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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Anschließen einer Batterie und einer weiteren Spannungsquelle an einen gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Photovoltaikkraftwerk mit einer solchen Schaltungsanordnung, einer Batterie und einem Photovoltaikgenerator als weitere Spannungsquelle.
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Verschiedene Gleichspannungsquellen, mit denen dezentral regenerative elektrische Energie erzeugt wird, sind mit dem Nachteil verbunden, dass die bereitgestellte elektrische Leistung stark schwankt, weil sie z. B. vom Wetter und der Tageszeit abhängt. Dies gilt insbesondere für Photovoltaikgeneratoren. Um dieser schwankenden elektrischen Leistung zu begegnen, ist der Einsatz von Batterien als Energiepuffer sinnvoll.
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STAND DER TECHNIK
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Eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 ist aus der
WO 2010/047422 A2 bekannt. Hier sind der Minuspol des einen Anschlusses und der Pluspol des anderen Anschlusses direkt miteinander verbunden, und eine gemeinsame Drossel ist zwischen diesen Verbindungspunkt und einen Verbindungspunkt geschaltet, an dem die beiden Parallelschaltungen aus jeweils einem Schalter und einer in Sperrrichtung ausgerichteten Diode direkt miteinander verbunden sind. Die beiden Parallelschaltungen bilden so eine Brücke zwischen dem Pluspol des einen Anschlusses und dem Minuspol des anderen Anschlusses aus. Wenn die Schalter der beiden Parallelschaltungen nicht betätigt werden, sondern offen bleiben, sind eine Batterie und eine weitere Spannungsquelle, die an die beiden Anschlüsse angeschlossen werden, miteinander in Reihe und zu einem Zwischenkreiskondensator des Gleichspannungszwischenkreises parallel geschaltet. Die Summe ihrer Ausgangsgleichspannungen ist dann die Zwischenkreisspannung des Gleichspannungszwischenkreises, und bei Belastung des Gleichspannungszwischenkreises wird dieser abhängig von deren Ausgangsspannungen von der Batterie und der weiteren Gleichspannungsquelle nachgeladen. Durch Betätigung der Schalter der Parallelschaltungen kann aber auch ein Leistungsfluss zwischen der Batterie und der weiteren Gleichspannungsquelle herbeigeführt werden. Dieser Leistungsfluss kann dem Leistungsfluss von der Batterie und der weiteren Gleichspannungsquelle in den Gleichspannungszwischenkreis überlagert werden. Zudem erlaubt es die Betätigung der Schalter, die an den beiden zweipoligen Anschlüssen anliegenden Ausgangsspannungen der Batterie und der weiteren Gleichspannungsquelle hochzusetzen. Bei der bekannten Schaltungsanordnung ist als weitere Spannungsquelle eine Brennstoffzelleneinrichtung vorgesehen, und aus dem Gleichspannungszwischenkreis wird ein Wechselrichter zum Betrieb eines elektrischen Antriebsmotors gespeist.
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Aus der
DE 10 2011 075 658 A1 ist eine weitere Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 bekannt und weist zusätzlich zu den oben beschriebenen, auch aus der
WO 2010/047422 A2 bekannten Details jeweils einen Pufferkondensator zwischen den beiden Polen jedes der zweipoligen Anschlüsse auf. Diese bekannte Schaltungsanordnung ist für ein Photovoltaikkraftwerk vorgesehen, bei dem an die beiden Anschlüsse ein Solarzellenmodul und eine Batterie angeschlossen sind. An dem gemeinsamen Zwischenkreis, der die in Reihe geschalteten Pufferkondensatoren als Zwischenkreiskapazität nutzt, ist ein Wechselrichter angeschlossen, der sich aus dem Gleichspannungszwischenkreis speist und in ein Wechselspannungsnetz einspeist.
