DE102011056667A1 - Electric circuit i.e. power factor controller circuit, for use in inverter to supply electrical power from photovoltaic direct current generator into alternating current network, has storage throttle energized to produce magnetic flux - Google Patents
Electric circuit i.e. power factor controller circuit, for use in inverter to supply electrical power from photovoltaic direct current generator into alternating current network, has storage throttle energized to produce magnetic flux Download PDFInfo
- Publication number
- DE102011056667A1 DE102011056667A1 DE102011056667A DE102011056667A DE102011056667A1 DE 102011056667 A1 DE102011056667 A1 DE 102011056667A1 DE 102011056667 A DE102011056667 A DE 102011056667A DE 102011056667 A DE102011056667 A DE 102011056667A DE 102011056667 A1 DE102011056667 A1 DE 102011056667A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- core
- electrical circuit
- storage
- circuit according
- winding
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
- H02M7/5388—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with asymmetrical configuration of switches
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
- H01F3/10—Composite arrangements of magnetic circuits
- H01F3/14—Constrictions; Gaps, e.g. air-gaps
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
- H01F27/38—Auxiliary core members; Auxiliary coils or windings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/10—The dispersed energy generation being of fossil origin, e.g. diesel generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
- H02J2300/22—The renewable source being solar energy
- H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/381—Dispersed generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
- H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
- H02M3/1586—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel switched with a phase shift, i.e. interleaved
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Abstract
Description
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Schaltung mit einer zwei im zeitversetzten Modus betriebene Wandler aufweisenden Wandlerstufe, wobei die beiden Wandler jeweils eine Speicherdrossel zur Bereitstellung einer Induktivität umfassen, wobei die beiden Speicherdrosseln Teil einer Drosselvorrichtung mit mehreren Wicklungen sind, sowie auf einen Wechselrichter zur Einspeisung von elektrischer Energie von einem photovoltaischen Gleichstromgenerator in ein Wechselstromnetz mit einer solchen elektrischen Schaltung.The invention relates to an electrical circuit having a two converter operated in time-shifted mode converter stage, wherein the two converters each comprise a storage choke to provide an inductance, wherein the two storage chokes are part of a throttle device having a plurality of windings, and to an inverter for feeding of electrical energy from a photovoltaic DC generator in an AC network with such an electrical circuit.
Unter im zeitversetzten Modus betriebenen Wandlern einer Wandlerstufe sind solche Wandler zu verstehen, die wechselweise, beispielsweise jeweils während einer Halbwelle eines ausgegebenen Wechselstroms oder sogar mit der Frequenz eines Taktsignals für Schalter der Wandler abwechselnd betrieben werden. D. h. die Wandler werden in sehr häufiger Wiederholung schnell aufeinander folgend aktiviert Zu derartigen Wandlern zählen u. a. sogenannte Interleavingwandler.Under operated in time-shifted mode converters of a converter stage are those converters that are operated alternately, for example, each during a half-wave of an output alternating current or even with the frequency of a clock signal for switches of the converter alternately. Ie. the transducers are activated in rapid succession in very frequent repetition. Such transducers include u. a. so-called interleaving converter.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Es gibt verschiedene elektrische Schaltungen, in denen zwei oder mehr magnetische Speicher, die in dieser Anmeldung als Speicherdrosseln bezeichnet werden, zur wechselweisen Benutzung vorgesehen sind. Zu diesen bekannten elektrischen Schaltungen zählen solche von sogenannten Power Factor Controllern (PFC) für den Netzanschluss von elektrischen Geräten und Anlagen, solche von Wechselrichtern zur Netzeinspeisung von elektrischer Energie und solche von Wandlerstufen mit im zeitversetzten Modus betriebenen Wandlern. Jede Speicherdrossel beansprucht einen erheblichen Bauraum und weist eine erhebliche Masse auf. Insbesondere ist der magnetische Kreis jeder Speicherdrossel immer so auszulegen, dass das Speichern der maximal erforderlichen Energiemenge möglich ist. Damit setzt der magnetische Kreis feste Rahmenbedingungen für die Auslegung. Bei der grundsätzlich denkbaren Verwendung desselben magnetischen Kreises für zwei Speicherdrosseln begegnet man dem Problem, dass hieraus eine magnetische Kopplung resultiert, die über die Induktion in der Wicklung der jeweils anderen Speicherdrossel zumindest zusätzliche Spannungsbelastungen in den jeweils nicht aktiven Schaltungsteilen hervorruft. Von der Verwendung desselben magnetischen Kreises für mehrere Speicherdrosseln wird daher bislang Abstand genommen.There are various electrical circuits in which two or more magnetic memories, referred to as storage chokes in this application, are provided for alternate use. These known electrical circuits include those of so-called Power Factor Controllers (PFC) for the network connection of electrical equipment and systems, those of inverters for feeding electrical energy and those of converter stages with operated in time-shifted mode converters. Each storage choke takes up a considerable amount of space and has a considerable mass. In particular, the magnetic circuit of each storage choke is always designed so that the storage of the maximum amount of energy required is possible. This sets the magnetic circuit fixed framework for the interpretation. In the conceivable use of the same magnetic circuit for two storage chokes, the problem arises that this results in a magnetic coupling which causes at least additional stress in the respective non-active circuit parts via the induction in the winding of the respective other storage choke. From the use of the same magnetic circuit for a plurality of storage chokes is therefore taken distance so far.
Aus der
Aus der
AUFGABE DER ERFINDUNG OBJECT OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Schaltung mit zwei im zeitversetzten Modus betriebenen Wandlern aufzuzeigen, deren Induktivitäten von einer Drosselvorrichtung mit kleinem Bauraum und kleiner Masse bereitgestellt werden.The invention has for its object to provide an electrical circuit with two operated in time-shifted mode converters whose inductances are provided by a throttle device with a small space and small mass.
LÖSUNGSOLUTION
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine elektrische Schaltung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der neuen Drosselvorrichtung sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 12 definiert. Der abhängige Patentanspruch 13 ist auf einen Wechselrichter zur Einspeisung von elektrischer Energie in ein Wechselstromnetz mit der neuen elektrischen Schaltung gerichtet.The object of the invention is achieved by an electrical circuit with the features of
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION
Bei der Drosselvorrichtung der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung umfasst eine erste Speicherdrossel nur die Wicklung auf dem mittleren Schenkel, während eine zweite Speicherdrossel die Wicklungen auf den beiden äußeren Schenkeln umfasst. Dabei sind die beiden Wicklungen auf den beiden äußeren Schenkeln, die gleiche Windungszahlen aufweisen, so miteinander verbunden, dass sie eine gleiche wirksame Wickelrichtung um den Umfang des Kerns haben, d. h., bei einer Bestromung der zweiten Speicherdrossel einen magnetischen Fluss erzeugen, der bezogen auf den Umfang des Kerns in gleicher Richtung orientiert ist.In the throttle device of the electrical circuit according to the invention, a first storage choke comprises only the winding on the middle leg, while a second storage choke comprises the windings on the two outer limbs. The two windings on the two outer legs, which have the same number of turns, are connected to one another in such a way that they have the same effective winding direction around the circumference of the core, ie. h., When energizing the second storage throttle produce a magnetic flux, which is oriented in relation to the circumference of the core in the same direction.
Dieser Aufbau hat zur Folge, dass eine Bestromung der jeweils einen der beiden Speicherdrosseln keine Induktion von Spannungen über der jeweils anderen Speicherdrossel zur Folge hat. Wenn die erste Speicherdrossel bestromt wird, teilt sich der durch den mittleren Schenkel des Kerns hervorgerufene magnetische Fluss für den Rückfluss auf die beiden äußeren Schenkel auf. So werden in den beiden zu der zweiten Speicherdrossel gehörigen Wicklungen auf den äußeren Schenkeln zwar Spannungen induziert, die aufgrund der gleichen Wicklungszahlen dieser Wicklungen auch gleich groß sind, die aber wegen der in Bezug auf den magnetischen Fluss aus dem mittleren Schenkel umgekehrten Wicklungsrichtung dieser Wicklungen entgegengesetzte Vorzeichen haben und sich von daher aufheben. Umgekehrt führt eine Bestromung der zweiten Speicherdrossel dazu, dass ein magnetischer Fluss entweder nur durch den Umfang des Kern, das heißt durch die äußeren Schenkel und durch die Verbindungen der Enden der Schenkel, hervorgerufen wird, und damit kein magnetischer Fluss durch den mittleren Schenkel erfolgt, dessen Änderungen Spannungen über der Wicklung auf diesem Schenkel hervorrufen könnten, oder gleich große einander entgegengesetzte magnetische Flüsse durch den mittleren Schenkel hervorgerufen werden, die sich in ihren Auswirkungen auf die Wicklung auf dem mittleren Schenkel aufheben. So wird der Kern der neuen Drosselvorrichtung von beiden Speicherdrosseln genutzt, ohne in der jeweils anderen Speicherdrossel Spannungen zu induzieren. Durch die Doppelnutzung des Kerns werden Bauvolumen und Masse eingespart.This construction has the consequence that a current supply of the respective one of the two storage chokes does not result in the induction of voltages across the respective other storage choke. When the first storage choke is energized, the magnetic flux caused by the central leg of the core for the return flow divides on the two outer legs. Thus, in the two windings belonging to the second storage choke, although voltages are induced on the outer limbs which, because of the same number of turns of these windings, are equally large, they are opposite because of the winding direction reversed in relation to the magnetic flux from the middle leg Signs have and therefore cancel. Conversely, energization of the second storage choke causes magnetic flux to be caused either only by the circumference of the core, that is to say by the outer limbs and by the connections of the ends of the limbs, and thus no magnetic flux passes through the middle limb. the changes of which could cause stresses across the winding on that leg, or equal large opposite magnetic fluxes caused by the central leg, canceling out their effects on the winding on the middle leg. Thus, the core of the new throttle device is used by both storage chokes without inducing voltages in the other storage choke. The double use of the core saves volume and mass.
In der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung werden die beiden Speicherdrosseln wechselweise mit einem Strom beaufschlagt. Das heißt, während die eine Speicherdrossel aktiv ist, ist die andere Speicherdrossel inaktiv. Die gemeinsame Verwendung desselben Kerns der Drosselvorrichtung führt dabei zu keinen Problemen, da durch die Anordnung und Ausbildung der Wicklungen auf den einzelnen Schenkeln des Kerns ausgeschlossen ist, dass wechselweise Spannungen von der einen Speicherdrossel in der anderen, inaktiven Speicherdrossel induziert werden. Gleichzeitig wird eine Sättigung des Kernes vermieden, da die maximale Magnetisierung durch die beiden Speicherdrosseln zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfolgt.In the electrical circuit according to the invention, the two storage inductors are alternately charged with a current. That is, while one storage choke is active, the other storage choke is inactive. The common use of the same core of the throttle device leads to no problems, since it is excluded by the arrangement and design of the windings on the individual legs of the core that alternating voltages are induced by the one storage inductor in the other, inactive storage inductor. At the same time, saturation of the core is avoided since the maximum magnetization through the two storage chokes occurs at different times.
Da die beiden Speicherdrosseln der Drosselvorrichtung zwei zeitversetzt betriebenen Wandlern einer Wandlerstufe zugeordnet sind, erfolgt der Wechsel zwischen der Bestromung der jeweiligen Drosselspulen mit jedem Wechsel zwischen den beiden Wandlern, also beispielsweise zwischen den beiden Halbwellen eines von der Wandlerstufe ausgegebenen Wechselstroms. Dies kann in einem Wechselrichter zur Einspeisung elektrischer Leistung in ein Wechselstromnetz z. B. dadurch erreicht werden, dass die beiden Speicherdrosseln der neuen elektrischen Schaltung die Induktivitäten von zwei wechselweise betriebenen Tiefsetzstellern des Wechselrichters sind und nach einem Interleaving-Verfahren betrieben werden, d. h. wechselweise mit den Halbwellen des ausgegebenen Wechselstroms bestromt werden. Jeder Tiefsetzsteller formt dabei jeweils die Halbwellen eines Vorzeichens bzw. einer Stromflussrichtung. Grundsätzlich ist es bei der Drosselvorrichtung der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung denkbar, dass jeder der äußeren Schenkel eine genauso große Querschnittsfläche wie der mittlere Schenkel des Kerns aufweist. Im Hinblick auf die Einsparung von Bauraum und Masse ist es jedoch bevorzugt, wenn der mittlere Schenkel eine doppelt so große Querschnittsfläche wie jeder der beiden äußeren Schenkel aufweist, oder anders gesagt die beiden äußeren Schenkel zusammen dieselbe Querschnittsfläche wie der mittlere Schenkel aufweisen.Since the two storage throttles of the throttle device are associated with two transiently operated transducers of a converter stage, the change between the energization of the respective inductors with each change between the two converters, so for example between the two half-waves of an output by the converter stage alternating current. This can be in an inverter for feeding electrical power into an AC mains z. B. be achieved in that the two storage chokes of the new electrical circuit, the inductances of two alternately operated buck converters of the inverter and are operated according to an interleaving method, that are alternately energized with the half-waves of the output AC. Each buck converter in each case forms the half-waves of a sign or a direction of current flow. In principle, in the case of the throttle device of the electrical circuit according to the invention, it is conceivable that each of the outer legs has an equally large cross-sectional area as the middle leg of the core. With regard to the saving of space and mass, however, it is preferred if the middle leg has a cross-sectional area twice as large as each of the two outer legs, or in other words, the two outer legs together have the same cross-sectional area as the middle leg.
In einer Ausführungsform der Drosselvorrichtung der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung, die hier auch als Variante A bezeichnet wird, ist der Kern ein EI-, EE- oder M-Kern; das heißt er weist einen in Querrichtung ungeteilten mittleren Schenkel auf.In one embodiment of the throttle device of the electrical circuit according to the invention, which is also referred to here as variant A, the core is an EI, EE or M core; that is, it has a transverse undivided central leg.
In einer Ausführungsform der Variante A weist jede Wicklung auf den beiden äußeren Schenkeln die halbe Windungszahl der Wicklung auf dem mittleren Schenkel auf, oder anders gesagt ist die Gesamtwindungszahl der Wicklungen auf den beiden äußeren Schenkeln genauso groß wie die Windungszahl der Wicklungen auf dem mittleren Schenkel. In diesem Fall wird eine gleiche Induktivität unter der weiteren Bedingung erreicht, dass ein Luftspalt im mittleren Schenkel dreimal so groß ist wie ein Luftspalt in den äußeren Schenkeln.In an embodiment of variant A, each winding on the two outer legs has half the number of turns of the winding on the middle leg, or in other words, the total number of turns of the windings on the two outer legs is the same as the number of turns of the windings on the middle leg. In this case, an equal inductance is achieved under the further condition that an air gap in the middle leg is three times as large as an air gap in the outer legs.
In einer anderen Ausführungsform der Variante A weisen die beiden äußeren Schenkel Luftspalte von gleicher Breite auf, während der mittlere Schenkel keinen Luftspalt hat. In dieser Ausführungsform ergibt sich eine gleiche Induktivität der beiden Drosselspulen unter der Voraussetzung, dass jede Wicklung auf den beiden äußeren Schenkeln dieselbe Windungszahl wie die Wicklung auf dem mittleren Schenkel aufweist. Die Breite der Luftspalte wird hier als gleich angesehen, wenn ihre Abmessungen allenfalls so wenig voneinander abweichen, dass hieraus keine Unterschiede resultieren, die für die Belange der Erfindung kritisch sind. Insbesondere beseitigen fertigungsbedingte Toleranzen der Breite der Luftspalte ihre Gleichheit nicht.In another embodiment of variant A, the two outer legs have air gaps of the same width, while the middle leg has no air gap. In this embodiment, a same inductance of the two inductors results, provided that each winding on the two outer legs has the same number of turns as the winding on the middle leg. The width of the air gaps is considered to be the same here, if their dimensions at most differ so little from each other that there are no differences that are critical for the purposes of the invention. In particular, production-related tolerances of the width of the air gaps do not eliminate their equality.
Gleiche Wicklungszahlen der Wicklungen auf allen drei Schenkeln und eine entsprechend doppelt so große Gesamtwicklungszahl der zweiten Speicherdrossel wie der ersten Speicherdrossel sind ebenfalls bei einer Ausführungsform der neuen Drosselvorrichtung bevorzugt, die hier auch als Variante B bezeichnet wird. Bei dieser Variante B ist der Kern zwischen seinen beiden äußeren Schenkeln durch einen seitlichen Luftspalt in zwei Teilkerne geteilt, wobei der seitliche Luftspalt durch den mittleren Schenkel verläuft und diesen quasi in eine zu der Wicklung auf dem einen äußeren Schenkel und eine andere zu der Wicklung auf dem anderen äußeren Schenkel gehörige Hälfte unterteilt. Auch insgesamt sind die beiden Teilkerne des Kerns der neuen Drosselvorrichtung in der Variante B vorzugsweise gleich. Sie können dabei jeweils als UI- oder UU-Kern aufgebaut sein.Same number of turns of the windings on all three legs and a corresponding double the total winding number of the second storage throttle as the first storage throttle are also preferred in one embodiment of the new throttle device, which is also referred to as variant B. In this variant B, the core is divided between its two outer legs by a lateral air gap in two sub-cores, wherein the lateral air gap passes through the middle leg and this quasi in one to the winding on the one outer leg and another to the winding on divided into the other outer leg belonging half. Also, overall, the two partial cores of the core of the new throttle device in variant B are preferably the same. They can each be constructed as a UI or UU core.
In der Variante B ist es bevorzugt, wenn alle Schenkel des Kerns gleiche, das heißt Luftspalte von gleicher Breite aufweisen, um gleiche Induktivitäten der beiden Speicherdrosseln zu erreichen.In variant B, it is preferred if all legs of the core have the same, that is to say air gaps of the same width, in order to achieve identical inductances of the two storage chokes.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile von erfindungsgemäßen Ausführungsformen zwingend erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden.Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the description are merely exemplary and can take effect alternatively or cumulatively, without the advantages of embodiments according to the invention necessarily having to be achieved. Further features are the drawings - in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components to each other and their relative arrangement and operative connection - refer. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different claims is also possible deviating from the chosen relationships of the claims and is hereby stimulated. This also applies to those features which are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different claims.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert und beschrieben.In the following the invention with reference to preferred embodiments with reference to the accompanying drawings is explained and described in detail.
FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES
Es ist auch möglich, die wechselseitige Induktion zwischen den Speicherdrosseln
In dem magnetischen Ersatzschaltbild gemäß
Das Ersatzschaltbild der Drosselvorrichtung
Die Tabelle am Ende der Beschreibung stellt bevorzugte Ausführungsformen der beiden Varianten A und B der neuen Drosselvorrichtung zusammen, die im folgenden näher erläutert werden.The table at the end of the description summarizes preferred embodiments of the two variants A and B of the new throttle device, which are explained in more detail below.
Variante Aoption A
In Variante A der neuen Drosselvorrichtung
Hierbei wird der Strom I durch Reihenschaltung der beiden Wicklungen
Wenn hingegen die Speicherdrossel
Wenn die Flussdichten gleich sein sollen, kann man aus der obigen Gleichung das dazu einzustellende Verhältnis zwischen den Luftspalten bzw. den Windungszahlen berechnen.If the flux densities are to be the same, one can calculate from the above equation the ratio between the air gaps and the numbers of turns to be set.
Die Induktivität L jeder Speicherdrossel kann direkt aus den Gleichungen für die Flussdichte abgeleitet werden. Bei der Induktivität L1 der Speicherdrossel
Die Induktivität L2 der Speicherdrossel
Wenn L1 = L2 gelten soll, dann folgt aus (4) und (5): und damitIf L 1 = L 2 , then (4) and (5) follow: and thus
Unter der Bedingung gleicher (maximaler) Flussdichte folgt aus (1) und (2) bzw. aus (3): Under the condition of equal (maximum) flux density, it follows from (1) and (2) or from (3):
So ergibt sich aus den Bedingungen gleicher Induktivität und gleicher Flussdichte: bzw.
Dies gilt nur wenn δ2 = 0 ist.This only applies if δ 2 = 0.
Wird nur gleiche Induktivität gefordert, lässt sich aus (7) ableiten: If only the same inductance is required, it can be deduced from (7):
Bei gleicher Windungszahl N1 = N2 ist dann
Betrachtet man nun das Verhältnis der Flussdichten dann führt im Fall gemäß (12) die Bestromung der Speicherdrossel
Wählt man jedoch δ2 = 0, dann folgt aus Gl. (11): bzw.
Die Energiespeicherung erfolgt nur in den beiden äußeren Luftspalten
Durch eine Dimensionierung der Speicherdrosseln
Variante BVariant B
Das vollständige Ersatzschaltbild der Variante B der Drosselvorrichtung
Wenn der seitliche Luftspalt
Im Vergleich mit der Variante A sind die magnetischen Flüsse durch den mittleren Schenkel
Wenn nur die Speicherdrossel
Wenn die Flussdichten gleich sein sollen, kann man direkt aus den obigen Gleichungen das Verhältnis der Breiten der Luftspalte
Hieraus ergibt sich: It follows:
Die Induktivität jeder Wicklung
Da die beiden Wicklungen
Die Induktivität der Speicherdrossel
Aus (22) ist zu schließen, dass ist. Die Induktivitäten L1 und L2 sind somit gleich. Wegen der Trennung der beiden magnetischen Kreise ist die Energiespeicherung auch in den Luftspalten
Betrachtungen zum BauvolumenConsiderations on the volume of construction
Gegeben sei eine Speicherdrossel, die einen bestimmten Energieinhalt E bei einem maximalen Strom Imax speichern können soll, mit einer Sättigungsinduktion BSAT und einem vorgegebenen Eisenquerschnitt AFE.Given a storage choke, which is to be able to store a specific energy content E at a maximum current I max , with a saturation induction B SAT and a predetermined iron cross section A FE .
Die zur Speicherung der Energie E notwendige Breite δ des Luftspalts und das Produkt N·Imax liegen damit fest.The necessary for storing the energy E width δ of the air gap and the product N · I max are thus fixed.
Der Strom Imax erfordert bei einer maximalen Stromdichte Jmax und einem Füllfaktor kf ein Wickelfenster von The current I max requires at a maximum current density J max and a filling factor k f a winding window of
Geht beispielhaft von einem Kernaufbau gemäß
Wird das Wickelfenster durch eine Wicklung auf dem mittleren Schenkel optimal ausgefüllt, dann ist das Wicklungsvolumen: If the winding window is optimally filled by a winding on the middle leg, then the winding volume is:
Für den Kern erhält ergibt sich das Mindestvolumen: For the core receives the minimum volume:
Für zwei einzelne Speicherdrosseln ergeben sich somit ein Wicklungs- und Kernvolumen als Referenzen zu: For two individual storage chokes, this results in a winding and core volume as references to:
Das Brutto-Bauvolumen beträgt dann: The gross construction volume is then:
Bei der in
Die Luftspaltanordnung ist gleich. Die gesamte Wicklung hat dann das Volumen: The air gap arrangement is the same. The entire winding then has the volume:
Das Verhältnis zwischen die beiden Wicklungsvolumina ist: The ratio between the two winding volumes is:
Der Faktor Aw/h·a ist ein Verhältnis zwischen der Breite des Wickelfensters und der Breite des Kerns. Bei Ferrit U-Kernen sind Werte von Aw/h·a zwischen 1,2 bis über 3,5 gegeben. Über Werten von Aw/h·a bis 5 ist in
Das Kernvolumen der Variante B ist gleich dem Referenzwert plus die vier zusätzlichen I-Kerne: The core volume of variant B is equal to the reference value plus the four additional I-cores:
Daraus folgt für das Verhältnis der Volumina: It follows for the ratio of the volumes:
In den
Das Brutto-Bauvolumen der Variante B beträgt: The gross construction volume of variant B is:
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Drosselvorrichtungthrottling device
- 22
- Kerncore
- 33
- mittlerer Schenkelmiddle thigh
- 44
- äußerer Schenkelouter thigh
- 55
- äußerer Schenkelouter thigh
- 66
- Verbindungconnection
- 77
- Verbindungconnection
- 88th
- Wicklungwinding
- 99
- Wicklungwinding
- 1010
- Wicklungwinding
- 1111
- SpeicherdrosselPower inductor
- 1212
- SpeicherdrosselPower inductor
- 1414
- Teilkernpart core
- 1515
- Teilkernpart core
- 1616
- seitlicher Luftspaltlateral air gap
- 1717
- Wechselrichterinverter
- 1818
- GleichstromgeneratorDC generator
- 1919
- WechselstromnetzAC power
- 2020
- Halbbrückehalf bridge
- 2121
- Halbbrückehalf bridge
- 2222
- TiefsetzstellerBuck converter
- 2323
- TiefsetzstellerBuck converter
- 2424
- Schalterswitch
- 2525
- Schalterswitch
- 2626
- Schalterswitch
- 2727
- Schalterswitch
- 2828
- Diodediode
- 2929
- Diodediode
- 3030
- Induktivitätinductance
- 3131
- Induktivitätinductance
- 32 32
- Schalterswitch
- 3333
- Schalterswitch
- 4141
- Luftspaltair gap
- 4242
- Luftspaltair gap
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10042283 A1 [0004] DE 10042283 A1 [0004]
- US 5600293 A [0005, 0005] US 5600293 A [0005, 0005]
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011056667A DE102011056667A1 (en) | 2010-12-23 | 2011-12-20 | Electric circuit i.e. power factor controller circuit, for use in inverter to supply electrical power from photovoltaic direct current generator into alternating current network, has storage throttle energized to produce magnetic flux |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010061523 | 2010-12-23 | ||
DE102010061523.4 | 2010-12-23 | ||
DE102011056667A DE102011056667A1 (en) | 2010-12-23 | 2011-12-20 | Electric circuit i.e. power factor controller circuit, for use in inverter to supply electrical power from photovoltaic direct current generator into alternating current network, has storage throttle energized to produce magnetic flux |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102011056667A1 true DE102011056667A1 (en) | 2012-06-28 |
Family
ID=46508867
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102011056667A Withdrawn DE102011056667A1 (en) | 2010-12-23 | 2011-12-20 | Electric circuit i.e. power factor controller circuit, for use in inverter to supply electrical power from photovoltaic direct current generator into alternating current network, has storage throttle energized to produce magnetic flux |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102011056667A1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013140780A1 (en) * | 2012-03-19 | 2013-09-26 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Magnetic component, power converter and power supply system |
WO2015125416A1 (en) * | 2014-02-24 | 2015-08-27 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Variable magnetic coupling reactor having two integrated reactor elements, power supply system including the same, and method of use of composite magnetic component having two integrated reactor elements |
DE102014117551A1 (en) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | Sma Solar Technology Ag | Multiple choke and power converter with a multiple choke |
US9431824B2 (en) | 2010-09-22 | 2016-08-30 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | DC-DC converter comprising DC power sources to be connected in parallel or in series |
EP4050627A1 (en) * | 2021-02-26 | 2022-08-31 | Finepower Gmbh | Device for correcting the power factor of an electronic ballast at an ac terminal |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5600293A (en) | 1994-06-14 | 1997-02-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Integrated magnetic exploding foil initiator fire set |
DE10042283A1 (en) | 2000-08-29 | 2002-03-14 | Fachhochschule Konstanz Fachbe | Choke coil has coil element(s) associated with core element arms in region of gap between individual arms of opposing core elements; individual coil elements are connected together |
-
2011
- 2011-12-20 DE DE102011056667A patent/DE102011056667A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5600293A (en) | 1994-06-14 | 1997-02-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Integrated magnetic exploding foil initiator fire set |
DE10042283A1 (en) | 2000-08-29 | 2002-03-14 | Fachhochschule Konstanz Fachbe | Choke coil has coil element(s) associated with core element arms in region of gap between individual arms of opposing core elements; individual coil elements are connected together |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9431824B2 (en) | 2010-09-22 | 2016-08-30 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | DC-DC converter comprising DC power sources to be connected in parallel or in series |
WO2013140780A1 (en) * | 2012-03-19 | 2013-09-26 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Magnetic component, power converter and power supply system |
US9647544B2 (en) | 2012-03-19 | 2017-05-09 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Magnetic component, power converter and power supply system |
WO2015125416A1 (en) * | 2014-02-24 | 2015-08-27 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Variable magnetic coupling reactor having two integrated reactor elements, power supply system including the same, and method of use of composite magnetic component having two integrated reactor elements |
JP2015159657A (en) * | 2014-02-24 | 2015-09-03 | 株式会社豊田中央研究所 | Variable magnetic coupling reactor, power supply system, and application of composite magnetic component |
CN106463227A (en) * | 2014-02-24 | 2017-02-22 | 丰田自动车株式会社 | Variable magnetic coupling reactor having two integrated reactor elements, power supply system including the same, and method of use of composite magnetic component having two integrated reactor elements |
US10199155B2 (en) | 2014-02-24 | 2019-02-05 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Variable magnetic coupling reactor having two integrated reactor elements, power supply system including the same, and method of use of composite magnetic component having two integrated reactor elements |
CN106463227B (en) * | 2014-02-24 | 2019-03-29 | 丰田自动车株式会社 | Power-supply system and the method for using composite magnetic component |
DE102014117551A1 (en) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | Sma Solar Technology Ag | Multiple choke and power converter with a multiple choke |
DE102014117551B4 (en) * | 2014-11-28 | 2021-06-10 | Sma Solar Technology Ag | Multiple choke and power converter with a multiple choke |
EP4050627A1 (en) * | 2021-02-26 | 2022-08-31 | Finepower Gmbh | Device for correcting the power factor of an electronic ballast at an ac terminal |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3917850C2 (en) | ||
DE102006014608B4 (en) | Filter circuit and power supply unit | |
DE2306917C3 (en) | Choke coil or transformer | |
DE112016005167T5 (en) | MAGNETIC COMPONENT ARRANGEMENT AND ENERGY CONVERSION DEVICE USING THE MAGNETIC COMPONENT ARRANGEMENT | |
DE2535653A1 (en) | CONSTANT VOLTAGE TRANSFORMER | |
DE102013106169B4 (en) | Magnetic device and a power converter having such a magnetic device | |
DE102016201258A1 (en) | Electric voltage converter with several storage chokes | |
DE102011056667A1 (en) | Electric circuit i.e. power factor controller circuit, for use in inverter to supply electrical power from photovoltaic direct current generator into alternating current network, has storage throttle energized to produce magnetic flux | |
DE102012108082A1 (en) | Inductive electronic assembly and use of such | |
DE102010014281A9 (en) | Inductive electronic assembly and use of such | |
DE102010040205A1 (en) | Multiphase converters | |
DE102013205481A1 (en) | Device for wireless, inductive energy transfer to a receiver | |
EP2817873B1 (en) | Multi-phase converter | |
EP2865087B1 (en) | Parallel inverters with inductor | |
DE60130024T2 (en) | TRANSFORMER WITH A LOW OUTPUT VOLTAGE | |
DE102014117551B4 (en) | Multiple choke and power converter with a multiple choke | |
DE102018109868A1 (en) | Power electronic device, transformer device and method | |
CH691720A5 (en) | Means for limiting the Aenderungsgeschwindigkeit of currents and voltages between lines or against the ground and using the same. | |
DE4137776A1 (en) | Multilayer HF power transformer for resonant inverter - has soft magnetic core of which one limb passes through holes in multilayer boards carrying prim. and sec. winding tracks | |
DE102017223322A1 (en) | Transformer core and transformer | |
DE1638318A1 (en) | Magnetic regulator | |
AT406204B (en) | Transformer | |
DE3423160A1 (en) | Controllable, voltage-converting electrical machine | |
DE102013202712A1 (en) | Multi-phase transformer for use as power converter e.g. direct current (DC)-DC converter in motor vehicle electrical system, has coupling elements that are provided for coupling phases with each other | |
DE1538248A1 (en) | Winding for electrical induction apparatus, especially transformers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |