 of the transformers Ta, Tb, Tc are each led at a first end to phase inputs of the secondary-side three-phase bridge circuit 8. At a second end they are placed on connections of a star connection of blocking capacitors 6 on the secondary side. A secondary-side output buffer arrangement, here in the form of an output capacitor arrangement 9, to which a DC output voltage is applied, is connected to a positive and a negative voltage rail of the secondary-side three-phase bridge circuit 8. According to embodiments, the star point of the star connection of blocking capacitors 6 can be connected to the midpoint of the DC output voltage. A series capacitor optionally arranged in this connection is shown in dashed lines.

[0066] Fig. 3zeigt eine Regelschaltung zum in Fig. 2 dargestellten Leistungsteil mit überlagerter Ausgangsspannungsregelung Gdc, Regelung der Pufferspannung GZKund unterlagerter Regelung Gd, Gqder Eingangsströme in einem rotierenden Koordinatensystem mit Momentanwinkel φ. 3 shows a control circuit for the power section shown in FIG. 2 with superimposed output voltage control Gdc, control of the buffer voltage GZK and subordinate control Gd, Gq of the input currents in a rotating coordinate system with instantaneous angle φ.

[0067] Die gemessenen Netzspannungen und Netzströme werden in ein rotierendes d/q Koordinatensystem transformiert wobei der Momentanwinkel φ der d-Achse durch eine Phasenregelschleife so bestimmt wird dass die q-Komponente der transformierten Netzspannung einen Mittelwert von 0 aufweist. The measured mains voltages and mains currents are transformed into a rotating d / q coordinate system, the instantaneous angle φ of the d-axis being determined by a phase-locked loop so that the q component of the transformed mains voltage has a mean value of 0.

[0068] Die gemessene Pufferkondensatorspannung uZKwird mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen und einem Regler GZKzugeführt woraus ein Sollwert für den d-Anteil des Eingangsstromes resultiert mit welchem der gemessene d-Anteil des Eingangsstroms verglichen und einem Regler Gdzugeführt wird. Der q-Anteil des gemessenen Eingangsstroms wird mit einem Sollwert vergleichen und einem Regler Gqzugeführt. Zu den Ausgangssignalen der Regler Gdund Gqwerden die jeweiligen Spannungsabfälle an den Vorschaltinduktivitäten sowie die Netzspannung, im Sinne einer Vorsteuerung, hinzuaddiert und durch die gemessene Pufferkondensatorspannung uZKdividiert wodurch die Tastverhältnisse ddund dqresultieren, welche durch Rücktransformation in ein nichtrotierendes Koordinatensystem die Tastverhältnisse da, db, dcder drei Halbbrücken der beiden Pulsgleicherichtersysteme ergeben. The measured buffer capacitor voltage uZK is compared with a predetermined nominal value and fed to a controller GZK, from which a nominal value for the d-component of the input current results with which the measured d-component of the input current is compared and fed to a controller Gd. The q component of the measured input current is compared with a setpoint value and fed to a controller Gq. The respective voltage drops at the series inductances and the mains voltage are added to the output signals of the controllers Gd and Gq, in the sense of a feedforward control, and divided by the measured buffer capacitor voltage uZK, which results in the pulse duty factors dd and dq, which by transforming back into a non-rotating coordinate system three the pulse duty factors da, db, dcder Half bridges of the two pulse rectifier systems result.

[0069] Die gemessene Ausgangsspannung udcwird mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen und die Differenz einem Regler Gdczugeführt wobei das Ausgangssignal 0 des Regler einem Oszillator zugeführt wird welcher zwei dreieckförmige um den Winkel 0 verschobene Trägersignale tpund tsfür die Primärseite und die Sekundärseite erzeugt welche jeweils mit den Tastverhältnissen da, db, dcverschnitten werden wodurch Pulsbreitenmodulierten Ansteuersignale für die primärseitigen und sekundärseitigen Halbbrücken resultieren welche jeweils gleiche Pulsbreiten auf Primärseite und Sekundärseite aufweisen, jedoch innerhalb einer Pulsperiode um den Winkel 0 verschoben sind. The measured output voltage udc is compared with a predetermined target value and the difference is fed to a controller Gdc, the output signal 0 of the controller being fed to an oscillator which generates two triangular carrier signals tp and ts for the primary side and the secondary side, each shifted by an angle of 0, each with the duty cycle because, db, dc are blended, resulting in pulse-width-modulated control signals for the primary-side and secondary-side half bridges which each have the same pulse width on the primary side and secondary side, but are shifted by angle 0 within one pulse period.

[0070] Fig. 4zeigt ein auf die Sekundärseite bezogenes Ersatzschaltbild einer Phase wobei das schaltfrequente Gegentakt- und Gleichtaktspannungssystem der Primär- und Sekundärseite durch äquivalente Spannungsquellen ersetzt sind und der Phasentransformator Ta, Tb, Tcdurch eine Magnetisierungsinduktivität Lmund eine Streuinduktivität Lsersetzt ist. 4 shows an equivalent circuit diagram of a phase related to the secondary side, the switching frequency differential mode and common mode voltage system of the primary and secondary side being replaced by equivalent voltage sources and the phase transformer Ta, Tb, Tc being replaced by a magnetizing inductance L and a leakage inductance Ls.

[0071] Fig. 5zeigt charakteristische Zeitverläufe des Systems nach Fig.2 innerhalb einer Netzperiode; Netzphasenspannungen ua, ub, uc, Netzphasenströme ia, ib, ic, sekundärseitiger Leistungstransferphasenstrom iTa,ssowie dessen lokaler Mittelwert, lokaler Mittelwert der über den Transformator Taübertragenen Momentanwirkleistung pTasowie der Ausgangsspannung udc. FIG. 5 shows characteristic time courses of the system according to FIG. 2 within a network period; Mains phase voltages, ub, uc, mains phase currents ia, ib, ic, secondary-side power transfer phase current iTa, as well as its local mean value, local mean value of the instantaneous active power pTas transmitted via the transformer Ta and the output voltage udc.

[0072] Fig. 6zeigt einen lokalen Ausschnitt der Zeitverläufe der primär- und sekundärseitigen Transformatorspannungen uTa,p, uTa,ssowie der resultierenden primär- und sekundärseitigen Wicklungsströme iTa,p, iTa,sfür eine Phase aus der Schaltung nach Fig. 2. 6 shows a local section of the time curves of the primary and secondary transformer voltages uTa, p, uTa, s and of the resulting primary and secondary winding currents iTa, p, iTa, s for one phase from the circuit according to FIG. 2.

[0073] Fig. 7zeigt eine Ausführungsform mit getrennten Pulsgleichrichterinduktivitäten La, Lb, Lcund einem einzigen Gleichtaktspannungstransformator Tcmwelcher das schaltfrequente Gleichtaktspannungssystem zur Leistungsübertragung verwendet, wobei seine Primärwicklung zwischen den Sternpunkt der Rückführkondensatoren 2 und den Mittelpunkt der Pufferspannung uZKgeschaltet ist. Seine Sekundärwicklung ist in Serie mit einem Abblockkondensator 6 an die zwei Phaseneingänge einer sekundärseitigen Einphasenbrückenschaltung 8b mit Schaltern S7 bis S10 gelegt. 7 shows an embodiment with separate pulse rectifier inductances La, Lb, Lc and a single common-mode voltage transformer Tcm which uses the switching-frequency common-mode voltage system for power transmission, its primary winding being connected between the neutral point of the feedback capacitors 2 and the center point of the buffer voltage uZK. Its secondary winding is connected in series with a blocking capacitor 6 to the two phase inputs of a secondary-side single-phase bridge circuit 8b with switches S7 to S10.

[0074] Zur Terminologie sei bemerkt, dass eine Einphasenbrückenschaltung so bezeichnet ist, weil sie wechselspannungsseitig an eine Phase angeschlossen ist. Diese eine Phase ist hingegen an zwei Anschlüssen respektive zwei Brückenzweigen der Brückenschaltung angeschlossen. Der Wortteil „Ein“ bezieht sich also auf die Anzahl der angeschlossenen Phasen und nicht auf die Anzahl der Brückenzweige. Regarding the terminology, it should be noted that a single-phase bridge circuit is so designated because it is connected to a phase on the AC voltage side. This one phase, on the other hand, is connected to two connections or two bridge branches of the bridge circuit. The part of the word “on” relates to the number of connected phases and not to the number of bridge branches.

[0075] Fig. 8zeigt eine Ausführungsform mit in Serie geschalteten Sekundärwicklungen der Transformatoren Ta, Tb, Tcwelche auch in Serie mit einem Abblockkondensator 6 geschaltet sind. Dadurch wird nur das schaltfrequente Gleichtaktspannungssystem zur Leistungsübertragung von der Primärseite an eine sekundärseitige Einphasenbrückenschaltung 8b (hier eine Vollbrücke), gebildet von den Schaltern S7 bis S10, wird. 8 shows an embodiment with series-connected secondary windings of the transformers Ta, Tb, Tc, which are also connected in series with a blocking capacitor 6. As a result, only the switching-frequency common-mode voltage system for power transmission from the primary side to a secondary-side single-phase bridge circuit 8b (here a full bridge), formed by the switches S7 to S10, is.

[0076] Fig. 9zeigt eine Ausführungsform mit einer Gleichtaktdrossel Tcmmit vier Wicklungen wobei drei Wicklung zwischen die Induktivitäten La, Lb, Lcund die Rückführkondensatoren des Pulsgleichrichtersystems geschaltet sind und die verbleibende Wicklung in Reihe mit einem Abblockkondensator an eine sekundärseitige Einphasenbrückenschaltung (hier eine Vollbrücke), gebildet von S7 bis S10, geschaltet ist. Der Sternpunkt der Rückführkondensatoren ist dabei mit der positiven, der negativen, oder einer Mittelpunktsspannungsschiene der primärseitigen Gleichspannungs-Pufferanordnung verbunden. 9 shows an embodiment with a common mode choke Tcm with four windings, three windings being connected between the inductances La, Lb, Lc and the feedback capacitors of the pulse rectifier system and the remaining winding in series with a blocking capacitor to a secondary-side single-phase bridge circuit (here a full bridge), formed by S7 to S10. The star point of the feedback capacitors is connected to the positive, negative, or a midpoint voltage rail of the primary-side DC voltage buffer arrangement.

[0077] Fig. 10zeigt eine Ausführung der Erfindung mit einem primärseitigen Pulsgleichrichtersystem bestehend aus den Schaltern S1 bis S6 und den Vorschaltinduktivitäten La, Lb, Lcwobei an die Eingänge der Phasenbrückenzweige weiters die ersten Anschlüsse drei Transformatoren Ta, Tb, Tcangeschlossen sind und deren zweite Anschlüsse wiederum an die ersten Anschlüsse von drei Abblockkondensatoren angeschlossen sind. Die zweiten Anschlüsse der Abblockkondensatoren sind zusammengeschaltet und mit dem Mittelpunkt, oder negativen oder positiven Bezugsschiene der Pufferspannung des Pulsgleichrichtersystems verbunden. Fig. 10 shows an embodiment of the invention with a primary-side pulse rectifier system consisting of the switches S1 to S6 and the ballast inductances La, Lb, Lc with the inputs of the phase bridge branches furthermore the first connections three transformers Ta, Tb, Tc connected and their second connections are in turn connected to the first connections of three blocking capacitors. The second connections of the blocking capacitors are interconnected and connected to the midpoint, or negative or positive reference rail, of the buffer voltage of the pulse rectifier system.

Claims

1. Method for potential-free electrical energy transfer between a primary-side alternating voltage system (ua, ub, uc) with a mains frequency and a secondary-side direct voltage system (udc) in which • By controlling a bridge circuit (4) on the primary side at inputs (a ', b', c ') of phase bridge branches of the primary-side bridge circuit (4), a voltage system of phase bridge branch input voltages is formed, • where this voltage system has at least the following components: o a mains frequency push-pull voltage system, o a switching frequency push-pull voltage system, o a switching frequency common mode voltage system characterized in that • On the primary side, with the switching-frequency push-pull voltage system, switching-frequency push-pull current components are formed and / or with the switching-frequency common-mode voltage system, switching-frequency common-mode current components are formed, which flow through the primary-side bridge circuit (4), and • these switching-frequency push-pull current components and / or common-mode current components are transformed by at least one transformer to a secondary side (6, 7, 8) and used to transmit electrical power to the secondary side (6, 7, 8).

2. The method according to claim 1, wherein • the differential-mode current components and / or common-mode current components transformed to the secondary side (6, 7, 8) are passed through an output buffer arrangement (9) by means of a secondary-side bridge circuit (8; 8b).

3. The method according to claim 2, wherein the primary-side bridge circuit (4) and the secondary-side bridge circuit (8; 8b) are controlled with switching signals of the same switching frequency.

4. The method according to claim 3, wherein a power transfer from the primary to the secondary side is controlled by varying a phase shift between the switching signals of the primary-side bridge circuit (4) and the switching signals of the secondary-side bridge circuit (8).

5. The method according to any one of the preceding claims, in which electrical power between the primary-side AC voltage system and a primary-side DC voltage buffer arrangement (5) is exchanged at medium line-frequency voltages and currents, and electrical power between the primary-side DC voltage buffer arrangement (5) and the secondary side the at least one transformer is exchanged by means of switching-frequency voltages and currents.

6. Converter for carrying out the method according to one of claims 1 to 5, for potential-free electrical energy transmission, having • Mains phase terminals (a, b, c) for connection to an AC voltage system, which are each connected to inputs (a ', b', c ') of phase bridge branches of a bridge circuit (4) on the primary side via series inductances (3), • where a positive and a negative voltage rail of the bridge circuit (4) on the primary side are connected to a DC voltage buffer arrangement (5) on the primary side, characterized in that a circuit with high-pass properties for receiving common-mode currents and / or differential-mode currents is arranged from the inputs (a ', b', c ') of the phase bridge branches, this circuit with high-pass property having one or more primary windings of a transformer, and one or more secondary windings of the transformer form a series circuit with a blocking capacitor (6), and, • either there is only such a series circuit and this series circuit is connected at a first end to a first phase input of a secondary-side bridge circuit (8b) and at a second end to a second phase input of the secondary-side bridge circuit (8b), • or two or more such series circuits are present, and these series circuits are each connected at first ends to phase inputs of a secondary-side bridge circuit (8) and are connected at second ends to a common secondary-side star point.

7. Converter according to claim 6, wherein the circuit with high-pass property has at least one star connection of feedback capacitors (2) which are each connected to first connections to the mains phase terminals (a, b, c) and are connected to second connections to a common primary-side star point , and the circuit with high-pass property also has the series inductances (3) and each of the series inductances (3) forms one of the primary windings.

8. Converter according to claim 6, wherein the circuit with high-pass property has a star connection of series connections of the primary windings and feedback capacitors (2), these series connections being connected at first ends to the inputs (a ', b', c ') of the phase bridge branches and are connected at second ends to a common primary-side star point.

9. Converter according to claim 7 or 8, wherein the common primary-side star point is connected to a center point of the primary-side DC voltage buffer arrangement (5), or to the positive or negative voltage rail of the primary-side bridge circuit (4).

10. Converter according to claim 7 or 8, wherein the common primary-side star point is connected via one of the one or more primary windings of the transformer designed as a common-mode voltage transformer to a center point of the primary-side DC voltage buffer arrangement (5), or to the positive or negative voltage rail the bridge circuit on the primary side (4).

11. Converter according to claim 7 or 8, wherein the common primary-side star point is connected via a series capacitor to a center point of the primary-side DC voltage buffer arrangement (5), or to the positive or negative voltage rail of the primary-side bridge circuit (4).

12. Converter according to one of claims 6 to 11, having a three-phase common-mode inductance in series with the series inductances, in particular with a fourth winding on a magnetic core of this three-phase common-mode inductance, this fourth winding forming one of the one or more secondary windings.

13. Converter according to one of claims 6 to 12, comprising two or more of the series connections of secondary windings, each with a blocking capacitor (6), these series connections being connected at second ends to the common secondary-side star point, and this star point, optionally via a series capacitor is connected to a center point of a secondary-side output buffer arrangement (9), or to the positive or to the negative voltage rail of the secondary-side bridge circuit (8).