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Aus
David C. Hamill und Philip T. Krein: A "Zero" Ripple Technique Applicable To Any DC Converter, IEEE 1999 (Power Electronics Specialists Conference, 1999. PESC 99. 30th Annual IEEE, Band 2, Seiten 1165–1171) ist ein Filter für Rippelströme zwischen zwei zweipoligen Anschlüssen bekannt, bei dem ein Pufferkondensator nicht direkt, sondern über eine erste Drossel an einen Pol einer Spannungsquelle angeschlossen wird, wobei diese Drossel magnetisch mit einer zweiten Drossel gekoppelt ist, die in einer von diesem Pol führenden Leitung angeordnet ist. Diese zweite Drossel kann diejenige eines Hochsetzstellers sein. Ein solcher Filter kann auch am Ausgang eines Tiefsetzstellers vorgesehen sein und dessen Drossel und dessen ausgangsseitigen Kondensator umfassen. Offenbart wird weiterhin ein Cuk-Wandler mit niedrigem Stromrippel. Dieser Cuk-Wandler ist in zwei Teilschaltungen aufgeteilt, die nur über magnetisch gekoppelte Drosseln verbunden sind. Jede dieser Drosseln ist zudem magnetisch mit einer der üblichen Drosseln des Cuk-Wandlers magnetisch gekoppelt und in der jeweiligen Teilschaltung mit einem Kondensator in Reihe geschaltet.
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Auch bei einem üblichen Cuk-Wandler sind dessen beiden Drosseln häufig magnetisch gekoppelt, und bei Ausbildung der Schaltelemente auf beiden Seiten seines üblichen Kondensators durch aktive Schaltelemente ist die Leistungsflussrichtung zwischen zwei zweipoligen Anschlüssen über den Kondensator invertierbar.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, bei der die Batterie trotz ihrer einfachen Integration keinen hohen Rippelströmen ausgesetzt wird.
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LÖSUNG
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche 2 bis 12 betreffen bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Der Patentanspruch 13 ist auf ein Photovoltaikkraftwerk mit einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, einer Batterie und einem Photovoltaikgenerator als weitere Spannungsquelle gerichtet.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Anschließen einer Batterie und einer weiteren Spannungsquelle an einen gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis weist einen zweipoligen Anschluss für die Batterie und einen zweipoligen Anschluss für die weitere Spannungsquelle auf. Ein Pluspol des einen Anschlusses und ein Minuspol des anderen Anschlusses sind direkt an den Pluspol und den Minuspol des Gleichspannungszwischenkreises angeschlossen ist. Der Pluspol des einen Anschlusses ist über eine Parallelschaltung eines Schalters und einer in Sperrrichtung ausgerichteten Diode und eine mit dieser einen Parallelschaltung in Reihe geschalteten Drossel mit einem Minuspol des einen Anschlusses verbunden, und ein Pluspol des anderen Anschlusses ist über eine andere Drossel und eine andere mit der anderen Drossel in Reihe geschaltete Parallelschaltung eines Schalters und einer in Sperrrichtung ausgerichteten Diode mit dem Minuspol des anderen Anschlusses verbunden, wobei die beiden Drosseln magnetisch gekoppelt sind und wobei ein drosselseitiges Ende der einen Parallelschaltung und ein drosselseitiges Ende der anderen Parallelschaltung zumindest für Wechselströme leitend miteinander verbunden sind.
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Dass die Diode, die den Pluspol des einen Anschlusses parallel zum dem Schalter und in Reihe mit der Drossel mit dem Minuspol des einen Anschlusses verbindet, in Sperrrichtung geschaltet ist, bedeutet regelmäßig, dass ihre Kathode mit dem Pluspol verbunden ist.
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Das drosselseitige Ende der einen Parallelschaltung und das drosselseitige Ende der anderen Parallelschaltung sind die Enden der jeweiligen Parallelschaltung, die näher an der jeweiligen Drossel liegen und regelmäßig direkt mit der jeweiligen Drossel verbunden sind.
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Die hier jeweils als Drossel bzw. als die eine und die andere Drossel bezeichneten und magnetisch gekoppelten elektrischen Elemente können auch als eine einzige Drossel mit zwei magnetisch gekoppelten Drosselwicklungen beschrieben werden. Außerhalb dieses Absatzes ist hier mit "Drossel" aber immer ein elektrisches Element mit einer Drosselwicklung gemeint.
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Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind die Batterie und die weitere Gleichspannungsquelle nicht direkt miteinander in Reihe geschaltet. Jeder zu der Batterie fließende Strom muss daher durch eine der beiden Drosseln fließen, egal an welchen der beiden Anschlüsse die Batterie angeschlossen ist. Die Batterie wird dabei nicht nur durch diese Drossel, sondern auch durch deren magnetische Kopplung mit der anderen Drossel vor Rippelströmen geschützt. In der Theorie kann eine vollständige Unterdrückung jedes Rippelstroms in der Batterie erreicht werden, wenn die an die Batterie angeschlossene Drossel eine größere Windungszahl aufweist als die an die weitere Spannungsquelle angeschlossene Drossel, wobei ein Übersetzungsfaktor der gekoppelten Drosseln genau gleich einer Streuinduktivität der gekoppelten Drosseln geteilt durch eine Hauptinduktivität der gekoppelten Drosseln plus 1 ist. Unter der Bedingung, dass diese Größen zumindest soweit gleich sind, dass sie im wesentlichen übereinstimmen, also um nicht mehr als 10 % voneinander abweichen, kann der Schutz der Drossel vor Rippelströmen durch eine kleine und entsprechend preiswerte Drossel erreicht werden. Beim Betrieb der Schalter der beiden Parallelschaltungen muss dann auf die Batterie und deren Empfindlichkeit gegenüber Rippelströmen keine Rücksicht genommen werden. Möglich ist sogar ein Betrieb der Schalter in einem quasiresonanten Modus mit vollständiger Schaltentlastung und entsprechend verminderten Schaltverlusten der Schalter.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung unterscheidet sich von dem Stand der Technik David C. Hamill und Philip T. Krein grundlegend dadurch, dass die Batterie bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dort an die gekoppelten Drosseln angebunden ist, wo nach diesem Stand der Technik ein Pufferkondensator angeordnet ist.
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Von einem bidirektionalen Cuk-Wandler mit gekoppelten Drosseln unterscheidet sich die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung durch den Anschluss an einen Gleichspannungszwischenkreis, der einen Zwischenkreiskondensator an anderer Stelle als den üblichen Kondensator eines Cuk-Wandlers aufweist. Tatsächlich ist es sogar so, dass dann, wenn die eine und die andere Parallelschaltung bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung nicht direkt, sondern über einen Kondensator miteinander verbunden sind, der mit dem Kondensator eines Cuk-Wandlers vergleichbar wäre, ein zusätzlicher DC/DC-Wandler zwischen diesem Kondensator und dem Zwischenkreiskondensator vorzusehen ist, den es bei einem Cuk-Wandler nicht gibt.
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Wenn bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zusätzlich ein Pufferkondensator zum Einsatz kommt, kann dieser zwischen den Pluspol und den Minuspol eines der beiden Anschlüsse geschaltet sein oder zwischen die Minuspole oder die Pluspole beider Anschlüsse. Durch die hohe Kapazität des Gleichspannungszwischenkreises sind diese beiden Anschlussvarianten des Pufferkondensators im Wesentlichen funktionsgleich. Wenn bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ein Pufferkondensator vorhanden ist, ist dieser jedoch vorzugsweise nicht an den Pol des Anschlusses für die Batterie angeschlossen, der an eine der beiden gekoppelten Drosseln angeschlossen ist. Das heißt, der Pufferkondensator ist vorzugsweise nicht parallel zu der Batterie, sondern zu der weiteren Gleichspannungsquelle wirksam. Ein parallel zu der Batterie geschalteter Pufferkondensator müsste aufgrund des niedrigen Innenwiderstands der Batterie eine sehr viel größere Kapazität aufweisen, um dieselbe Filterwirkung zu zeigen.
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An den Gleichspannungszwischenkreis ist typischerweise ein sich eingangsseitig aus dem Gleichspannungszwischenkreis speisender und ausgangsseitig zum Einspeisen in ein Wechselstromnetz vorgesehener Wechselrichter angeschlossen. Dieser Wechselrichter kann grundsätzlich auch bidirektional ausgebildet sein, so dass er auch den Gleichspannungszwischenkreis aus dem Wechselstromnetz aufladen kann. Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann dann diese Aufladung des Gleichspannungszwischenkreises zum Laden der Batterie verwendet werden.
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Der erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann mindestens einen zusätzlichen zweipoligen Anschluss für eine zusätzliche Gleichspannungsquelle aufweisen, der direkt oder über einen DC/DC-Wandler an den Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen ist. Weiterhin kann ein zusätzlicher zweipoliger Anschluss vorhanden sein, der über einen DC/DC-Wandler mit einem der Anschlüsse für die Batterie bzw. die weitere Spannungsquelle verbunden ist.
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Ein erfindungsgemäßes Photovoltaikkraftwerk mit einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung weist eine Batterie und einen Photovoltaikgenerator als weitere Spannungsquelle und in der Regel auch den bereits angesprochenen Wechselrichter zur Einspeisung von elektrischer Energie aus dem Gleichspannungszwischenkreis der Schaltungsanordnung in ein Wechselstromnetz auf.
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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 zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere der dargestellten relativen Anordnung und der Wirkverbindung 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.
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Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.
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Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert und beschrieben.
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1 ist ein Prinzipschaltbild einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung; und
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2 ist ein Prinzipschaltbild einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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Die in 1 dargestellte Schaltungsanordnung 1 weist zwei zweipolige Anschlüsse 2 und 3 für zwei Gleichspannungsquellen 4 und 5 und einen ausgangsseitigen Anschluss 6 zum Anschluss an ein Wechselspannungsnetz 7 auf. Die eine Gleichspannungsquelle 4 ist hier ein Photovoltaikgenerator 8. Die andere Gleichspannungsquelle 5 ist eine Batterie 9. Ein Pluspol 10 des einen Anschlusses 2 ist direkt mit einem Pluspol 11 eines Gleichspannungszwischenkreises 12 verbunden, der einen Zwischenkreiskondensator 13 aufweist. Ebenso ist ein Minuspol 14 des anderen Anschlusses 3 direkt mit einem Minuspol 15 des Gleichspannungszwischenkreises 12 verbunden. Ein Minuspol 16 des einen Anschlusses 2 ist über eine Drossel 17 an einen Mittelpunkt 18 einer Halbbrücke 19 angeschlossen. An diesen Mittelpunkt 18 ist über eine andere Drossel 20, die mit der Drossel 17 magnetisch gekoppelt ist, ein Pluspol 21 des anderen Anschlusses 3 angeschlossen. Die Halbbrücke 19 besteht auf jeder Seite des Mittelpunkts 18 aus einer Parallelschaltung 22 bzw. 23 eines Schalters 24 bzw. 25 und einer Diode 26 bzw. 27. Dabei sind die Dioden 26 und 27 antiparallel zu der Richtung des mit den Schaltern 24 und 25 geschalteten Stroms ausgerichtet und damit bezüglich des angeschlossenen Pluspols 10 und Minuspols 14 in Sperrrichtung. Zwischen den Pluspol 10 und den Minuspol 16 des Anschlusses 2 ist ein Pufferkondensator 28 geschaltet. Dieser Pufferkondensator könnte auch zwischen den Minuspol 16 des Anschlusses 2 und den Minuspol 14 des Anschlusses 3 geschaltet sein und würde dann angesichts der viel größeren Kapazität des Zwischenkreiskondensators 13 dieselbe Wirkung in Bezug auf die Batterie 9 entfalten. Konkret geht es bei dieser Wirkung darum, die Batterie 9 vor Rippelströmen zu schützen. Primär wird dieser Schutz aber durch die gekoppelten Drosseln 20 und 17 bereitgestellt, die jeden in der Batterie 9 fließenden Strom glätten, weil dieser Strom zumindest durch die Drossel 20 fließen muss.
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Solange die Schalter 24 und 25 offen sind, wird der Gleichspannungszwischenkreis 12 gemeinsam von den Gleichspannungsquellen 4 und 5 geladen, wobei sich eine Zwischenkreisspannung des Gleichspannungszwischenkreises 12 additiv aus den Ausgangsspannungen der Gleichspannungsquellen 4 und 5 zusammensetzt. Wenn sich ein Wechselrichter 29 aus dem Gleichspannungszwischenkreis 12 speist, um einen Wechselstrom in das Wechselspannungsnetz 7 einzuspeisen, werden die beiden Gleichspannungsquellen 4 und 5 beide belastet, um den Gleichspannungszwischenkreis 12 nachzuladen. Dabei können durch Betätigung der Schalter 24 und 25 die Ausgangsspannungen der Gleichspannungsquellen 4 und 5 hochgesetzt werden, um den Zwischenkreis direkt zu speisen, und es kann auch ein Leistungsfluss von dem Photovoltaikgenerator 8 in die Batterie 9 hervorgerufen werden. Bei bidirektionaler Ausbildung des Wechselrichters 29, so dass dieser den Gleichspannungszwischenkreis 12 auch aus dem Wechselspannungsnetz 7 aufladen kann, kann die Batterie 9 auch aus dem Gleichspannungszwischenkreis 12 aufgeladen werden. Dabei muss beim Betrieb der Schalter 24 und 25 auf die Empfindlichkeit der Batterie 9 gegenüber Rippelströmen keine Rücksicht genommen werden, da sie durch die magnetisch gekoppelten Drosseln 17 und 20, auch bei vergleichsweise kleiner Ausbildung dieser Drosseln, geschützt ist, solange ihr Übersetzungsfaktor zumindest in etwa gleich ihrer Streuinduktivität plus ihrer Hauptinduktivität plus 1 ist. Indem der Wechselrichter 29 einen Leistungsfluss aus dem Zwischenkreis 12 ins Netz 7 vorgibt und mit den Schaltern 24 und 25 ein Leistungsfluss zwischen den beiden Quellen 4 und 5 eingestellt wird, kann durch Überlagerung dieser Prinzipien die im System verfügbare Leistung frei verteilt werden.
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Bei der Schaltungsanordnung 1 ist ein zusätzlicher zweipoliger Anschluss 32 für das Anschließen zusätzlicher Gleichspannungsquellen an den positiven Pol 11 und den negativen Pol 15 des Gleichspannungszwischenkreises 12 vorgesehen. Dabei können die zusätzlichen Gleichspannungsquellen einzeln – direkt oder über zugeordnete DC/DC-Wandler – an den Anschluss 32 angeschlossen werden. Ebenso können zwei zusätzliche Gleichspannungsquellen 4, 5 über zusätzliche gekoppelte Drosseln 17, 20 sowie ein zusätzliches Paar von Parallelschaltungen eines Schalters 24 bzw. 25 und einer Diode 26 bzw. 27 paarweise an den Gleichspannungszwischenkreis 12 angeschlossen werden, um den Leistungsfluss zwischen diesen zusätzlichen Gleichspannungsquellen 4, 5 zu steuern.
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Weiterhin können in bekannter Weise weitere Quellen direkt oder über DC/DC-Steller an den Zwischenkreis 12 oder an einen der Anschlüsse 2, 3 angeschlossen werden.
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Die in 2 dargestellte Schaltungsanordnung 1 weist größere Übereinstimmungen mit der Ausführungsform gemäß 1 auf, als dies auf dem ersten Blick den Anschein hat. Deutlich wird dies durch die für funktional einander entsprechende Bauteile verwendeten gleichen Bezugszeichen. Folgende Unterschiede sind aber vorhanden: Die Parallelschaltung 22 aus dem Schalter 24 und der Diode 26 ist mit der anderen Parallelschaltung 23 aus dem Schalter 25 und der Diode 27 nicht direkt, sondern über einen Kondensator 30 und damit nur für Wechselströme leitend verbunden. Entsprechend sind auch die Drosseln 17 und 20 und weiterhin der Minuspol 16 des Anschlusses 2 und der Pluspol 21 des Anschlusses 3 durch den Kondensator 30 voneinander getrennt. Dafür ist ein DC/DC-Wandler 31 zwischen dem Kondensator 30 und dem Zwischenkreiskondensator 12 vorgesehen. Der DC/DC-Wandler 31 ermöglicht einen Stromfluss über den Kondensator 30, wie er beispielsweise im passiven Betrieb der Schaltungsanordnung, d. h. ohne Betätigung der Schalter 24 und 25 und entsprechend bei reiner Reihenschaltung der Gleichspannungsquellen 4 und 5 zur Speisung des Gleichspannungszwischenkreises 12 auftritt. Der DC/DC-Wandler 31 überträgt dabei nur eine kleine Leistung, weil die Spannung, die über dem Kondensator 30 abfällt, klein bleibt, und kann entsprechend klein dimensioniert sein.
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Aufgrund des Kondensators 30 weist die Schaltungsanordnung 1 in der Ausführungsform gemäß 2 gewisse Ähnlichkeit mit einem bidirektionalen Cuk-Wandler auf, bei dem es auch üblich ist, seine beiden Drosseln magnetisch zu koppeln. Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 1 ist aber zusätzlich der Zwischenkreiskondensator 13 zwischen den Anschlüssen 10 und 14 vorgesehen und der DC/DC-Wandler 31 zwischen dem Kondensator 30 und dem Zwischenkreiskondensator 13.
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Ein weiterer Unterschied gegenüber 1 ist, dass gemäß 2 die Batterie 9, d. h. die Gleichspannungsquelle 5, an den Anschluss 2 angeschlossen ist, während der Photovoltaikgenerator 8, d. h. die Gleichspannungsquelle 4, an den Anschluss 3 angeschlossen ist. Entsprechend ist auch der Pufferkondensator 28 an den Anschluss 3 verlagert, so dass er nicht parallel zu der Batterie 9 liegt. Diese Verlagerung der Gleichspannungsquellen 4 und 5 bezüglich der Anschlüsse 2 und 3 hat auf die grundsätzliche Funktion der Schaltungsanordnung 1 keinen Einfluss und könnte (einschließlich der Verlagerung des Pufferkondensators 28) auch bei der Ausführungsform gemäß 1 vorgenommen werden. Durch Weglassen des Kondensators 30 und des DC/DC-Wandlers 31 bei der Ausführungsform gemäß 2 gelangt man (bis auf die Lage des Pufferkondensators 28 und die angeschlossenen Gleichspannungsquellen 4 und 5) von der Ausführungsform der Schaltungsanordnung 1 gemäß 2 zurück zu derjenigen gemäß 1. Dabei mag aus der Darstellung gemäß 2 die Funktion der Drosseln 17 und 20, der Schalter 24 und 25 sowie der Dioden 26 und 27 beim Leistungstransfer von dem Photovoltaikgenerator 8 zu der Batterie 9 leichter nachvollzogen werden.
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Die Ausführungsform der Schaltungsanordnung 1 gemäß 2 gestattet eine flexiblere Wahl der Arbeitsspannungen des Gleichspannungszwischenkreises 12 und/oder der Batterie 9 und der weiteren Spannungsquelle 4, da die Zwischenkreisspannung nicht mehr genau der Summe der beiden Quellenspannungen entsprechen muss. Vielmehr können Abweichungen durch Einstellen einer Gleichspannung am Kondensator 30 über den DC/DC-Wandler 31 ausgeglichen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltungsanordnung
- 2
- Anschluss
- 3
- Anschluss
- 4
- Gleichspannungsquelle
- 5
- Gleichspannungsquelle
- 6
- Anschluss
- 7
- Wechselspannungsnetz
- 8
- Photovoltaikgenerator
- 9
- Batterie
- 10
- Pluspol
- 11
- Pluspol
- 12
- Gleichspannungszwischenkreis
- 13
- Zwischenkreiskondensator
- 14
- Minuspol
- 15
- Minuspol
- 16
- Minuspol
- 17
- Drossel
- 18
- Mittelpunkt
- 19
- Halbbrücke
- 20
- Drossel
- 21
- Pluspol
- 22
- Parallelschaltung
- 23
- Parallelschaltung
- 24
- Schalter
- 25
- Schalter
- 26
- Diode
- 27
- Diode
- 28
- Pufferkondensator
- 29
- Wechselrichter
- 30
- Kondensator
- 31
- DC-DC-Wandler
- 32
- Anschluss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010/047422 A2 [0003, 0004]
- DE 102011075658 A1 [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- David C. Hamill und Philip T. Krein: A "Zero" Ripple Technique Applicable To Any DC Converter, IEEE 1999 (Power Electronics Specialists Conference, 1999. PESC 99. 30th Annual IEEE, Band 2, Seiten 1165–1171) [0005]
