CN101752871A - 对电系统进行干扰电流补偿的方法以及干扰电流补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及对电系统进行干扰电流补偿的方法以及干扰电流补偿装置。提出了一种用于借助干扰电流补偿装置对电系统进行干扰电流补偿的方法，该电系统具有电压源和通过导体与该电压源并联连接的、电感器和电容器的串联电路，其中电感器通过导体与电容器串联连接。为了补偿干扰电流，电压源同电感器与电容器的串联电路的连接的导体或者电感器与电容器的串联电路的导体被干扰电流补偿装置的具有气隙的可磁化的环包围，并且通过借助干扰电流补偿装置的磁化线圈使可磁化的环磁化来将补偿电压施加到电压源同电感器与电容器的串联电路的连接的导体上或者施加到电感器与电容器的串联电路的导体上。此外，还提出了一种干扰电流补偿装置。
Description
技术领域
本发明涉及功率电子学领域。本发明基于根据独立权利要求的前序部分所述的一种用于对电系统进行干扰电流补偿的方法以及一种干扰电流补偿装置。
背景技术
在许多具有例如为电气电源网络的电压源的电压源的电系统中还设置有通过导体与电压源连接的、电感器和电容器的串联电路，其中电感器于是通过导体与电容器串联连接。通常，有源电负载或者无源电负载或者电源(诸如带有所属的功率电子馈电装置的旋转电机)可与电容器并联连接，其中旋转电机通常可以以电机方式或者以发电机方式工作。
如果电压源是交流电压电源网络或者直流电压电源网络的电压源，则在不希望的交流电流的馈入方面提出了严格要求。这种不希望的交流电流可来自电系统的负载侧，即例如来自旋转电机及其功率电子馈电装置。电感器和电容器的尺寸确定用作用于限制所述的不希望的交流电流的最重要措施。通过电感器和电容器的尺寸确定来降低不希望的交流电流仅仅非常有限地实现并且与超重、位置需求和额外费用相联系。
在US 2005/0083627A1中说明了这类设备。其中，该设备具有滤波电路，该滤波电路通过导体与电系统的电压源连接。滤波电路通过两个并联连接的串联电路形成，该串联电路分别具有电容器和电感器。与滤波电路串联连接有耦合变压器的变压器绕组。
发明内容
因此，本发明的任务是提出一种用于电系统的方法和设备，由此能够在很大程度上抑制不希望的交流电流。
该任务通过权利要求1或权利要求7的特征来解决。在从属权利要求中说明了本发明的有利的扩展方案。
电系统具有电压源和通过导体与该电压源并联连接的、电容器和电感器的串联电路，其中电感器通过导体与电容器串联连接。在根据本发明的方法中，现在，电压源同电感器与电容器的串联电路的连接的导体或者电感器与电容器的串联电路的导体被根据本发明的干扰电流补偿装置的具有气隙的可磁化的环包围。此外，通过借助干扰电流补偿装置的磁化线圈使可磁化的环磁化而将补偿电压施加到电压源同电感器与电容器的串联电路的连接的导体上或者施加到电感器与电容器的串联电路的导体上。补偿电压优选是具有可预先给定的频率的交流电压，该频率对应于要抑制的交流电流的频率。补偿电压实现了补偿在电容器电压中的由于电容器上的不希望的交流电流形成的不希望的交流电压分量。由于补偿，有利的是不再有不希望的具有对应频率的交流电流流动，使得有利地能够遵守电系统通常必须遵守的在不希望的交流电流方面的要求。
根据本发明的干扰电流补偿装置具有带有气隙的可磁化的环，其中电压源同电感器与电容器的串联电路的连接的导体或者电感器与电容器的串联电路的导体被具有气隙的可磁化的环包围，用于通过借助磁化线圈使可磁化的环磁化来施加补偿电压。因此，干扰电流补偿装置极其简单且不复杂地被构建，因此非常稳健、轻且需要位置最小。恰好在牵引应用中，即当电系统例如是由直流电网馈电的有轨电车时，简单、轻重量、稳健性和小的位置需求是主要要求，使得根据本发明的干扰电流补偿装置1对这种应用特别适宜。
本发明的该任务和其它任务、优点和特征在以下结合附图对本发明的优选实施形式的详细说明中公开。
附图说明
其中：
图1示出了根据本发明的干扰电流补偿装置的第一实施形式，以及
图2示出了根据本发明的干扰电流补偿装置的第二实施形式。
在附图中所使用的附图标记及其意义在附图标记列表中总括地被列出。原则上，在附图中，相同的部分设置有相同的附图标记。所描述的实施形式示例性地代表了本发明的主题并且没有限制作用。
具体实施方式
在图1中是根据本发明的干扰电流补偿装置1的第一实施形式。此外，图2示出了根据本发明的干扰电流补偿装置1的第二实施形式。在图1和图2中还示出的电系统包括电压源2和与该电压源2通过导体并联连接的、电感器L和电容器C的串联电路，其中电感器L通过导体与电容器C串联连接。根据本发明的方法，电压源2同电感器L与电容器C的串联电路的连接的导体或者电感器L与电容器C的串联电路的导体现在被根据本发明的干扰电流补偿装置1的具有气隙的可磁化的环3包围，根据本发明的干扰电流补偿装置1以下还将详细地阐述。可磁化的环例如可以具有铁磁材料和/或片状地(geblecht)被实施。通常，可以考虑本领域技术人员公知的用于可磁化的环的任何实施形式和材料。此外，通过借助干扰电流补偿装置1的磁化线圈4使可磁化的环3磁化来将补偿电压UK施加到电压源2同电感器L与电容器C的串联电路的连接的导体上或者施加到电感器L与电容器C的串联电路的导体上。补偿电压UK实现了补偿在电容器电压UC中的由于在电容器C上的不希望的交流电流形成的不希望的交流电压分量。由于补偿，有利的是不再有不希望的具有对应频率的交流电流流动。因此有利地可遵守电系统通常必须遵守的在不希望的交流电流方面的要求。这种不希望的交流电流可来自电系统的电负载10，即例如来自旋转电机及其功率电子馈电装置，其中这种电负载10通常与电容器C并联连接，如在图1和图2中示出。
优选地，为了使可磁化的环3磁化而借助干扰电流补偿装置1的具有多个可激励的功率半导体开关的变换器单元5将补偿电流IK馈送到磁化线圈4中。磁化线圈4和可磁化的环3根据微分器的方式作用，即导出补偿电流IK来使得可以形成所希望的补偿电压UK。此外，借助根据图1的干扰电流补偿装置1的调节装置6，根据电容器C上的电压UC产生补偿电流预给定值IKsoll，其中变换器单元5的可激励的功率半导体开关于是借助由补偿电流预给定值IKsoll通过干扰电流补偿装置1的激励电路7形成的激励信号S来激励。补偿电流预给定值IKsoll通过借助调节装置6的积分单元8进行积分而由电容器C上的被滤波的电压UCf形成，其中电容器C上的被滤波的电压UCf通过调节装置6的带通滤波器9进行带通滤波来由电容器C上的电压UC形成。通过带通滤波在频率方面提取由要补偿的不希望的交流电流引起的在电容器电压UC中的不希望的交流电压分量UCf，该要补偿的不希望的交流电流主要由电负载10造成，并且于是由此以上面所描述的方式形成补偿电流预给定值IKsoll。
根据方法可替换地，也可以考虑的是：借助根据图2的干扰电流补偿装置1的调节装置6，根据电感器L上的电压UL产生补偿电流预给定值IKsoll，其中于是借助由补偿电流预给定值IKsoll通过干扰电流补偿装置1的激励电路7形成的激励信号S来激励变换器单元5的可激励的功率半导体开关。根据图2，补偿电流预给定值IKsoll于是通过借助调节装置6的积分单元8进行积分而由电感器L上的被滤波的电压ULf来形成，其中电感器L上的被滤波的电压ULf通过借助调节装置6的带通滤波器9进行带通滤波来由电感器L上的电压UL形成。通过带通滤波在频率方面提取由要补偿的不希望的交流电流引起的在电感电压UL中的不希望的交流电压分量ULf，该要补偿的不希望的交流电流由电负载10和附加地由电压源2造成，并且以前面所描述的方式由此形成补偿电流预给定值IKsoll。因此，有利的是也能很大程度上抑制不希望的交流电流，该不希望的交流电流由电压源2造成，如这例如在交流电压电源网络或者直流电压电源网络的电压源中可出现的那样。
根据图1和图2的根据本发明的干扰电流补偿装置1具有带有气隙的可磁化的环3，其中电压源2同电感器L与电容器C的串联电路的连接的导体或者电感器L与电容器C的串联电路的导体被带有气隙的可磁化的环3包围，用于通过借助磁化线圈4使可磁化的环3磁化来施加补偿电压UK。因此，干扰电流补偿装置1极其简单且不复杂地被构建，非常稳健、轻且需要位置最小。恰好在牵引应用中，即当电系统例如是由直流电网馈电的有轨电车时，简单、轻重量、稳健性和小的位置需要是主要要求，使得根据本发明的干扰电流补偿装置1对这种应用特别适宜。
此外，已提及的具有多个可激励的功率半导体开关的变换器单元5与磁化线圈4相连，用于馈送补偿电流IK。任何被构建为电压变换器、电流变换器或者矩阵变换器的变换器单元可以考虑作为变换器单元。
根据本发明的干扰电流补偿装置1根据图1还包括用于根据电容器C上的电压UC产生补偿电流预给定值IKsoll的调节装置6，该调节装置6通过用于根据补偿电流预给定值IKsoll形成激励信号S的激励电路7与变换器单元5的可激励的功率半导体开关连接。
根据图1，调节装置6具有积分单元8，用于根据电容器C上的被滤波的电压UCf形成补偿电流预给定值IKsoll，其中调节装置6附加地具有带通滤波器9，用于根据电容器C上的电压UC形成电容器C上的被滤波的电压UCf。带通滤波器9能够实现在频率方面提取由要补偿的不希望的交流电流引起的在电容器电压UC中的不希望的交流电压分量UCf，该要补偿的不希望的交流电流主要由电负载10造成，其中由此以上面所描述的方式形成补偿电流预给定值IKsoll。
替换于图1，根据图2的干扰电流补偿装置1包括用于根据电感器L上的电压UL产生补偿电流预给定值IKsoll的调节装置6，该调节装置6同样通过用于根据补偿电流预给定值IKsoll形成激励信号S的激励电路7与变换器单元5的可激励的功率半导体开关连接。根据图2，调节装置6于是具有积分单元8，用于根据电感器L上的被滤波的电压ULf形成补偿电流预给定值IKsoll，其中调节装置6还具有带通滤波器9，用于根据电感器L上的电压UL形成电感器L上的被滤波的电压ULf。带通滤波器9能够实现在频率方面提取由要补偿的不希望的交流电流引起的在电感器电压UL中的不希望的交流电压分量ULf，该要补偿的不希望的交流电流由电负载10和附加地由电压源2造成，其中由此以上面所描述的方式形成补偿电流预给定值IKsoll。有利地，因此也能很大程度上抑制由电压源2造成的不希望的交流电流，如这例如在交流电压电源网络或者直流电压电源网络的电压源中可出现的那样。
附图标记列表
1 干扰电流补偿装置
2 电压源
3 可磁化的环
4 磁化线圈
5 变换器单元
6 调节装置
7 激励电路
8 积分单元
9 带通滤波器
10 电负载
Claims (12)
1.一种用于借助干扰电流补偿装置(1)对电系统进行干扰电流补偿的方法，该电系统具有电压源(2)和通过导体与该电压源(2)并联连接的、电感器(L)和电容器(C)的串联电路，其中电感器(L)通过导体与电容器(C)串联连接，
其特征在于，
电压源(2)同电感器(L)与电容器(C)的串联电路的连接的导体或者电感器(L)与电容器(C)的串联电路的导体被干扰电流补偿装置(1)的具有气隙的能被磁化的环(3)包围，
通过借助干扰电流补偿装置(1)的磁化线圈(4)使能被磁化的环(3)磁化来将补偿电压(UK)施加到电压源(2)同电感器(L)与电容器(C)的串联电路的连接的导体上或者施加到电感器(L)与电容器(C)的串联电路的导体上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了使能被磁化的环(3)磁化，借助干扰电流补偿装置(1)的具有多个能被激励的功率半导体开关的变换器单元(5)将补偿电流(IK)馈送到磁化线圈(4)中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，借助干扰电流补偿装置(1)的调节装置(6)，根据电容器(C)上的电压(UC)产生补偿电流预给定值(IKsoll)，并且变换器单元(5)的能被激励的功率半导体开关借助由补偿电流预给定值(IKsoll)通过干扰电流补偿装置(1)的激励电路(7)形成的激励信号(S)来激励。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，补偿电流预给定值(IKsoll)通过借助调节装置(6)的积分单元(8)进行积分而由电容器(C)上的被滤波的电压(UCf)来形成，并且电容器(C)上的被滤波的电压(UCf)通过借助调节装置(6)的带通滤波器(9)进行带通滤波而由电容器(C)上的电压(UC)来形成。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，借助干扰电流补偿装置(1)的调节装置(6)，根据电感器(L)上的电压(UL)来产生补偿电流预给定值(IKsoll)，并且变换器单元(5)的能被激励的功率半导体开关借助由补偿电流预给定值(IKsoll)通过干扰电流补偿装置(1)的激励电路(7)形成的激励信号(S)来激励。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，补偿电流预给定值(IKsoll)通过借助调节装置(6)的积分单元(8)进行积分而由电感器(L)上的被滤波的电压(ULf)形成，并且电感器(L)上的被滤波的电压(ULf)通过借助调节装置(6)的带通滤波器(9)进行带通滤波而由电感器(L)上的电压(UL)形成。
7.一种电系统的干扰电流补偿装置(1)，该电系统具有电压源(2)和通过导体与该电压源(2)并联连接的、电感器(L)和电容器(C)的串联电路，其中电感器(L)通过导体与电容器(C)串联连接，其特征在于，
电压源(2)同电感器(L)与电容器(C)的串联电路的连接的导体或者电感器(L)与电容器(C)的串联电路的导体被具有气隙的能被磁化的环(3)包围，用于通过借助磁化线圈(4)使能被磁化的环(3)磁化而施加补偿电压(UK)。
8.根据权利要求7所述的干扰电流补偿装置(1)，其特征在于，具有多个能被激励的功率半导体开关的变换器单元(5)与磁化线圈(4)相连，用于馈送补偿电流(IK)。
9.根据权利要求8所述的干扰电流补偿装置(1)，其特征在于，设置有调节装置(6)，该调节装置(6)用于根据电容器(C)上的电压(UC)产生补偿电流预给定值(IKsoll)，该调节装置(6)通过用于由补偿电流预给定值(IKsoll)形成激励信号(S)的激励电路(7)与变换器单元(5)的能被激励的功率半导体开关相连。
10.根据权利要求9所述的干扰电流补偿装置(1)，其特征在于，调节装置(6)具有积分单元(8)，用于由电容器(C)上的被滤波的电压(UCf)形成补偿电流预给定值(IKsoll)，并且调节装置(6)具有带通滤波器(9)，用于由电容器(C)上的电压(UC)形成电容器(C)上的被滤波的电压(UCf)。
11.根据权利要求8所述的干扰电流补偿装置(1)，其特征在于，设置有调节装置(6)，该调节装置(6)用于根据电感器(L)上的电压(UL)产生补偿电流预给定值(IKsoll)，该调节装置(6)通过用于由补偿电流预给定值(IKsoll)形成激励信号(S)的激励电路(7)与变换器单元(5)的能被激励的功率半导体开关相连。
12.根据权利要求11所述的干扰电流补偿装置(1)，其特征在于，调节装置(6)具有积分单元(8)，用于由电感器(L)上的被滤波的电压(ULf)形成补偿电流预给定值(IKsoll)，并且调节装置(6)具有带通滤波器(9)，用于由电感器(L)上的电压(UL)形成电感器(L)上的被滤波的电压(ULf)。
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