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Die Erfindung bezieht sich auf ein Funkentstörfilter gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Leistungselektronische Geräte haben in fast allen Gebieten Einzug gehalten und sind u. a. in der modernen Antriebstechnik fester Bestandteil geworden. So erfüllen z. B. Frequenzumrichter in einem breiten Leistungsbereich hohe Anforderungen an die Dynamik und bieten somit wesentliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Gleichstromantrieben. Die Störemissionen von Umrichtern und Schaltnetzteilen können dabei erheblich über den zulässigen Grenzwerten liegen. Diese Störungen lassen sich jedoch durch entsprechende Filter bedämpfen und ermöglichen so einen normkonformen Betrieb der Geräte.
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Ein Umrichterantrieb setzt sich aus verschiedenen Systemkomponenten zusammen. Zu diesen Systemkomponenten zählen ein netzseitiger Stromrichter, der im einfachsten Fall ein ungesteuerter Gleichrichter ist, ein Gleichspannungs-Zwischenkreis, gestützt durch einen Zwischenkreiskondensator, insbesondere einen Elektrolytkondensator, und ein lastseitiger Stromrichter, insbesondere ein selbstgeführter Pulsstromrichter, der überwiegend als Wechselrichter betrieben wird. Dieser selbstgeführte Pulsstromrichter generiert aus der Gleichspannung ein dreiphasiges Wechselspannungssystem, das in Frequenz und Amplitude variabel ist.
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Die in ein Versorgungsnetz emittierte Störspannung wird durch die parasitären Energiespeicher der zuvor beschriebenen Komponenten gespeichert. Dabei ist festzustellen, dass mit zunehmender Taktfrequenz der Stromrichterventile des selbstgeführten Pulsstromrichters auch die absolute Höhe der Störungen zunimmt. Auf Motor- und Netzzuleitungen entstehen so hochfrequente Störsignale, deren Auswirkungen auf Steuerungen und Messsysteme gravierend sein können.
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Zur Begrenzung von leitungsgebundenen Störspannungsemissionen werden Funkentstörfilter eingesetzt. Funkentstörfilter bestehen aus einer Kombination induktiver und kapazitiver Bauelemente. Zu den induktiven Bauelementen gehören nicht stromkompensierte Stabdrosseln und stromkompensierte Ringkerndrosseln. Zur Unterdrückung von symmetrischen Störkomponenten werden in der Regel nicht stromkompensierte Stabdrosseln verwendet, wogegen zur Unterdrückung von asymmetrischen Störkomponenten stromkompensierte Ringkerndrosseln eingesetzt werden. Neben diesen Drosseln sind als kapazitive Bauelemente X- und Y-Kondensatoren vorgesehen. X-Kondensatoren werden zwischen Außenleitern geschaltet und dienen der Bedämpfung symmetrischer Störungen. Y-Kondensatoren werden zwischen Außenleiter und Schutzleiter/Gehäuse (Erdpotential) geschaltet und dienen der Bedämpfung unsymmetrischer Störungen.
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Bei Filtern sind auch konstruktive Gesichtspunkte zu berücksichtigen. So sollten Bauelemente im Zuge jeweils einer Leitung eingebaut und Kondensatoren impedanzarm angeschlossen werden.
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In der 1 ist eine aus der Veröffentlichung mit dem Titel ”Funkentstörung leistungselektronischer Geräte”, abgedruckt in der DE-Zeitschrift ”antriebstechnik”, Band 36, (1997), Nr. 11, Seiten 64 bis 66, bekannte Filterkonfiguration schematisch dargestellt. Neben einer stromkompensierten Drossel L1 sind auch Stabkerndrosseln L2 in diesen Filter eingesetzt. Letztere zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine nahezu lineare Hysteresekurve besitzen und im Vergleich zu herkömmlichen Drosseln nur schwer zu sättigen sind. Sie werden vorwiegend zur Dämpfung symmetrischer Störungen eingesetzt. Zwischen jeweils einer Ausgangsleitung U, V und W und einem Leiter, der mit Erdpotential verknüpft ist, ist ein Y-Kondensator CYU, CYV und CYW geschaltet. Außerdem sind jede Ausgangsleitung U, V und W und jede Netzleitung R, S und T mit einem X-Kondensator CXU, CXV und CXW und CXR, CXS und CXT verknüpft, wobei die X-Kondensatoren CXU, CXV und CXW und CXR, CXS und CXT jeweils elektrisch in Stern geschaltet sind. Die beiden Sternpunkte sind jeweils mittels eines Y-Kondensators CYXL und CYXN mit Erdpotential verbunden.
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Aus der
DE 298 00 567 U1 ist ein gattungsgemäßes Funkentstörfilter bekannt. Ein derartiges Funkentstörfilter weist ein netzseitiges LC-Tiefpassfilter und ein lastseitiges LC-Tiefpassfilter auf, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Das netzseitige LC-Tiefpassfilter weist eine stromkompensierte Drossel und pro Netzleitung einen X-Kondensator auf, die elektrisch in Stern geschaltet sind. Der lastseitige LC-Tiefpassfilter weist ebenfalls eine stromkompensierte Drossel und pro Ausgangsleitung einen X-Kondensator auf, die elektrisch in Stern geschaltet sind. Der Sternpunkt dieser X-Kondensatoren ist mittels eines Y-Kondensators elektrisch leitend mit Erdpotential verbunden. Mittels eines derartigen Funkentstörfilters werden neben der Dämpfung einer Resonanzüberhöhung asymmetrischer Störströme auch ungedämpfte Schwingungen zwischen einer Ein- und Ausgangsseite eines rückspeisefähigen Umrichters gedämpft.
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In der Antriebstechnik existieren Antriebssysteme, die mehrere Zweige, beispielsweise ein Umrichterzweig und ein Hilfsbetriebezweig, die jeweils mit einem speisenden Netz verknüpft sind, aufweisen. Bisher weist eine zugehörige Struktur ein Funkentstörfilter, das auch als EMV-Filter (elektromagnetische Verträglichkeit) bezeichnet wird, für jeden Zweig des Antriebssystems eine Entstörmaßnahme auf. Da von einem Kunden der Hilfszweig frei aufgebaut werden kann, ist es nicht immer möglich, eine definierte Aussage über das EMV-Verhalten zu treffen. Eine gegenseitige Beeinflussung der Entstörmaßnahmen ist wahrscheinlich, vor allem dann, sobald sich im Eingangsbereich der Netzfilterstruktur Y-Kondensatoren befinden, kann der Netzfilter des Antriebssystems funkstörungstechnisch überbrückt werden.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Funkentstörfilter für ein mehrere Zweige aufweisendes Antriebssystem anzugeben.
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Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst.
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Dadurch, dass ein gattungsgemäßes Funkentstörfilter mit einer Abgriffeinrichtung versehen ist, deren Abgriffe mit einer Grundentstörung versehen ist und deren Abgriffe von einem Ringkern umschlossen sind, kann mit einem Entstörfilter ein komplettes mehrere Zweige aufweisendes Antriebssystem inklusive seiner Hilfsbetriebe, insbesondere seiner Stromversorgung, entstört werden. Treten unsymmetrische Störkomponenten auf, so werden diese vom Ringkern, der die Abgriffe umschließt, kompensiert. Dadurch treten die genannten Nachteile mehrerer Entstörmaßnahmen eines Antriebssystems inklusive seiner Hilfsbetriebe nicht mehr auf.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Grundentstörung weist pro Abgriff der Abgriffeinrichtung einen X-Kondensator auf, die elektrisch in Stern geschaltet sind, wobei der Sternpunkt dieser X-Kondensatoren mittels eines Y-Kondensators mit Erdpotential verknüpft ist. Dadurch ist ein an diese Abgriffeinrichtung geschalteter Hilfsbetrieb gegen symmetrische Störung geschützt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Funkentstörfilters ist dem Unteranspruch 3 zu entnehmen.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Funkentstörfilters schematisch veranschaulicht ist.
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1 zeigt eine bekannte Filterkonfiguration, wogegen in der
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2 eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Funkentstörfilters schematisch dargestellt ist.
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Das in der 2 dargestellte erfindungsgemäße Funkentstörfilter in einer vorteilhaften Ausführungsform unterscheidet sich von dem bekannten Funkentstörfilter gemäß 1 dadurch, dass in jeweils einer elektrischen Verbindung RU, SV und TW zwischen einem netzseitigen Tiefpass 2 und einem lastseitigen Tiefpass 4 eine Abgriffeinrichtung 6 vorgesehen ist. Diese Abgriffeinrichtung 6 weist drei Abgriffe LA1, LA2 und LA3 und eine Grundentstörung 8 auf. Diese Grundentstörung 8 weist pro Abgriff LA1, LA2 und LA3 einen X-Kondensator CXLA1, CXLA2 und CXLA3 auf, die elektrisch in Stern geschaltet sind. Ein Sternpunkt 10 dieser X-Kondensatoren CXLA1, CXLA2 und CXLA3 ist mittels eines Y-Kondensators CYXA mit dem Erdpotential elektrisch leitend verbunden. In dieser vorteilhaften Ausführungsform sind die Abgriffe LA1, LA2 und LA3 durch einen Ringkern 12 geführt. Dadurch sind die Ausgänge 14, 16 und 18 der Abgriffeinrichtung 6 frei von symmetrischen und asymmetrischen Störkomponenten.
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Ferner ist jede Ausgangsleitung U, V und W dieses Funkentstörfilters mittels eines Y-Kondensators CYU, CYV und CYW mit Erdpotential verknüpft. Dadurch werden verbrauchsseitig entstehende Störanteile direkt abgeschwächt.
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Weist ein Antriebssystem mehr als zwei Zweige, nämlich einen Antriebszweig und einen Stromversorgungszweig, auf, so weist diese Abgriffeinrichtung 6 für jeden weiteren Zweig Abgriffe mit einer Grundentstörung auf.
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Mittels dieses erfindungsgemäßen Funkentstörfilters kann ein Antriebssystem mit wenigstens zwei Zweigen entstört werden. Aus diesem Grund kann dieses erfindungsgemäße Funkentstörfilter auch als EMV-Systemfilter bezeichnet werden. Für einen Kunden eines mehrzweigigen Antriebssystems ergibt sich der Vorteil, dass dieser die Systemkomponenten wie Umrichter, Stromversorgung und Hilfsbetriebe nur noch an lastseitige und abgriffseitige Ausgänge des EMV-Systemfilters anschließen muss.
