CN112821373B - 用于漏电流的补偿装置 - Google Patents

用于漏电流的补偿装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112821373B
CN112821373B CN202011164004.5A CN202011164004A CN112821373B CN 112821373 B CN112821373 B CN 112821373B CN 202011164004 A CN202011164004 A CN 202011164004A CN 112821373 B CN112821373 B CN 112821373B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
power supply
conductors
signal
positive voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011164004.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112821373A (zh
Inventor
F·迈尔
D·斯贝塞
T·菲森迈尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr Ing HCF Porsche AG filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
Publication of CN112821373A publication Critical patent/CN112821373A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112821373B publication Critical patent/CN112821373B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0069—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to the isolation, e.g. ground fault or leak current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/08—Limitation or suppression of earth fault currents, e.g. Petersen coil
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Abstract

一种用于补偿导体处的漏电流的补偿装置，这些导体具有有源导体，该补偿装置具有差动电流测量装置、电源件、第一信号生成装置、末级及馈送装置，该差动电流测量装置被形成为用于在这些有源导体的第一位置处检测第一信号并将其输送给该第一信号生成装置，该第一信号表征这些有源导体处的差动电流，该第一信号生成装置被形成为用于根据该第一信号来生成用于补偿该差动电流的第二信号并将该第二信号其输送给该末级，该电源件在输入侧与这些有源导体中的至少一部分有源导体连接且在输出侧与该末级连接，以便为其供应至少一个正电压和至少一个负电压，且该末级被形成为用于取决于该第二信号藉由该馈送装置来给这些有源导体中的至少一个施加补偿电流。

Description

用于漏电流的补偿装置
技术领域
本发明涉及一种用于补偿漏电流的补偿装置，该补偿装置尤其用在车辆的充电装置中。
背景技术
漏电流是在正常工作条件下在不期望的电流路径上、例如从外部导体(L1至L3)到保护导体(PE)流动的电流。在实践中，这种漏电流例如由于电网滤波器的滤波电容器而产生，这些滤波电容器在一侧与直流电压路径连接并且在另一侧与保护导体(PE)连接。漏电流的其他诱因是诸如加热装置等耗电器。为了不因漏电流过高而触发例如现有的故障电流保护开关或FI保险装置，通过施加补偿漏电流的反向电流来进行补偿，该反向电流被称为补偿电流。
DE 101 39 028 A1示出一种用于补偿漏电流的装置，该装置利用相对彼此有相位偏移的电网电压L1、L2。生成了补偿漏电流的漏电反向电势(Abflieβgegenpotenzial)。为此，端子L1、L2处的电压是必需的。相应地，相位差必须为180°。在相位差为120°的情况下，如其在三相电流中出现的，无法实现补偿。
FR 3 021 816 B1示出一种用于汽车的具有无源可变补偿的电池充电器。
US 2011/0216451 A1示出一种保护电路。
US 2014/0210411 A1示出一种用于电池充电器的补偿系统。
US 6,388,451 B1示出一种用于消除漏电流的系统。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种新型补偿装置和一种具有这种补偿装置的新型车辆。
该目的通过下一段落中描述的本发明的补偿装置来实现。
一种用于补偿导体处的漏电流的补偿装置，这些导体具有有源导体，该补偿装置具有差动电流测量装置、电源件、第一信号生成装置、末级以及馈送装置，该差动电流测量装置被形成为用于在这些有源导体的第一位置处检测第一信号并将其输送给该第一信号生成装置，该第一信号表征这些有源导体处的差动电流，该第一信号生成装置被形成为用于根据该第一信号来生成用于补偿该差动电流的第二信号并将该第二信号输送给该末级，该电源件在输入侧与这些有源导体中的至少一部分有源导体连接并且在输出侧与该末级连接，以便为其供应至少一个正电压和至少一个负电压，并且该末级被形成为用于取决于该第二信号藉由该馈送装置来给这些有源导体中的至少一个有源导体施加补偿电流。
通过设置电源件可以向相或中性导体施加补偿电流，并且补偿装置对带有或者不带有中性导体的所有电源端子起作用。
根据一个优选的实施方式，该末级被形成为四象限调整器，该馈送装置被形成为用于向第一有源导体进行馈送，在该第一有源导体处能够连接相，并且该末级被形成为用于在该相的任何相位角下都能够取决于该第二信号来实现在第一方向上或在与第一方向相反的第二方向上的补偿电流。
由此可以快速地对漏电流做出响应，并且减小触发故障电流保护电路的危险。
根据一个优选的实施方式，该馈送装置和该电源件在该第一位置的相反侧上与这些有源导体相互作用。这使得能够实现如下的补偿，这种补偿在差动电流测量装置的两侧上起作用并且能够实现不检测差动电流测量装置中的补偿电流。
根据一个优选的实施方式，这些导体能够在该第一位置的第一侧上连接至供电网络，并且其中该馈送装置同样在该第一位置的该第一侧上与这些有源导体相互作用。通过在供电网络侧进行馈送，不通过差动电流测量装置来检测补偿。因此，补偿可以用作控制，并且这在试验中被证明是与调节相比有利的。
根据一个优选的实施方式，该电源件被形成为用于给该末级提供至少一个正电压和至少一个负电压，这些电压在绝对值上为至少250V、优选至少300V并且进一步优选至少390V。这些相对较高的电压还能够通过向相中施加补偿电流来实现良好的补偿。
根据一个优选的实施方式，该电源件被形成为用于使得能够实现对该末级的电压供应，其中该至少一个正电压能够同时或交替地具有至少第一正电压和第二正电压，
其中该至少一个负电压能够同时或交替地具有至少第一负电压和第二负电压，其中该第一正电压在绝对值上小于该第二正电压，并且其中该第一负电压在绝对值上小于该第二负电压。通过不同的正电压和负电压的可能性，在向相中进行馈送时以及在向中性导体中进行馈送时，末级可以有利地工作。
根据一个优选的实施方式，给该补偿装置指配供电网络识别装置，该供电网络识别装置被形成为用于生成表征该供电网络的第三信号，并且该补偿装置被形成为用于取决于该第三信号而以该第一正电压和第一负电压或者以该第二正电压和第二负电压来运行该末级。通过考虑第三信号，可以自动地选择或者生成适合的正电压或负电压。
根据一个优选的实施方式，该电源件具有至少一个电压调节器，该电压调节器被形成为用于将该电源件的输出电压调节至可变地可预先设定的电压额定值。通过可调式调节器可以提供不同的电压，并且可以设定适合于进行相应馈送的电压。
根据一个优选的实施方式，该补偿装置被形成为用于取决于连接至这些导体的供电网络来预先设定该电压额定值。由此，这种预先设定可以自动地适配于供电网络。
根据一个优选的实施方式，该电源件具有至少两个调节器以用于生成该第一正电压和该第二正电压，该至少两个调节器被形成为不同的调节器类型。
根据一个优选的实施方式，该电源件具有至少两个调节器以用于生成该第一负电压和该第二负电压，该至少两个调节器被形成为不同的调节器类型。
不同的调节器类型，诸如线性调节器或开关调节器，分别具有针对特定电压范围的优点，并且因此设置多种调节器类型能够实现高效的工作。
根据一个优选的实施方式，该至少两个调节器具有线性调节器和开关调节器以用于生成该第一正电压和该第二正电压。
根据一个优选的实施方式，该至少两个调节器具有线性调节器和开关调节器以用于生成该第一负电压和该第二负电压。
线性调节器是对高输出电压有利的并且开关调节器是对低输出电压有利的，并且因此这两种调节器类型有利地相互补充。
根据一个优选的实施方式，该馈送装置被形成为用于向第一有源导体进行馈送，具有电压幅值的相被施加在该第一有源导体处，并且其中该电源件被形成为用于提供正电压和负电压，该正电压和该负电压在绝对值上分别大于该电压幅值。通过提供这样的正电压和负电压，末级无论何时都可以在两个方向上进行干预。
根据一个优选的实施方式，该放大器和该电源件被形成为使得能够将该补偿电流馈送至与相连接的导体中以及与中性导体连接的导体中。在向中性导体中进行馈送及向相中进行馈送时的要求是截然不同的，并且有利的是，该补偿装置能够实现这两种变体。
该目的同样通过下一段落中描述的本发明的车辆来实现。
一种车辆，该车辆具有用于牵引电池的充电装置，该充电装置具有整流器和与该整流器直接或间接连接的牵引电池，其中该牵引电池与这些有源导体电流耦合，并且其中该充电装置具有本发明的补偿装置。在这种车辆中补偿漏电流是特别有利的，这是因为可以通过供电网络中的电流耦合来识别漏电流。
附图说明
本发明的其他细节和有利的改进方案得自于以下描述的和在附图中示出的、不应以任何方式理解为对本发明的限制的实施例以及得自于优选的实施方式。在附图中：
图1示出补偿装置的一个实施例，该补偿装置具有电源件、末级和馈送装置，
图2示出用于补偿电流的馈送装置，
图3示出针对相的电压-时间曲线图以及适合于馈送至相中的供电电压，
图4示出针对中性导体的电压-时间曲线图以及适合于馈送至中性导体中的供电电压，
图5示出图1的电源件的一个实施方式，
图6示出图1的电源件的另一个实施方式，并且
图7示出具有牵引电池和与图1相对应的补偿装置的车辆。
具体实施方式
图1示出补偿装置20的一个实施例。设置有五个导体51、52、53、54和55，这些导体由示意性地展示的供电网络21供电。在三相电网中，例如可以将导体51至53与外部导体(相)L1、L2和L3连接。导体54与中性导体N连接，并且导体55与保护导体PE连接。用于电流传导所需的导体(例如用于供电网络的外部导体L1、L2、L3的导体51至53和用于供电网络的中性导体N的导体54)被称为有源导体。在单相连接的情况下，例如在德国并没有严格地预先设定：相L1与哪个导体连接以及中性导体N与哪个导体连接。因此例如，在没有额外的电路的情况下，相L1可以与导线51连接并且中性导体N可以与导线54连接，或反之亦然。而保护导体PE通常被固定地指配，在此被指配给导体55。
展示了EMV滤波器41，该EMV滤波器例如藉由线圈和电容器来实现电流供应的平滑化并减小不期望的干扰辐射。EMV滤波器41还可以被形成为电网滤波器。
优选地设置有供电网络识别装置42，该供电网络识别装置被形成为用于使得能够识别所连接的供电网络21并生成电网识别信号V_GRID。供电网络例如可以是单相电网、三相电网、“分相”类型的美国供电网络或其他电网。供电网络识别装置42可以例如借助相的电压曲线来识别所连接的供电网络21。
差动电流测量装置22测量有源导体51至54的差动电流。差动电流测量装置22例如可以被形成为尤其呈围绕有源导体51至54的绕组的形式的总和电流互感器。在不出现故障电流或漏电流时，通过导体51至54的电流的总和以及由此还有通过绕组的电流都为零。与此相反，当漏电流在差动电流测量装置右侧(“车辆侧”)经由未展示的滤波器的Y电容器从相L1流向保护导体PE时，差动电流测量装置22确定所产生的差动电流。还可能的是，例如将一方面经过导体51至53的总和电流和另一方面经过导体54的总和电流分开测量，并且接着取决于相应的绕组方向来计算这两个值之间的和或差。差动电流测量装置22的信号I_DIFF经由导线23被供应给信号生成装置33。信号生成装置33根据差动电流信号I_DIFF生成用于适当补偿电流的信号I_COMP_S。这个信号I_COMP_S经由导线27被供应给末级28，并且末级28生成对应的补偿电流I_COMP。为此，末级28与馈送装置39连接，该馈送装置39能够与末级28一起实现在一方面这些有源导体51、52、53、54中的至少一个与另一方面保护导体PE 55之间的补偿电流。
馈送装置39可以例如通过电容耦合、或电感耦合或电流耦合来执行馈送。
末级28优选地是线性的末级。
当在相应外部导体处施加0伏特或例如+/-0.5伏特的电压时，则还可以通过使用电源件60来施加补偿电流。
末级28经由导线74和导线75与电源件60连接，其中电源件60优选地经由导线74提供正电压并且经由导线75提供负电压。由此，对末级28的供电优选是双极的。电源件60具有对于导线55的PE对照(PE-Bezug)并且由此能够实现来自保护导体PE或者通向保护导体的电流。
优选将电网识别信号V_GRID供应给电源件。
在电源件60之后设置有耗电器100，例如整流器和牵引电池。
电源件是用于给需要与该电网所提供的电压和电流不同的电压和电流的设备或组件供应能量的设备或组件。输出电压和最大输出电流是可以固定设定的或可变的。
在经放大的信号到达负载之前功率放大器的电子有效级(即，放大级)被称为末级。通常还将“功率放大器”整个设备或组件称为末级。
末级28优选地被形成为四象限调整器，即，该末级能够例如在导线51与相L1连接时分别在正半波和负半波下实现从导体51至保护导体55或从保护导体55至导体51的电流。由此可以在相L1的正半波和负半波中对漏电流进行补偿。
差动电流测量装置22检测有源导体51、52、53、54的第一位置71处的差动电流信号I_DIFF。馈送装置39在位置72处与有源导体51、52、53、54相互作用，并且电源件60在位置73处与导体51、52、53、54、55相互作用。位置72和73被设置在第一位置71的相反侧上，并且对漏电流的补偿不通过差动电流测量装置22来检测。其结果是，对漏电流的补偿不以调节到零电压的方式来工作。即，在完全补偿漏电流的情况下，信号I_DIFF不一定为零。
实验已经表明，调节可能导致波动并且由此可能出现比在进行控制时更差的结果。原则上，还可以通过测量馈送装置39中的电流来管控补偿电流I_COMP。随后可以管控电流I_COMP是否与所期望的电流相对应。
原则上，可以在有源导体51、52、53、54中的每个导体中进行补偿。在具有中性导体N的供电网络21中，优选在中性导体N中进行补偿，这是因为在这个中性导体处施加低电压(在理想情况下为0伏特)。
然而还存在诸如美国分相电网的供电网络21，在这些供电网络中没有设置中性导体N。美国分相电网具有两个端子HOT1、HOT2。第一端子HOT1引导120V的交流电压，并且第二端子HOT2引导相比于HOT1相位偏移了180°的120V的交流电压。
由此，末级28可以作为四象限调整器工作，电源件60必须在导线74处提供如下的正电压，该正电压大于馈送装置39处的电压，并且电源件60必须在导线75处提供如下的电压，该电压比电压馈送装置39的馈送位置处或在此实施例中在导线51处的电压更负或在绝对值上更大。例如，在馈送装置39连接至中性导体N的情况下，电源件60的+20伏特和-20伏特的电压适合于馈送补偿电流。
相反，在向相L1中馈送时需要较高的电压。相L1上的电压具有幅值A和相位角phi。下式成立：
L1＝A sin(phi) (1)
优选地，在正电压侧74和负电压侧75处电源件60的电压在绝对值上大于相L1或L2、L3处的电压的幅值。由此在任何时间点都可以在两个方向上向相L1中施加电流。
优选地，电源件60被形成为用于给末级28提供至少一个电压，该电压在绝对值上为至少250伏特、优选至少390伏特。有利地，提供对应的正电压和负电压。
电源件60优选地被形成为用于使得能够同时(经由多条导线)或交替地(经由一条或多条导线)提供第一正电压和第二正电压，其中第一正电压小于第二正电压。例如可以提供+20伏特作为第一正电压，并且提供+400伏特作为第二正电压。由此，可以在向中性导体N中馈送补偿电流时使用第一正电压，并且可以在向相L1、L2、L3中进行馈送时使用第二正电压。
使用较小的正电压来向中性导体N中进行馈送是有利的，这是因为补偿电流I_COMP为例如20毫安或60毫安并且在大约400伏特的电压差下提供如此低的补偿电流是难以控制的。另外，在此出现高损耗。相反地，当由电源件60提供的电压为+/-20伏特并且相L1的幅值为例如230伏特时，向相L1、L2、L3中施加补偿电流I_COMP是无法实现的或者仅能在特定的时间点实现。
以相同的方式，电源件优选地被形成为还对于负电压提供在绝对值上较小的第一负电压(例如-20伏特)和在绝对值上较大的第二负电压(例如-400伏特)。
为了在任何时间点都能够可靠地施加补偿电流，电源件60优选地被形成为用于提供如下电压，该电压至少暂时地在绝对值上大于与馈送装置39相互作用的有源导体51、52、53、54处的电压幅值A。
计算用于补偿电流I_COMP的信号I_COMP_S例如通过确定信号I_DIFF的频谱来进行，其中例如20Hz至300kHz的频率范围可以是足够的。频谱包含对应的幅值，并且信号I_COMP_S以180°的相位偏移(反相地)生成，以促成对应的补偿。计算积分的其他计算方式也是可能的。
图2示出馈送装置39的另一个实施例，该馈送装置额外地具有开关装置81。开关装置81在输入侧与末级28连接并且能够实现藉由两条导线82、83来切换馈送点，这些导线能够实现向有源导体51或54中进行馈送。借助开关装置81可以实现在导体51、54中的一个导体处存在中性导体N的情况下选择对应的导体以进行馈送。对开关装置81的切换优选取决于由供电网络识别装置42(参见图1)识别出的供电网络21自动进行。
图3示出曲线图，在该曲线图中随时间t绘出了电压U。示出了相L1处的具有幅值A的正弦形电压曲线，该电压曲线根据等式(1)在电压A与电压-A之间呈正弦形地延伸。此外示例性地标记了正电压UP和负电压UN，该正电压和负电压是藉由导线74、75由电源件60提供的，参见图1。电压UP和电压UN在绝对值上大于幅值A的值，并且因此可以在相L1的正半波和负半波中向相L1中施加补偿电流。在观察正半波时，从相L1到保护导体PE的电流即使在没有较高的电压UP的情况下也可以毫无问题地实现，例如通过藉由开关将相L1与保护导体PE连接。然而，只有当电压UP大于相L1的瞬时电压时，才能实现从保护导体PE到相L1的电流。
图4示出与图3相对应的曲线图，然而是针对向中性导体N中进行馈送的情况。在中性导体N处，电压U为0伏特或在某些情况下为例如+0.5伏特或-0.5伏特的较小值。因此无需将图1的电源件60的电压UP或UN设为+400伏特或-400伏特，即可在任何时间点都向中性导体N中施加经预先设定的正电流或负电流。因此，电源件60(参见图1)优选地被形成为用于针对向中性导体N中进行馈送的情况提供较低的电压UP或UN，该电压例如在绝对值上小于相L1的幅值A。
图5示出电源件60的详细视图。
在该实施例中，电源件60与所有导体51、52、53、54、55连接，并且该电源件具有调节器61和调节器62，这些调节器优选地被形成为电压调节器并且将电源件60的经由导线74、75输出的输出电压UP和UN调节至可变地可预先设定的电压额定值UP,S、UN,S。优选地取决于由图1的供电网络识别装置42识别出的供电网络21通过(未展示的)控制装置来预先设定电压额定值UP,S和UN,S。由此，末级28可以以适用于相应的供电网络21的输入电压工作。为此，例如在向中性导体N中进行馈送时，生成在绝对值上较小的第一正电压和第一负电压，并且在向相L1、L2、L3中的一个或多个相中进行馈送时，生成在绝对值上较大的第二正电压和第二负电压。
图6示出电源件60的另一个实施例。电源件60如在图5中那样与导体51、52、53、54和55连接。电源件60具有用于生成第一正电压UP1的第一调节器61A、用于生成第二正电压UP2的第二调节器61B、用于生成第一负电压UN1的第三调节器62A以及用于生成第二负电压UN2的第四调节器62B。第一正电压UP1小于第二正电压UP2，并且第一负电压UN1在绝对值上小于第二负电压UN2。由此，电源件60相应地从施加到导体51、52、53和54处的供电网络21(参见图1)同时或交替地生成至少两个正电压和至少两个负电压并且将其提供给末级28。调节器61A、61B、62A、62B优选是电压调节器。
用于在绝对值上较低的电压UP1和UN1的调节器61A和62A优选地被形成为开关调节器，而用于在绝对值上较高的电压UP2和UN2的调节器61B、62B优选地被形成为线性调节器。当输入电压和输出电压相差不太大时，线性调节器良好地并且高效率地起作用。相反，开关调节器在输出电压较低时具有相对较高的效率。在线性调节器的情况下，例如可以在预先设定的时间点藉由整流器使用相L1与L2之间的电压作为输出电压来对电容器或储存器构件充电，该电压在绝对值上大于相L1的幅值。随后可以藉由线性调节器根据需要降低输出电压。
优选将电网识别信号V_GRID供应给末级28。
图7示出将导体51至55与具有示意性地展示的补偿装置20用在车辆10中、尤其在电动车辆或混合动力车辆中的实施例。导体51至53(相导体或外部导体)、54(中性导体N)以及导体55(保护导体PE)与作为耗电器的整流器(AC/DC转换器)100连接，并且在整流器100的输出端设置有两个导体101(+)和102(-)，在这两个导体上存在直流电压。该组件因此可以用作充电装置12。导体101经由电容器103与保护导体99连接，并且导体102经由电容器104与保护导体99连接。导体101、102直接或间接地(例如经由额外的DC/DC转换器)与耗电器105(例如牵引电池)连接。电容器103、104用作EMV滤波器或电网滤波器并且还被称为Y电容器或滤波电容器。在工作中，电流可以经由电容器103、104流向保护导体99(PE)。由于导体101、102处的电压藉由通过有源导体L1、L2、L3和N的电流而生成，通向保护导体99的漏电流导致有源导体中的差动电流，该差动电流能够实现在超出预先设定的极限值时触发电源端口的保险装置或故障电流保护开关。供电网络中的故障电流保护开关的常见极限值例如为5mA或20mA或30mA。
通过补偿装置20，可以以如下程度补偿漏电流，使得供电网络的故障电流保护开关在正常工作中不会由于超出漏电流的极限值而被触发。
这在用于电动车辆或混合动力车辆的充电装置12中是尤其有利的，这些充电装置在直流中间电路101、102与导体51至54之间具有电流耦合或在耗电器105与导体51至54之间具有电流耦合。不同于在具有电流隔离的车辆中(例如在具有变压器的车辆中在整流器100或DC/DC转换器中可能是这种情况)，在电流耦合时漏电流累加并且因此在供电网络中是可见的。因此在具有电流耦合的车辆中使用补偿装置20是特别有利的。
当然，在本发明范围内可以有各种各样的变化和修改。

Claims (15)

1.一种用于补偿导体（51，52，53，54，55）处的漏电流的补偿装置（20），
这些导体（51，52，53，54，55）具有有源导体（51，52，53，54），
该补偿装置（20）具有差动电流测量装置（22）、电源件（60）、第一信号生成装置（33）、末级（28）以及馈送装置（39），
该差动电流测量装置（22）被形成为用于在这些有源导体（51，52，53，54）的第一位置（71）处检测第一信号（I_DIFF）并将其输送给该第一信号生成装置（33），该第一信号（I_DIFF）表征这些有源导体（51，52，53，54）处的差动电流，
该第一信号生成装置（33）被形成为用于根据该第一信号（I_DIFF）来生成用于补偿该差动电流的第二信号（I_COMP_S）并将该第二信号（I_COMP_S）输送给该末级（28），
该电源件（60）在输入侧与这些有源导体（51，52，53，54）中的至少一部分有源导体连接并且在输出侧与该末级（28）连接，以便为其供应至少一个正电压（UP；UP1，UP2）和至少一个负电压（UN；UN1，UN2），并且该末级（28）被形成为用于取决于该第二信号（I_COMP_S）藉由该馈送装置（39）来给这些有源导体（51，52，53，54）中的至少一个有源导体施加补偿电流，
其中该末级（28）被形成为四象限调整器，其中该馈送装置（39）被形成为用于向第一有源导体（51）进行馈送，在该第一有源导体（51）处能够连接相（L1），并且其中该末级（28）被形成为用于在该相（L1）的任何相位角下都能够取决于该第二信号（I_COMP_S）来实现在第一方向上或在与第一方向相反的第二方向上的补偿电流（I_COMP）。
2.根据权利要求1所述的补偿装置（20），其中该馈送装置（39）和该电源件（60）在该第一位置（71）的相反侧（72，73）上与这些有源导体（51，52，53，54）相互作用。
3.根据权利要求1或2所述的补偿装置（20），其中这些导体（51，52，53，54）能够在该第一位置（71）的第一侧上连接至供电网络（21），并且其中该馈送装置（39）同样在该第一位置（71）的该第一侧上与这些有源导体（51，52，53，54）相互作用。
4.根据权利要求1或2所述的补偿装置（20），其中该电源件（60）被形成为用于给该末级（28）提供至少一个正电压（UP；UP1，UP2）和至少一个负电压（UN；UN1，UN2），这些电压在绝对值上为至少250 V。
5.根据权利要求3所述的补偿装置（20），其中该电源件（60）被形成为用于使得能够实现对该末级（28）的电压供应，
其中该至少一个正电压（UP；UP1，UP2）能够同时或交替地具有至少第一正电压（UP；UP1）和第二正电压（UP；UP2），
其中该至少一个负电压（UN；UN1，UN2）能够同时或交替地具有至少第一负电压（UN；UN1）和第二负电压（UN；UN2），
其中该第一正电压（UP；UP1）在绝对值上小于该第二正电压（UP；UP2），并且其中该第一负电压（UN；UN1）在绝对值上小于该第二负电压（UN；UN2）。
6.根据权利要求5所述的补偿装置（20），给该补偿装置指配供电网络识别装置（42），该供电网络识别装置（42）被形成为用于生成表征该供电网络（21）的第三信号（V_GRID），并且该补偿装置（20）被形成为用于取决于该第三信号（V_GRID）而以该第一正电压（UP；UP1）和第一负电压（UN；UN1）或者以该第二正电压（UP；UP2）和第二负电压（UN；UN2）来运行该末级（28）。
7.根据权利要求5或6所述的补偿装置（20），其中该电源件（60）具有至少一个电压调节器（61，62），该电压调节器（61，62）被形成为用于将该电源件（60）的输出电压（UP，UN）调节至可变地能预先设定的电压额定值（UP,S，UN,S）。
8.根据权利要求7所述的补偿装置（20），该补偿装置被形成为用于取决于连接至这些导体（51，52，53，54，55）的供电网络（21）来预先设定该电压额定值（UP,S，UN,S）。
9.根据权利要求5或6所述的补偿装置（20），其中该电源件（60）具有至少两个调节器（61A，61B；62A，62B）以用于生成该第一正电压（UP，UP1）和该第二正电压（UP，UP2），该至少两个调节器（61A，61B；62A，62B）被形成为不同的调节器类型。
10.根据权利要求9所述的补偿装置（20），其中该至少两个调节器（61A，61B；62A，62B）具有线性调节器（61B，62B）和开关调节器（61A，62A）以用于生成该第一正电压（UP；UP1）和该第二正电压（UP；UP2）。
11.根据权利要求1或2所述的补偿装置（20），其中该馈送装置（39）被形成为用于向第一有源导体（51）进行馈送，具有电压幅值（A）的相（L1）被施加在该第一有源导体（51）处，并且其中该电源件（60）被形成为用于提供正电压（UP；UP2）和负电压（UN；UN2），该正电压和该负电压在绝对值上分别大于该电压幅值（A）。
12.根据权利要求1或2所述的补偿装置（20），其中该末级（28）和该电源件（60）被形成为使得能够将该补偿电流（I_COMP）馈送至与相（L1，L2，L3）连接的导体（51，54）中以及与中性导体（N）连接的导体（51，54）中。
13.根据权利要求1或2所述的补偿装置（20），其中该电源件（60）被形成为用于给该末级（28）提供至少一个正电压（UP；UP1，UP2）和至少一个负电压（UN；UN1，UN2），这些电压在绝对值上为至少300 V。
14.根据权利要求1或2所述的补偿装置（20），其中该电源件（60）被形成为用于给该末级（28）提供至少一个正电压（UP；UP1，UP2）和至少一个负电压（UN；UN1，UN2），这些电压在绝对值上为至少390 V。
15.一种车辆（10），该车辆具有用于牵引电池（105）的充电装置（12），该充电装置（12）具有整流器（100）和与该整流器（100）直接或间接连接的牵引电池（105），其中该牵引电池（105）与这些有源导体（51，52，53，54）电流耦合，并且其中该充电装置（12）具有根据权利要求1-14中任一项所述的补偿装置（20）。
CN202011164004.5A 2019-10-31 2020-10-27 用于漏电流的补偿装置 Active CN112821373B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019129413.4 2019-10-31
DE102019129413.4A DE102019129413B4 (de) 2019-10-31 2019-10-31 Kompensationsvorrichtung für Ableitströme

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112821373A CN112821373A (zh) 2021-05-18
CN112821373B true CN112821373B (zh) 2024-03-29

Family

ID=75485722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011164004.5A Active CN112821373B (zh) 2019-10-31 2020-10-27 用于漏电流的补偿装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11186179B2 (zh)
JP (1) JP7077380B2 (zh)
CN (1) CN112821373B (zh)
DE (1) DE102019129413B4 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019106484A1 (de) * 2019-03-14 2020-09-17 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Gleichrichteranordnung
DE102022130358A1 (de) * 2022-11-16 2024-05-16 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Ableitstromkompensation

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2372858A2 (de) * 2010-04-01 2011-10-05 Doepke Schaltgeräte GmbH & Co. KG Verfahren zum Kompensieren von durch Kapazitäten hervorgerufenen Ableitströmen und Differenzstromschutz- oder Überwachungseinrichtung
CN103782472A (zh) * 2011-06-22 2014-05-07 雷诺股份公司 用于车辆车载电池充电器的补偿系统及补偿方法
CN104459459A (zh) * 2013-09-19 2015-03-25 本德尔有限两合公司 绝缘故障定位系统和绝缘监控系统
CN105359364A (zh) * 2013-07-18 2016-02-24 艾思玛太阳能技术股份公司 方法、电路安排和具有在带差值电流传感器的光伏设备中用于泄漏电流补偿的器件的光伏逆变器
CN110165650A (zh) * 2018-02-15 2019-08-23 阿尔伯特汉特曼机械制造有限公司 用于生产食品的设备和方法
CN110228388A (zh) * 2018-03-05 2019-09-13 保时捷股份公司 控制车辆充电设备的方法和车辆电储存器充电的充电设备

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6388451B1 (en) 2000-08-16 2002-05-14 Ford Global Technologies, Inc. Leakage current cancellation device
JP5347688B2 (ja) 2009-04-27 2013-11-20 サンケン電気株式会社 能動フィルタ装置及び電力変換装置
US8289664B2 (en) 2010-03-08 2012-10-16 Pass & Seymour, Inc. Protective device for an electrical supply facility
CN103155388B (zh) 2010-08-26 2016-02-17 三菱电机株式会社 泄漏电流降低装置
WO2014048471A1 (en) 2012-09-26 2014-04-03 Schaffner Emv Ag Power line filter device
FR3010852B1 (fr) 2013-09-16 2017-09-08 Valeo Systemes De Controle Moteur Procede de reduction du courant de mode commun
FR3013848B1 (fr) 2013-11-26 2017-03-10 Valeo Systemes De Controle Moteur Dispositif et procede d'echange securitaire d'energie electrique entre un consommateur et une source d'energie electrique
EP2945268B1 (en) 2014-05-12 2019-12-18 TDK Electronics AG Active filter device and circuit arrangement comprising an active filter device
FR3021816B1 (fr) 2014-05-28 2016-05-27 Renault Sa Chargeur de batterie pour vehicule automobile electrique a moyens de compensation passive variables et procede de commande d'un tel chargeur
US9696743B1 (en) * 2014-08-27 2017-07-04 Motiv Power Systems, Inc. Generating leakage canceling current in electric vehicle charging systems
DE102018102122A1 (de) 2018-01-31 2019-08-01 Tdk Electronics Ag Maschinen mit leistungselektronischen Energiewandlern und Ableitstromkompensation und Anlage
KR101955245B1 (ko) * 2018-05-31 2019-03-08 주식회사 써니아이씨 리액턴스형 누설전류에 의한 오동작을 개선할 수 있는 누설전류 검출용 집적회로 및 이 집적회로를 갖는 누전차단기

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2372858A2 (de) * 2010-04-01 2011-10-05 Doepke Schaltgeräte GmbH & Co. KG Verfahren zum Kompensieren von durch Kapazitäten hervorgerufenen Ableitströmen und Differenzstromschutz- oder Überwachungseinrichtung
CN103782472A (zh) * 2011-06-22 2014-05-07 雷诺股份公司 用于车辆车载电池充电器的补偿系统及补偿方法
CN105359364A (zh) * 2013-07-18 2016-02-24 艾思玛太阳能技术股份公司 方法、电路安排和具有在带差值电流传感器的光伏设备中用于泄漏电流补偿的器件的光伏逆变器
CN104459459A (zh) * 2013-09-19 2015-03-25 本德尔有限两合公司 绝缘故障定位系统和绝缘监控系统
CN110165650A (zh) * 2018-02-15 2019-08-23 阿尔伯特汉特曼机械制造有限公司 用于生产食品的设备和方法
CN110228388A (zh) * 2018-03-05 2019-09-13 保时捷股份公司 控制车辆充电设备的方法和车辆电储存器充电的充电设备

Also Published As

Publication number Publication date
US20210129674A1 (en) 2021-05-06
DE102019129413B4 (de) 2021-10-07
CN112821373A (zh) 2021-05-18
JP7077380B2 (ja) 2022-05-30
DE102019129413A1 (de) 2021-05-06
US11186179B2 (en) 2021-11-30
JP2021072770A (ja) 2021-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7405498B2 (en) Multi-level active filter
JP5066522B2 (ja) 直流システムを平衡化するｕｐｓ動作用の装置および方法
US9577429B2 (en) Paralleling of active filters with independent controls
CN112821373B (zh) 用于漏电流的补偿装置
CN109874377B (zh) 系统和用于运行系统的方法
EP3138190B1 (en) Power supply control
US11355945B2 (en) Compensation device for discharge currents
CN107565577B (zh) 气体管切换的柔性交流电传输系统
US9225255B2 (en) Power supply system, comprising a converter connected to a network and a transformer connected in parallel relative to the converter to limit the homopolar current, and a drive chain comprising such a power supply system
JP6126811B2 (ja) コモンモード電流の低減方法
KR102071837B1 (ko) 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치
WO2018168948A1 (ja) 電圧補償装置
CN214176919U (zh) 一种电流型压降补偿控制装置及电流型压降补偿供电系统
US20200295669A1 (en) Rectifier arrangement
Koch et al. Highly Efficient SiC-based Active Infeed Converter for Industrial DC Conductor Systems
KR20210066438A (ko) Dab 컨버터 및 양극성 직류 배전 장치
JP6025769B2 (ja) エレベーターかご給電装置
JP2017139910A (ja) 電力変換装置
JP2022172818A (ja) 電力補償装置およびそれを備えた交流き電システム
CN116349126A (zh) 电力转换装置以及电力转换装置的控制方法
PL231284B1 (pl) Układ hybrydowego wielofazowego kondycjonera napięcia przemiennego

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant