-
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Taktverfahren für eine Dreipunkt-Wechselrichterschaltung mit zwei Paaren von Schaltern, das die Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufweist, sowie auf einen Wechselrichter mit einer solchen Dreipunkt-Wechselrichterschaltung mit zwei Paaren von Schaltern und einer Steuerung, die die Schalter der Dreipunkt-Wechselrichterschaltung nach dem Taktverfahren ansteuert.
-
Der Begriff Dreipunkt-Wechselrichterschaltung wird hier in dem Sinne verwendet, dass eine aus den Schaltern aufgebaute Wechselrichterbrücke an jeden Ausgang, d. h. an jede Phase des Ausgangs, neben einem positiven Potential und einem negativen Potential der anliegenden Gleichspannung auch ein Nullpotential, sei es durch eine sogenannte Dreipunkt-Topologie oder einen Freilaufpfad, anlegen kann.
-
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Dreipunkt-Wechselrichterschaltung beschränkt. Vielmehr kann sie sowohl auf einphasige als auch auf mehrphasige Dreipunkt-Wechselrichterschaltungen angewandt werden. Konkrete Beispiele für geeignete Dreipunkt-Wechselrichterschaltungen sind die grundsätzlich bekannten Dreipunkt-Wechselrichterschaltungen H4, H5, HERIC, NPC (Neutral Point Clamped) und BSNPC (Bipolar Switched NPC). Im Folgenden wird die Erfindung teilweise unter ausführlicher Erläuterung am Beispiel einer NPC-Schaltung beschrieben. Diese Erläuterungen sind aber nur beispielhaft zu sehen und sollen die Erfindung in keiner Weise auf ihre Anwendung auf eine NPC-Schaltung einschränken.
-
Speziell geht es bei der vorliegenden Erfindung um ein Taktverfahren für derartige Dreipunkt-Wechselrichterschaltungen, das blindleistungsfähig ist, mit dem also auch Blindleistung auf der Wechselstromseite der Dreipunkt-Wechselrichterschaltung bereitgestellt werden kann. Damit wird der Nutzungsbereich der jeweiligen Dreipunkt-Wechselrichterschaltung z. B. bei Verwendung in Wechselrichtern zur Einspeisung elektrischer Energie von einem Generator, wie beispielsweise einem photovoltaischen Generator, in ein Wechselstromnetz, erweitert.
-
Gleichzeitig geht es bei der vorliegenden Erfindung darum, mit dem Taktverfahren in der Dreipunkt-Wechselrichterschaltung möglichst geringe Verluste zu generieren, um den Wirkungsgrad beispielsweise des erwähnten Wechselrichters zur Einspeisung elektrischer Energie von einem photovoltaischen Generator in ein Wechselstromnetz zu maximieren.
-
STAND DER TECHNIK
-
Aus der
US 2005/0105314 A1 ist eine Dreipunkt-Wechselrichterschaltung bekannt, die in einer Variante mit einem Taktverfahren mit dem Merkmal des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 betrieben wird. Konkret handelt es sich um eine NPC-Schaltung, von deren positivem und negativem Eingang jeweils ein Paar von in Reihe geschalteten Schaltern zu deren Wechselstromausgang führt, wobei ein Mittelpunkt des positiven und des negativen Gleichstromeingangs über jeweils eine Diode mit einem Punkt zwischen den beiden Schaltern jedes Paars verbunden ist. Die US 2005/0105314 A1 geht von einem Taktverfahren nach dem Stand der Technik aus, bei dem im ersten und vierten Quadranten der näher an dem Wechselstromausgang liegende, innere Schalter des einen Paars geschlossen ist, während der näher an dem Gleichstromeingang liegende, äußere Schalter dieses Paars komplementär zu dem inneren Schalter des anderen Paars von Schaltern getaktet wird, und bei dem im zweiten und dritten Quadranten die Ansteuerung der Schalter gegenüber dieser Funktionszuordnung zwischen den beiden Paaren vertauscht ist. Bei einer Ausführungsform der in der US 2005/0105314 A1 beschriebenen Erfindung wird verglichen mit diesem bekannten Taktverfahren im ersten und dritten Quadranten auf das zusätzliche hochfrequente Takten des inneren Schalters des zweiten Paars komplementär zu dem äußeren Schalter des ersten Paars verzichtet, und im zweiten und vierten Quadranten wird jeweils der äußere Schalter des ersten Paars geschlossen, während die inneren Schalter beider Paare hochfrequent getaktet werden. Hierdurch soll das schlechte Erholungsverhalten der inhärenten Dioden von MOSFETs kompensiert werden, die als äußere Schalter beider Paare von Schaltern eingesetzt werden. Dieses schlechte Erholungsverhalten soll vornehmlich im ersten und dritten Quadranten die Effizienz beeinträchtigen. Diese Ausführungsform der Erfindung gemäß der US 2005/0105314 A1 entspricht in dem ersten und dritten Quadranten einem seinerseits bekannten, sogenannten unipolaren Taktverfahren zum Betrieb einer Dreipunkt-Wechselrichterschaltung, das als solches nicht blindleistungsfähig ist, dass aber im Gegensatz zu dem in der US 2005/0105314 A1 als Stand der Technik geschilderten Taktverfahren einer Dreipunkt-Wechselrichterschaltung einen besonders hohen Wirkungsgrad verleiht. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung gemäß der US 2005/0105314 A1 ist in jedem Quadranten ein anderer der vier Schalter der NPC-Schaltung geschlossen und eine Kombination von zwei anderen Schaltern aus beiden Paaren ausgewählt, die hochfrequent komplementär getaktet werden. Hierdurch soll ein Abschneiden einzelner Pulse im Nulldurchgang des durch Pulsweitenmodulation erzeugten Stroms vermieden werden.
-
AUFGABE DER ERFINDUNG
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein blindleistungsfähiges Taktverfahren für eine Dreipunkt-Wechselrichterschaltung und einen entsprechenden Wechselrichter bereitzustellen, bei denen die Dreipunkt-Wechselrichterschaltung einen noch weiter verbesserten Wirkungsgrad aufweist.
-
LÖSUNG
-
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Taktverfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche 2 bis 7 betreffen bevorzugte Ausführungsformen des neuen Taktverfahrens. Der Patentanspruch 8 ist auf einen Wechselrichter mit einer Dreipunkt-Wechselrichterschaltung mit zwei Paaren von Schaltern und einer Steuerung, die die Schalter der Dreipunkt-Wechselrichterschaltung nach dem neuen Taktverfahren ansteuert, gerichtet. Die abhängigen Ansprüche 9 bis 15 definieren bevorzugte Ausführungsformen des neuen Wechselrichters und der Patentanspruch 16 eine Verwendung des neuen Wechselrichters zur Einspeisung von elektrischer Energie von einem photovoltaischen Generator in ein Wechselstromnetz.
-
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Das neue Taktverfahren betreibt die Schalter der Dreipunkt-Wechselrichterschaltung in dem ersten und dritten Quadranten des Strom-Spannungs-Koordinatensystems nach einem bekannten unipolaren Taktverfahren, wobei jeweils ein Schalter des einen Paars geschlossen und der andere Schalter dieses einen Paars hochfrequent getaktet wird, während die beiden Schalter des anderen Paares offen bleiben. Im zweiten und vierten Quadranten wird bei dem neuen Taktverfahren sogar jeweils nur ein Schalter hochfrequent getaktet, während alle anderen Schalter der beiden Paare offen bleiben. Allein mit diesem einen hochfrequent getakteten Schalter wird der Strom in diesen Quadranten geformt, die Zuständen entsprechen, in denen die Dreipunkt-Wechselrichterschaltung Blindleistung an ihrem Wechselstromausgang bereitstellt. Dazu wird der Freilauf- oder Nullzustand der Dreipunkt-Wechselrichterschaltung genutzt, und der Stromkreis wird durch den jeweils hochfrequent getakteten Schalter und durch eine Diode geschlossen, bei der es sich sowohl um eine separate Diode der jeweiligen Dreipunkt-Wechselrichterschaltung als auch, je nach Schaltung, um eine inhärente oder externe antiparallel geschaltete Diode eines der Schalter handeln kann. Mit dem neuen Taktverfahren wird gegenüber einem unipolaren Taktverfahren der Bereich der Blindleistung erschlossen und dies bei geringen Verlusten, weil gegenüber bekannten Taktverfahren, bei denen mehrere Schalter im zweiten und vierten Quadranten betätigt und insbesondere hochfrequent getaktet werden, grundsätzlich höhere Schaltverluste aufgrund parasitärer Effekte der zusätzlich beteiligten Schalter auftreten. Hinzu kommt, dass bei dem neuen Taktverfahren, bei dem in allen Quadranten immer nur ein einziger Schalter hochfrequent getaktet wird, Drosselverluste im Teillastbetrieb der Dreipunkt-Wechselrichterschaltung reduziert werden, da der Strom in Lückbetrieb geht. Natürlich sinkt auch die Anzahl der Schaltspiele, mit der die einzelnen Schalter der Dreipunkt-Wechselrichterschaltung belastet werden, bei dem neuen Taktverfahren gegenüber allen Taktverfahren deutlich ab, bei denen mehr als ein Schalter hochfrequent getaktet wird.
-
Bei dem neuen Taktverfahren kann der eine von beiden Schaltern des einen Paars, der in dem zweiten Quadranten hochfrequent getaktet wird, der eine Schalter des einen Paars sein, der in dem ersten Quadranten des Strom-Spannungs-Koordinatensystems geschlossen wird. Entsprechend kann der eine von beiden Schaltern des anderen Paars, der in dem vierten Quadranten hochfrequent getaktet wird, der eine Schalter des anderen Paars sein, der in dem dritten Quadranten des Strom-Spannungs-Koordinatensystems geschlossen wird. In jedem der vier Quadranten wird dann ein anderer der vier Schalter der beiden Paare hochfrequent getaktet.
-
Bei einigen Dreipunkt-Wechselrichterschaltungen, beispielsweise einer H4-Brücke, ist es auch möglich, dass der eine von beiden Schaltern des einen Paars, der in dem zweiten Quadranten hochfrequent getaktet wird, der andere Schalter des einen Paars ist, der auch in dem ersten Quadranten getaktet wird, und dass der eine von beiden Schaltern des anderen Paars, der in dem vierten Quadranten hochfrequent getaktet wird, der andere Schalter des anderen Paars ist, der auch in dem dritten Quadranten hochfrequent getaktet wird, d. h., die hochfrequente Taktung kann sich auf zwei der vier Schalter der beiden Paare konzentrieren, während die beiden anderen der vier Schalter der beiden Paare nur während des ersten bzw. dritten Quadranten geschlossen werden. Die hochfrequent getakteten und die nur mit der Frequenz des Wechselstroms getakteten Schalter können dann unterschiedlich aufgebaut sein, um sie für ihre jeweiligen Funktionen auch im Hinblick auf den Wirkungsgrad der gesamten Dreipunkt-Wechselrichterschaltung zu optimieren.
-
Bei dem neuen Taktverfahren ist die Stromformung im zweiten und vierten Quadranten mit dem nur einen hochfrequent getakteten Schalter so lange problemlos möglich, wie klare Verhältnisse in Bezug auf das Vorzeichen des Stromes vorliegen, d. h., solange die Flussrichtung des Stroms eindeutig ist. Dort, wo diese klaren Verhältnisse bei kleinen Strömen nicht vorliegen, kann, in dem ersten und dem vierten Quadranten der eine Schalter des einen Paars geschlossen und der andere Schalter des einen Paars komplementär zu dem einen von beiden Schaltern des anderen Paars hochfrequent getaktet werden, wobei nur ein Schalter der beiden Paare offenbleibt, und in dem dritten und zweiten Quadranten der eine Schalter des anderen Paars geschlossen und der andere Schalter des anderen Paars komplementär zu einem von beiden Schaltern des einen Paars hochfrequent getaktet werden, wobei ebenfalls nur ein Schalter der beiden Paare offen bleibt. Auf dieses Taktverfahren kann z. B. dann umgestellt werden, wenn die Betragswerte des Stroms, unter einem vorgegebenen Grenzwert liegen oder wenn Sollwert und Istwert des Stroms ungleiche Vorzeichen aufweisen. Damit wird bei Strömen nahe null das bekannte, bereits in der
US 2005/0105314 A1 als Stand der Technik beschriebene Taktverfahren angewandt, damit auch bei niedrigen Stromwerten eine definierte Stromformung in allen Quadranten möglich ist.
-
Bei dem neuen Taktverfahren werden wie üblich alle hochfrequent getakteten Schalter vorzugsweise mit einer festen Taktfrequenz von mindestens 1 kHz getaktet. Vielfach liegt die Taktfrequenz auch deutlich höher, wie beispielsweise bei 16 kHz. Die Stromformung erfolgt bei dem neuen Taktverfahren in der Regel, wie ebenfalls üblich, durch Pulsweitenmodulation.
-
Der neue Wechselrichter verwirklicht in seiner Steuerung das neue Taktverfahren für seine Dreipunkt-Wechselrichterschaltung. Die Dreipunkt-Wechselrichterschaltung kann einphasig oder mehrphasig, dann insbesondere dreiphasig sein. Beispiele für geeignete Dreipunkt-Wechselrichterschaltungen sind die bereits eingangs erwähnten Schaltungen H4, H5, HERIC, NPC und BSNPC. Soweit diese Dreipunkt-Wechselrichterschaltungen nicht bereits zwei Dioden aufweisen, von denen jeweils eine im zweiten und vierten Quadranten einen Stromkreis schließt, der durch den dort jeweils hochfrequent getakteten Schalter verläuft, sind solche Dioden bei dem neuen Wechselrichter vorzusehen, was auch in Form von inhärenten Dioden in passend angeordneten Schaltern möglich ist.
-
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des neuen Wechselrichters zur Einspeisung von elektrischer Energie von einem photovoltaischen Generator in ein Wechselstromnetz. Der Wechselrichter kann dabei auch zur Einspeisung von Blindleistung oder zur Leistungsfaktorkorrektur eingesetzt werden und weist einen hohen Wirkungsgrad insbesondere im Teillastbetrieb auf, der in Photovoltaikanlagen vergleichsweise häufig auftritt.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten relativen Anordnungen und Wirkverbindungen mehrerer Bauteile – 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. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
-
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben.
-
1 illustriert das erfindungsgemäße Taktverfahren in allen vier Quadranten des Strom-Spannungs-Koordinatensystems bei einer NPC-Schaltung.
-
2 illustriert ein Taktverfahren, das bei dem erfindungsgemäßen Taktverfahren bei kleinen Stromwerten zum Einsatz kommen kann und als solches bekannt ist, in allen vier Quadranten des Strom-Spannungs-Koordinatensystems bei der NPC-Schaltung gemäß 1.
-
3 illustriert unter (a) und (b) zwei zueinander äquivalente Varianten des erfindungsgemäßen Taktverfahrens bei einer H4-Schaltung in allen vier Quadranten des Strom-Spannungs-Koordinatensystems.
-
4 illustriert das erfindungsgemäße Taktverfahren bei einer H5-Schaltung in allen vier Quadranten des Strom-Spannungs-Koordinatensystems.
-
5 ist eine Darstellung des Zeitverlaufs einer Spannung und eines zugehörigen Stroms, in der die Zuordnung zu den vier Quadranten des Strom-Spannungs-Koordinatensystems eingetragen ist.
-
6 zeigt eine HERIC-Schaltung, bei der das erfindungsgemäße Taktverfahren zur Anwendung kommen kann; und
-
7 zeigt eine BSNPC-Schaltung, bei der das erfindungsgemäße Taktverfahren ebenfalls zur Anwendung kommen kann.
-
FIGURENBESCHREIBUNG
-
Die in 1 mit ihren Schaltzuständen in den vier Quadranten I–IV des Strom-Spannungs-Koordinatensystems dargestellte Dreipunkt-Wechselrichterschaltung 1 ist eine NPC-Schaltung 2. Die NPC-Schaltung 2 weist einen geteilten eingangsseitigen Gleichspannungszwischenkreis 3 mit einem Mittelpunkt M zwischen zwei gleich ausgebildeten Kondensatoren 4 auf, die zwischen einen positiven Eingang 5 und einen negativen Eingang 6 der Dreipunkt-Wechselrichterschaltung 1 in Reihe geschaltet sind. Zwischen den positiven Eingang 5 und einen Wechselstromausgang 7 der NPC-Schaltung 2 ist ein Paar von Schaltern V1 und V3 in Reihe geschaltet, die jeweils eine antiparallele Diode 11 bzw. 13 aufweisen. Ebenso ist zwischen den negativen Eingang 6 und den Wechselstromausgang 7 ein Paar von Schaltern V4 und V2 mit antiparallelen Dioden 14 und 12 in Reihe geschaltet. Der Mittelpunkt M ist über eine Diode 17 mit einem Punkt 8 zwischen den Schaltern V1 und V3 und über eine Diode 18 mit einem Punkt 9 zwischen den Schaltern V2 und V4 verbunden. Über eine Drossel 10 fließt der Wechselstrom von den Schaltern V3 und V2 zu dem Wechselstromanschluss 7 bzw. einer hier nicht dargestellten Last und von dort, was durch eine Leitung 19 angedeutet ist, zurück zu dem Mittelpunkt M. (Die Leitung 19 ist ebenso wie die Mehrzahl der Bezugszeichen ausschließlich bei der Darstellung der Dreipunkt-Wechselrichterschaltung 1 im ersten Quadranten I eingezeichnet.) In der NPC-Schaltung 2 wird mit den Schaltern V3 und V2 im Wirkleistungsbetrieb, d. h. in den Quadranten I und III, das Vorzeichen der Spannung U ausgewählt und mit den Schaltern V1 und V4 das Niveau der Spannung zwischen M und + bzw. M und – umgeschaltet.
-
Bei dem in 1 gezeigten Taktverfahren wird im ersten Quadranten I bei positiver Spannung und positivem Soll- oder Istwert des Stroms der Schalter V3 geschlossen und der Schalter V1 hochfrequent getaktet, um den Strom bei fester Taktfrequenz durch Pulsweitenmodulation zu formen. Im dritten Quadranten III wird entsprechend der Schalter V2 geschlossen und der Schalter V4 hochfrequent getaktet. Im zweiten Quadranten wird nur der Schalter V3 hochfrequent getaktet; alle anderen Schalter V1, V2 und V4 bleiben offen. Dies erlaubt es, dass der Strom bei negativer Spannung und einem positiven Soll- oder Istwert des Stroms von dem Wechselstromausgang 7 über die Leitung 19 zu dem Mittelpunkt M und von dort von dem Schalter V3 moduliert durch die Diode 17 und die Drossel 10 zurück zu dem Wechselstromausgang 7 fließt. Entsprechend wird im vierten Quadranten IV der Schalter V2 getaktet und alle anderen Schalter V1, V3 und V4 bleiben offen, wobei der Strom von dem Wechselstromausgang 7 von dem Schalter V2 moduliert durch die Drossel 10 und die Diode 18 zu dem Mittelpunkt M und von dort über die Leitung 19 zurück zu dem Wechselstromausgang 7 fließt.
-
Bei dem neuen Taktverfahren wird in jedem Quadranten I–IV immer nur ein Schalter hochfrequent getaktet. In der Ausführungsform gemäß 1 ist dies in jedem Quadranten I–IV ein anderer der Schalter V1 bis V4. Dadurch, dass immer nur ein einziger Schalter hochfrequent getaktet wird, werden, verglichen mit anderen Taktverfahren, Verluste, insbesondere im Teillastbetrieb, vermieden. Der erste Grund hierfür ist die Reduzierung der Drosselverluste in der Drossel 10 im Teillastbetrieb. Der zweite Grund sind parasitäre Effekte, die bei allen betätigten Schaltern, insbesondere den hochfrequent getakteten Schaltern, auftreten.
-
2 illustriert ein an sich bekanntes Taktverfahren, das im Rahmen des neuen Taktverfahrens bei kleinen Stromwerten nahe null und damit insbesondere beim Wechsel zwischen den Quadranten I und IV sowie II und III angewendet werden kann, um größere Flexibilität bei der Realisierung der gewünschten Stromsollwerte zu haben. Bei diesem Taktverfahren wird gegenüber dem Taktverfahren gemäß 1 im ersten Quadranten zusätzlich der Schalter V2 komplementär zu dem Schalter V1 getaktet und dieses Taktmuster wird beim Wechsel zum Quadranten IV bzw. zurück beibehalten. Entsprechend wird im Quadranten III zusätzlich der Schalter V3 hochfrequent getaktet und dieses Taktmuster wird beim Wechsel zum Quadranten II bzw. zurück beibehalten. So werden bei kleinen Stromwerten zwar mehr Schalter hochfrequent getaktet, aber zum einen nur für einen kurzen Teilzeitraum und zum anderen stellt das Verfahren gemäß 2 beim Übergang zwischen den Quadranten I und IV bzw. II und III die logische Zwischenstufe dar, bei der alle Schalter, die bei dem Verfahren gemäß 1 in den Quadranten I und IV bzw. III und II betätigt werden, vorübergehend gemeinsam aktiv sind. Als Kriterium für das Umschalten von dem erfindungsgemäßen auf ein anderes, bekanntermaßen blindleistungsfähiges Taktverfahren, können auch ungleiche Vorzeichen des Sollwerts und des Istwerts des Stroms dienen. Dadurch kann beispielsweise Zweideutigkeiten bei der Quadrantenzuordnung vorgebeugt werden, wenn der Istwert dem Sollwert des Stroms mit einer Verzögerung folgt.
-
3 illustriert das erfindungsgemäße Taktverfahren hier am Beispiel einer H4-Schaltung 27 mit vier Schaltern V1 bis V4 in bekannter Anordnung, wobei in 3(a) und (b) zwei äquivalente Varianten des Taktverfahrens dargestellt sind. In 3(a) entspricht die Taktung genau der Taktung der Schalter mit denselben Bezeichnungen V1 bis V4, wie sie anhand von 1 erläutert wurde. Demgegenüber wird gemäß 3(b) im zweiten Quadranten II statt des Schalters V3 der Schalter V1 und im vierten Quadranten IV statt des Schalters V2 der Schalter V4 hochfrequent getaktet. Aufgrund der Symmetrie kann bei der H4-Brücke 27 gemäß den 3(a) und (b) zudem die Ansteuerung des Schalters V1 mit der Ansteuerung des Schalters V3 und die Ansteuerung des Schalters V2 mit der Ansteuerung des Schalters V4 vertauscht werden. Dieser Tausch kann auch quadrantenweise erfolgen, ohne dass dies etwas an der grundsätzlichen Funktion der H4-Schaltung 27 ändert.
-
4 illustriert das erfindungsgemäße Verfahren am Beispiel einer H5-Schaltung 20 mit einem gegenüber der H4-Brücke 27 gemäß 3 zusätzlichen Schalter V5, der hier mit einer (nicht funktionswesentlichen) antiparallelen Diode 15 dargestellt ist und der in einer für H5-Schaltungen grundsätzlich bekannten Weise angesteuert wird. Die Schalter V1 bis V4 der H5-Schaltung 20 sind in 4 so durchnummeriert, dass ihre Taktung in 4 der Taktung der Schalter V1 bis V4 gemäß 1 und 3(a) entspricht, d. h., in den Quadranten I und III wird der Schalter V1 bzw. V4 hochfrequent getaktet, während er in den Quadranten II und IV offen bleibt.
-
Auch bei den Taktverfahren der H4-Schaltung 27 gemäß 3 und der H5-Schaltung 20 gemäß 4 könnte ein 2 entsprechendes Zwischenverfahren bei kleinen Stromwerten eingeschoben werden, bei dem dann wieder alle Schalter, die in 3 bzw. 4 in den Quadranten I und IV insgesamt angesteuert werden, in beiden Quadranten I und IV gemeinsam betätigt werden und entsprechend auch alle Schalter, die in 3 bzw. 4 in den Quadranten II und III insgesamt angesteuert werden, in beiden Quadranten II und III gemeinsam aktiv sind.
-
5 zeigt einen beispielhaften Verlauf der Spannung U und des Stroms I über der Zeit t, wobei die aus dem konkreten Verlauf resultierenden Zuordnungen zu den Quadranten des Strom-Spannungs-Koordinatensystems eingetragen sind. Die Reihenfolge der Quadranten I, IV, III und II entspricht einem der Spannung nacheilenden Strom. Bei einem der Spannung voreilendem Strom ergäbe sich die Reihenfolge der Quadranten I, II, III und IV.
-
6 zeigt eine HERIC-Schaltung 21, die gegenüber der H4-Brücke 27 gemäß 3, welche hier die Schalter V1 und V4 bis V6 mit den Dioden 11 und 14 bis 16 umfasst, über zwei zusätzliche Schalter V2 und V3, sowie mit diesen in Reihe geschaltete, zueinander antiparallele Dioden 22 und 23 verfügt. Die Schalter V1 bis V4 der Wechselrichterbrücke der HERIC-Schaltung 21 sind dabei so durchnummeriert, dass ihre Ansteuerung in derselben Weise erfolgen kann, wie die Ansteuerung der Schalter V1 bis V4 gemäß 1–4. Der Schalter V6 taktet zusammen mit V1, und V5 taktet zusammen mit V4.
-
7 zeigt eine BSNPC-Schaltung 24 als weitere Ausführungsform einer Dreipunkt-Wechselrichterschaltung 1. Auch hier sind den Schaltern V2 und V3, wie bei der HERIC-Schaltung in 6, die zueinander antiparallelen Dioden 22 und 23 in Reihe geschaltet. Die Bezeichnung der vier Schalter V1 bis V4 ist wieder so gewählt, dass die Ansteuerung analog zu 1–4 in den vier Quadranten I–IV des Strom-Spannungs-Koordinatensystems bei dem erfindungsgemäßen Taktverfahren erfolgen kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Dreipunkt-Wechselrichterschaltung
- 2
- NPC-Schaltung
- 3
- Gleichspannungszwischenkreis
- 4
- Kondensator
- 5
- positiver Eingang
- 6
- negativer Eingang
- 7
- Wechselstromausgang
- 8
- Punkt
- 9
- Punkt
- 10
- Drossel
- 11
- Diode
- 12
- Diode
- 13
- Diode
- 14
- Diode
- 15
- Diode
- 16
- Diode
- 17
- Diode
- 18
- Diode
- 19
- Leitung
- 20
- H5-Schaltung
- 21
- HERIC-Schaltung
- 22
- Diode
- 23
- Diode
- 24
- BSNPC-Schaltung
- 27
- H4-Schaltung
- V1
- Schalter
- V2
- Schalter
- V3
- Schalter
- V4
- Schalter
- V5
- Schalter
- M
- Mittelpunkt
- I
- erster Quadrant
- II
- zweiter Quadrant
- III
- dritter Quadrant
- IV
- vierter Quadrant
- t
- Zeit
- U
- Spannung
- I
- Strom
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 2005/0105314 A1 [0006, 0012]
