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Die Erfindung betrifft eine Stromrichtereinrichtung.
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Eine Stromrichtereinrichtung weist einen Stromrichter auf, der miteinander elektrisch verschaltete Leistungshalbleiterbauelemente, wie z.B. Leistungshalbleiterschalter und Dioden, aufweist. Die Leistungshalbleiterschalter liegen dabei im Allgemeinen in Form von Transistoren, wie z.B. IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) oder in Form von Thyristoren vor.
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Die Leistungshalbleiterbauelemente sind dabei häufig elektrisch zu einer einzelnen oder mehreren sogenannten Halbbrückenschaltungen verschalten, die z.B. zum Gleich- und Wechselrichten von elektrischen Spannungen und Strömen verwendet werden.
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Technikübliche Stromrichter weisen einen ersten Gleichspannungspotentiallastanschluss und einen zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss zwischen denen im Betrieb des Stromrichters eine elektrische Gleichspannung anliegt, auf. Wenn der Stromrichter im Wechselrichterbetrieb arbeitet, wird die zwischen dem ersten Gleichspannungspotentiallastanschluss und dem zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss anliegende Gleichspannung vom Stromrichter in eine 1-phasige oder eine mehr-phasige Wechselspannung wechselgerichtet. Wenn der Stromrichter im Gleichrichterbetrieb arbeitet, wird eine 1-phasige oder eine mehr-phasige Wechselspannung in eine zwischen dem ersten Gleichspannungspotentiallastanschluss und dem zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss anliegende Gleichspannung gleichgerichtet.
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Um z.B. eine Beschädigung des Stromrichters im Falle einer zu hohen zwischen dem ersten Gleichspannungspotentiallastanschluss und dem zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss anliegenden Gleichspannung zu vermeiden oder z.B. um den Stromrichter optimal zu steuern, wird bei techniküblichen Stromrichtereinrichtungen häufig die Gleichspannung mittels einer Spannungsermittlungsschaltung ermittelt und z.B. einer Überspannungschutzschaltung und/oder einer Steuerung des Stromrichters als Eingangsgröße zugeführt.
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Aus der
DE 10 2012 109 283 A1 ist ein Stromrichter mit Zusatzschaltung, bei dem die Zwischenkreisspannung des Stromrichters mittels elektrisch in Serie geschaltete elektrische Widerstände ermittelt wird, bekannt.
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Da die zwischen dem ersten Gleichspannungspotentiallastanschluss und dem zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss anliegende Gleichspannung in der Regel relativ hohe Werte annehmen kann (z.B. größer als 200 V), wird die Gleichspannung bei techniküblichen Stromrichtereinrichtungen mittels auf einer Leiterplatte angeordnete elektrisch in Reihe geschaltete Widerstände heruntergeteilt und die heruntergeteilte Gleichspannung einer auf der Leiterplatte angeordneten Spannungsermittlungsschaltung als Eingangsgröße zugeführt. Da jeder der Widerstände auf einem anderen Spannungspotential liegt, müssen diese auf der Leiterplatte ausreichend elektrisch voneinander und von anderen auf der Leiterlatte angeordneten elektrischen Bauelementen isoliert angeordnet sein. Insbesondere müssen dabei z.B. notwendige elektrischen Kriechstrecken zwischen den Widerständen untereinander und zwischen den Widerständen und sonstigen auf der Leiterlatte angeordneten elektrischen Bauelementen eingehalten werden. Hierdurch wird viel Platz auf der Leiterplatte für die Anordnung der Widerstände benötigt. Weiterhin muss im Allgemeinen die Anzahl der Widerstände an die Höhe der zu ermittelten Gleichspannung angepasst werden. Je höher die Gleichspannung maximal werden kann, desto mehr Widerstände müssen elektrisch in Reihe geschalten werden. Umgekehrt sollten, bei nicht so hoher maximal möglicher Gleichspannung, nicht unnötig viele Widerstände elektrisch in Reihe geschalten werden, da eine hohe Anzahl von Widerständen die Genauigkeit der ermittelten Gleichspannung reduziert.
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Dies hat zur Folge, dass, da unterschiedliche Stromrichter für unterschiedliche Höhen von der zwischen dem ersten Gleichspannungspotentiallastanschluss und dem zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss anliegenden Gleichspannung ausgelegt sind, für den jeweiligen Stromrichter eine für den jeweiligen Stromrichter angepasste Leiterplatte mit einer endsprechend angepassten Anzahl von elektrisch in Reihe geschalten Widerständen zur Ermittlung der Gleichspannung notwendig ist. Die Ermittlung der für die elektrische Isolation notwenigen Abstände zwischen den Widerständen untereinander und zwischen den Widerständen und sonstigen auf der Leiterlatte angeordneten elektrischen Bauelementen ist aufwändig, so dass die Herstellung von an die jeweiligen Stromrichter jeweilig angepassten Leiterplatten aufwändig ist.
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Aus der
US 2007/0 040 544 A1 ist eine Hochspannungsmesseinrichtung bekannt, die eine zwischen zwei Anschlüssen anliegende Spannung mittels elektrisch in Serie geschaltete elektrische Widerstände ermittelt.
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Aus der
DE 103 40 401 A1 ist eine Stromrichteranordnung mit mehreren bestückten Bauelementträgern und einer Mehrzahl von Nebenschlusswiderständen, die als Messmitteln zur Erfassung eines Stromistwertes dienen, wobei sämtliche Messmittel zur Erfassung des Stromistwertes auf einem modifizierten Bauelementträger konzentriert angeordnet sind, bekannt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung eine Stromrichtereinrichtung mit einem Stromrichter zu schaffen, bei der der Platzbedarf auf einer Leiterplatte der Stromrichtereinrichtung für die Ermittlung einer zwischen einem ersten Gleichspannungspotentiallastanschluss und einen zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss des Stromrichters anliegenden elektrischen Gleichspannung reduziert ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Stromrichtereinrichtung mit einem, elektrisch miteinander verschaltete Leistungshalbleiterbauelemente aufweisenden Stromrichter, mit einer mechanisch flexiblen, einen elektrisch leitenden ersten und zweiten Verbindungseinrichtungsanschluss aufweisenden elektrischen Verbindungseinrichtung und mit einer auf einer Leiterplatte angeordneten Spannungsermittlungsschaltung, wobei der Stromrichter einen ersten Gleichspannungspotentiallastanschluss und einen zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss zwischen denen im Betrieb des Stromrichters eine elektrische Gleichspannung anliegt, aufweist, wobei der erste Verbindungseinrichtungsanschluss mit dem ersten Gleichspannungspotentiallastanschluss elektrisch leitend verbunden ist und der zweite Verbindungseinrichtungsanschluss mit der Spannungsermittlungsschaltung elektrisch leitend verbunden ist, wobei die elektrische Verbindungseinrichtung ein zur Höhe der Gleichspannung proportionales Ausgangssignal an die Spannungsermittlungsschaltung ausgibt, wobei die Spannungsermittlungsschaltung ausgebildet ist, anhand des Ausgangssignals der elektrischen Verbindungseinrichtung, eine zur Höhe der Gleichspannung proportionale Ausgangsspannung auszugeben, wobei die elektrische Verbindungseinrichtung zwischen dem ersten und zweiten Verbindungseinrichtungsanschluss elektrisch geschaltete diskrete elektrische Widerstände aufweist, wobei die elektrischen Widerstände elektrisch in Reihe geschaltet sind und über mechanisch flexible, elektrisch leitende Verbindungsabschnitte miteinander elektrisch leitend verbunden sind, wobei die elektrischen Widerstände und die elektrisch leitenden Verbindungsabschnitte von einer elektrisch nicht leitenden mechanisch flexiblen Hülle umhüllt sind, wobei die Verbindungsabschnitte jeweilig einen elektrisch leitenden Schichtbereich aufweisen über den zwei benachbarte elektrische Widerstände elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wobei die Schichtbereiche durch eine strukturierte Metallschicht, die mit einer elektrisch isolierenden Folie verbunden ist, gebildet werden.
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Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Es erweist sich als vorteilhaft, wenn mindestens ein Verbindungsabschnitt mindestens ein elektrisch leitendes Drahtstück aufweist, wobei über das mindestens eine elektrisch leitende Drahtstück zwei benachbarte elektrische Widerstände elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Hierdurch wird ein besonders einfacher Aufbau der elektrischen Verbindungseinrichtung erreicht.
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Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Hülle an ihren beiden Enden hermetisch dicht mit dem ersten und zweiten Verbindungseinrichtungsanschluss abschließt. Hierdurch kann das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in die elektrische Verbindungseinrichtung zuverlässig verhindert werden.
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Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die elektrische Verbindungseinrichtung eine elektrische Messleitung aufweist, wobei einer der Verbindungsabschnitte mit der Messleitung elektrisch leitend verbunden ist und die Messleitung aus der Hülle austritt und mit der Spannungsermittlungsschaltung elektrisch leitend verbunden ist. Hierdurch wird eine besonders hohe Reduzierung des Platzbedarfs auf der Leiterplatte für die Ermittlung der zwischen dem ersten Gleichspannungspotentiallastanschluss und dem zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss des Stromrichters anliegenden elektrischen Gleichspannung erzielt.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Hülle hermetisch dicht mit der Messleitung abschließt. Hierdurch kann das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in die elektrische Verbindungseinrichtung zuverlässig verhindert werden.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Messleitung, an dem Ende der Hülle an dem der zweite Verbindungseinrichtungsanschluss angeordnet ist, aus der Hülle austritt. Die Messleitung verläuft somit soweit wie möglich innerhalb der Hülle, so dass der außerhalb der Hülle verlaufende Abschnitt der Messleitung besonders kurz ausgeführt ist. Die Messleitung ist somit soweit wie möglich durch die Hülle gegen äußere mechanische Einflüsse (wie z.B. mechanische Schwingungen) geschützt.
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Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn innerhalb der Hülle angeordneten Räume der elektrischen Verbindungseinrichtung mit einem elektrisch nicht leitenden Weichverguss verfüllt sind. Hierdurch kann das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in die elektrische Verbindungseinrichtung sehr zuverlässig verhindert werden und die elektrische Isolationsfestigkeit der elektrischen Verbindungseinrichtung erhöht werden.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn ein zwischen dem ersten Verbindungseinrichtungsanschluss und dem dem ersten Verbindungseinrichtungsanschluss nächstliegen elektrischen Widerstand in der Hülle angeordneter Raum der elektrischen Verbindungseinrichtung, und ein zwischen dem zweiten Verbindungseinrichtungsanschluss und dem dem zweiten Verbindungseinrichtungsanschluss nächstliegen elektrischen Widerstand in der Hülle angeordneter Raum der elektrischen Verbindungseinrichtung, jeweilig mit einem elektrisch nicht leitenden Weichverguss verfüllt ist. Hierdurch kann das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in die elektrische Verbindungseinrichtung sehr zuverlässig verhindert werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den 1, 5 und 7 dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Stromrichtereinrichtung,
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2 eine elektrische Verbindungseinrichtung,
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3 eine weitere Ausbildung einer elektrischen Verbindungseinrichtung,
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4 eine weitere Ausbildung einer elektrischen Verbindungseinrichtung,
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5 eine erfindungsgemäße Ausbildung einer elektrischen Verbindungseinrichtung,
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6 eine weitere Ausbildung einer elektrischen Verbindungseinrichtung und
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7 eine weitere Ausbildung einer erfindungsgemäßen Stromrichtereinrichtung.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Stromrichtereinrichtung 1 dargestellt, die einen elektrisch miteinander verschaltete Leistungshalbleiterbauelemente T1 und D1 aufweisenden Stromrichter 2 aufweist. Der Stromrichter 2 weist weiterhin einen elektrisch leitenden ersten Gleichspannungspotentiallastanschluss DC+, und einen elektrisch leitenden zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss DC–, zwischen denen im Betrieb des Stromrichters 2 eine elektrische Gleichspannung U anliegt, auf. Vorzugsweise weist der erste Gleichspannungspotentiallastanschluss DC+ eine positive elektrische Polarität und der zweite Gleichspannungspotentiallastanschluss DC– eine negative elektrische Polarität auf. Die Leistungshalbleiterbauelemente T1 und D1 sind vorzugsweise elektrisch zwischen den ersten und zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss DC+ und DC– geschalten. Das jeweilige Leistungshalbleiterbauelement liegt im Allgemeinen in Form eines Leistungshalbleiterschalters oder einer Diode vor. Die Leistungshalbleiterschalter liegen dabei im Allgemeinen in Form von Transistoren, wie z.B. IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) oder in Form von Thyristoren vor.
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Im Rahmen des Ausführungsbeispiels weist der Stromrichter 2 einen Wechselspannungsanschluss AC auf. Wenn der Stromrichter 2 im Wechselrichterbetrieb arbeitet, wird die zwischen dem ersten und zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss DC+ und DC– anliegende Gleichspannung U vom Stromrichter 2 in eine Wechselspannung wechselgerichtet. Wenn der Stromrichter 2 im Gleichrichterbetrieb arbeitet, wird eine am Wechselspannungsanschluss AC anliegende Wechselspannung in die zwischen dem ersten und zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss DC+ und DC– anliegende Gleichspannung U gleichgerichtet. Die Leistungshalbleiterbauelemente sind vorzugsweise auf einem Substrat 3, das z.B. als Direct Copper Bonded Substrat (DCB-Substrat) oder als Insulated Metal Substrats (IMS) ausgebildet sein kann, angeordnet. Es sei angemerkt, dass ein Stromrichter selbstverständlich auch eine andere Schaltungstopologie aufweisen kann und die Leistungshalbleiterbauelemente eines Stromrichters beliebig miteinander elektrisch verschaltet sein können.
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Vorzugsweise sind die Leistungshalbleiterbauelemente des Stromrichters 2 zu einer einzelnen oder mehreren elektrisch parallel geschalteten Halbbrückenschaltungen (siehe 1) verschalten, die elektrisch zwischen dem ersten und zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss DC+ und DC– geschalten sind. Den Leistungshalbleiterschaltern T1 ist im Rahmen des Ausführungsbeispiels, bei denen die Leistungshalbleiterschalter als IGBTs ausgebildet sind, jeweilig eine Freilaufdiode D2 elektrisch antiparallel geschaltet. Im Rahmen des dargestellten Ausführungsbeispiels erzeugt der Stromrichter 2 aus der zwischen dem ersten und zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss DC+ und DC– anliegenden Gleichspannung U am Wechselspannungsanschluss AC eine 3-phasige Wechselspannung.
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Die Stromrichtereinrichtung 1 weist erfindungsgemäß, zur Ermittlung der zwischen dem ersten und zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss DC+ und DC– anliegenden Gleichspannung U, eine mechanisch flexible elektrische Verbindungseinrichtung 4 und eine auf einer Leiterplatte 7 angeordnete Spannungsermittlungsschaltung 5 auf. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass im Sinne der Erfindung unter einem mechanisch flexiblen Element, ein Element verstanden wird, dass von einer menschlichen Hand ohne großen Kraftaufwand verbogen werden kann. Die Leiterplatte 7 ist vorzugsweise als PCB (Printed Circuit Board) ausgebildet, kann aber auch als Direct Copper Bonded Substrat (DCB-Substrat) oder als Insulated Metal Substrats (IMS) ausgebildet sein. Weiterhin kann das Substrat 3 mit der Leiterplatte 7 einstückig ausgebildet sein.
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Die Verbindungseinrichtung 4 weist einen ersten und einen zweiten Verbindungseinrichtungsanschluss V1 und V2 auf, wobei der erste Verbindungseinrichtungsanschluss V1 mit dem ersten Gleichspannungspotentiallastanschluss DC+ elektrisch leitend verbunden ist und der zweite Verbindungseinrichtungsanschluss V2 mit der Spannungsermittlungsschaltung 5 elektrisch leitend verbunden ist.
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Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass im Sinne der vorliegenden Erfindung unter dem Ausdruck, dass zwei Elemente elektrisch leitend verbunden, sowohl eine direkte elektrisch leitende Verbindung von zwei Elementen, mittels z.B. einer Schweiß-, Löt- oder Sinterverbindung, die zwischen den beiden Elementen besteht, als auch eine indirekte elektrisch leitende Verbindung, mittels z.B. einem oder mehreren elektrisch leitenden Leitungselementen, wie z.B. einer Leiterbahn bzw. einem elektrisch leitenden Schichtbereich, einem Drahtstück, einem elektrisch leitenden Folienverbund, einer Stromschiene, einem elektrisch leitendenden Federelement, oder einem Kabel, die die beiden Elemente elektrisch miteinander verbinden, verstanden wird.
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Die elektrische Verbindungseinrichtung 4 gibt ein zur Höhe der Gleichspannung U proportionales Ausgangssignal Ia an die Spannungsermittlungsschaltung 5 aus, wobei im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels das Ausgangssignal Ia in Form des durch die elektrische Verbindungseinrichtung 4 fließenden elektrischen Stroms Ia vorliegt.
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Die Spannungsermittlungsschaltung 5 ist ausgebildet, anhand des Ausgangssignals Ia der elektrischen Verbindungseinrichtung 4, eine zur Höhe der Gleichspannung U proportionale Ausgangsspannung U'' auszugeben. Im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels weist die Spannungsermittlungsschaltung 5 einen elektrischen Vorwiderstand RS1 und zwei zueinander elektrisch parallel und zum Vorwiderstand RS1 elektrisch in Reihe geschaltete elektrische Widerstände RS2 und RS3 auf. Die Spannungsermittlungsschaltung 5 ist vorzugsweise mit dem zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss DC– elektrisch leitend verbunden, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel, die dem Vorwiderstand RS1 elektrisch abgewandten Anschlüsse der Widerstände RS2 und RS3 mit dem zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss DC– elektrisch leitend verbunden sind.
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Gegebenenfalls kann die Spannungsermittlungsschaltung 5 auch über mindestens ein weiteres elektrisches Bauelement, wie z.B. einen weiteren elektrischen Widerstand mit dem zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss DC– elektrisch verbunden sein, so dass verallgemeinert die Ausgangsspannung U'' nicht notwendiger Weise, wie beim Ausführungsbeispiel, auf das elektrische Potential des zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss DC– bezogen sein muss, sondern auch auf ein anderes elektrisches Potential bezogen sein kann.
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Der elektrische Stroms Ia fließt durch die elektrisch parallel geschalteten Widerstände RS2 und RS3 hindurch und erzeugt dort einen zu Höhe des elektrischen Stroms Ia proportionalen elektrischen Spannungsabfall U', der von einem Verstärker 6 verstärkt wird. Der Verstärker 6 gibt ausgangseitig die Ausgangsspannung U'' aus. Die Ausgangsspannung U'' ist proportional zum Ausgangssignal Ia der elektrischen Verbindungseinrichtung 4, d.h. zum elektrischen Stroms Ia und somit proportional zur Höhe der Gleichspannung U.
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Die Ausgangsspannung U'' kann z.B. einer Überspannungsschutzschaltung und/oder einer Steuerung des Stromrichters 2 als Eingangsgröße zugeführt werden. Hierdurch. kann z.B. eine Beschädigung des Stromrichters 2 im Falle einer zu hohen Gleichspannung U vermieden werden bzw. der Stromrichter optimal gesteuert werden.
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In den 2 bis 6 sind verschiedene Ausführungsbeispiele der elektrischen Verbindungseinrichtung 4 dargestellt.
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Die elektrische Verbindungseinrichtung 4 weist zwischen dem ersten und zweiten Verbindungseinrichtungsanschluss V1 und V2 elektrisch geschaltete diskrete elektrische Widerstände R auf. Die elektrischen Widerstände R können z.B. in Form von Kohle- oder Metallschichtwiderständen vorliegen. Die elektrischen Widerstände R sind elektrisch in Reihe geschaltet und über mechanisch flexible, elektrisch leitende Verbindungsabschnitte 12 miteinander elektrisch leitend verbunden sind, wobei die elektrischen Widerstände R und die elektrisch leitenden Verbindungsabschnitte 12 von einer elektrisch nicht leitenden mechanisch flexiblen Hülle 9 umhüllt sind. Vorzugweise ist der erste und der zweite Verbindungseinrichtungsanschluss V1 und V2 jeweilig über einen identisch wie die elektrisch leitenden Verbindungsabschnitte 12 ausgebildeten Verbindungseinrichtungsanschlussabschnitt 12' mit dem ihm nächstliegen elektrischen Widerstände R elektrisch leitend verbunden.
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Zumindest ein Teil der elektrischen Widerstände mittels derer die zwischen dem ersten Gleichspannungspotentiallastanschluss DC+ und dem zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss DC– des Stromrichters 2 anliegende elektrischen Gleichspannung U zur Ermittlung der Gleichspannung U heruntergeteilt wird, sind erfindungsgemäß nicht mehr für die Ermittlung der Gleichspannung U auf einer Leiterplatte der Stromrichtereinrichtung angeordnet, sondern integraler Bestandteil der mechanisch flexiblen elektrischen Verbindungseinrichtung 4, so dass der notwendiger Platzbedarf für die Ermittlung der Gleichspannung U auf der Leiterplatte 7 der Stromrichtereinrichtung 1 reduziert ist. Weiterhin kann für unterschiedliche Stromrichter, die für eine unterschiedliche Höhe der Gleichspannung U ausgelegt sind, eine einheitliche Leiterplatte verwendet werden, da lediglich die jeweilige elektrische Verbindungseinrichtung an die unterschiedliche Höhe der Gleichspannung U angepasst werden muss. Bei einer hohen Gleichspannung U weist die elektrische Verbindungseinrichtung 4 vorzugsweise mehr elektrisch in Reihe geschaltete diskrete elektrische Widerstände R auf, als bei einer niedrigeren Gleichspannung U. Weiterhin sind die elektrischen Widerstände R der elektrischen Verbindungseinrichtung 4 mittels der Hülle 9 vor Schmutz, der sich auf ihnen ablagern kann und zu einer Reduktion der Genauigkeit mit der die Gleichspannung U ermittelt wird (durch Entstehen von Kriechströmen entlang den elektrischen Widerständen), führen kann, geschützt. Bei der techniküblichen Anordnung der elektrischen Widerstände R auf der Leiterplatte 7 besteht die Gefahr einer Verschmutzung der Widerstände R, mit einer infolge eventuell entstehenden Reduktion der Genauigkeit mit der die Gleichspannung U ermittelt wird.
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Die Hülle 9 besteht vorzugsweise aus einem elastischen Kunststoff und kann z.B. als Schrumpfschlauch ausgebildet sein. Die Hülle 9 schließt vorzugsweise an ihren beiden Enden A und B hermetisch dicht mit dem ersten und zweiten Verbindungseinrichtungsanschluss V1 und V2 ab. Hierdurch kann das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in die elektrische Verbindungseinrichtung 4 besonders zuverlässig verhindert werden.
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Die innerhalb der Hülle 9 angeordneten Räume 10, 10' und 10'' der elektrischen Verbindungseinrichtung 4 können mit einem elektrisch nicht leitenden Weichverguss (z.B. einem Elastomer) verfüllt sein. Hierdurch kann das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in die elektrische Verbindungseinrichtung 4 sehr zuverlässig verhindert werden und die elektrische Isolationsfestigkeit der elektrischen Verbindungseinrichtung 4 erhöht werden. Es sei dabei angemerkt, dass die Hülle 9 nicht notwendigerweise, wie in den 2 bis 5 dargestellt, an den elektrischen Widerständen R anliegend angeordnet sein muss, sondern zwischen der Hülle 9 und den Widerständen R jeweilig noch Raum vorhanden sein kann.
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Weiterhin sei angemerkt, dass die innerhalb der Hülle 9 angeordneten Räume 10, 10' und 10'' der elektrischen Verbindungseinrichtung 4 zumindest annähernd ein Vakuum, aufweisen können. Hierdurch kann die elektrische Isolationsfestigkeit der elektrischen Verbindungseinrichtung 4 erhöht werden.
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Weiterhin können auch nur die zwischen der Hülle 9 und den Verbindungseinrichtungsanschlussabschnitten 12' angeordneten Räume 10' und 10'' der elektrischen Verbindungseinrichtung 4 mit einem elektrisch nicht leitenden Weichverguss (z.B. einem Elastomer) verfüllt sein. Solchermaßen ist der zwischen dem ersten Verbindungseinrichtungsanschluss V1 und dem dem ersten Verbindungseinrichtungsanschluss V1 nächstliegen elektrischen Widerstand R in der Hülle 9 angeordnete Raum 10', und der zwischen dem zweiten Verbindungseinrichtungsanschluss V2 und dem dem zweiten Verbindungseinrichtungsanschluss V2 nächstliegen elektrischen Widerstand R in der Hülle 9 angeordnete Raum 10'', jeweilig mit einem elektrisch nicht leitenden Weichverguss verfüllt. Hierdurch kann das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in die elektrische Verbindungseinrichtung 4 sehr zuverlässig verhindert werden.
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Im Rahmen des Ausführungsbeispiels gemäß 2 weisen die Verbindungsabschnitte 12 jeweilig mindestens ein elektrisch leitendes Drahtstück 8 auf, wobei über das mindestens eine elektrisch leitende Drahtstück 8 zwei benachbarte elektrische Widerstände R elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Verallgemeinert weist beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 mindestens ein Verbindungsabschnitt 12 mindestens ein elektrisch leitendes Drahtstück 8 auf, wobei über das mindestens eine elektrisch leitende Drahtstück 8 zwei benachbarte elektrische Widerstände R elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Beim konkreten in 2 dargestellten Fall sind benachbarte elektrische Widerstände R jeweilig über ein einzelnes Drahtstück 8 miteinander elektrisch leitend verbunden. Wenn die elektrischen Widerstände R jeweilig zwei elektrisch leitende Drahtstücke als elektrische Anschlusselemente aufweisen, können benachbarte elektrische Widerstände R, z.B. mittels einer Lötverbindung, an ihren elektrischen Anschlusselementen, d.h. an ihren Drahtstücken, elektrisch leitend miteinander verbunden sein.
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Im Rahmen des Ausführungsbeispiels gemäß 3 weisen die Verbindungsabschnitte 12 jeweilig mindestens ein elektrisch leitendendes Federelement 8' auf über das zwei benachbarte elektrische Widerstände R elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Verallgemeinert weist beim Ausführungsbeispiel gemäß 3 mindestens ein Verbindungsabschnitt 12 mindestens ein elektrisch leitendes Federelement 8' auf über das zwei benachbarte elektrische Widerstände R elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Das mindestens eine Federelement 8' ermöglicht eine besonders hohe mechanische Flexibilität der elektrischen Verbindungseinrichtung 4. Beim konkreten in 3 dargestellten Fall sind benachbarte elektrische Widerstände R jeweilig über ein einzelnes Federelement 8' miteinander elektrisch leitend verbunden.
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Das jeweilige Federelement 8' ist vorzugsweise als Schraubenfeder ausgebildet. Wie beispielhaft in 4 dargestellt, kann mindestens ein Verbindungsabschnitt 12 mindestens ein elektrisch leitendes Drahtstück 8 und mindestens ein elektrisch leitendes Federelement 8' aufweisen über die zwei benachbarte elektrische Widerstände R elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
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Im Rahmen des Ausführungsbeispiels gemäß 5 weisen die Verbindungsabschnitte 12 jeweilig einen elektrisch leitenden Schichtbereich 8'' auf über den zwei benachbarte elektrische Widerstände R elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wobei die Schichtbereiche 8'' durch eine strukturierte Metallschicht, die mit einer elektrisch isolierenden Folie 11 verbunden ist, gebildet werden. Die Ausbildung der elektrischen Verbindungseinrichtung 4 gemäß 5 ermöglicht eine besonders rationelle Herstellung der Verbindungseinrichtung 4. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels weisen die elektrischen Widerstände R jeweilig zwei elektrisch leitende Drahtstücke als elektrische Anschlusselemente auf und sind (z.B. mittels einer Lötverbindung), an ihren elektrischen Anschlusselementen, d.h. an ihren Drahtstücken mit den Schichtbereichen 8'' elektrisch leitend verbunden.
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Wie in 6 und 7 beispielhaft dargestellt, kann die elektrische Verbindungseinrichtung 4 eine elektrische Messleitung 13 weisen, wobei einer der Verbindungsabschnitte 12 mit der Messleitung 13 elektrisch leitend verbunden ist und die Messleitung 13 aus der Hülle 9 austritt und mit der Spannungsermittlungsschaltung 5 elektrisch leitend verbunden ist. Die elektrische Messleitung 13 ist vorzugsweise als Kabel ausgebildet und weist an ihrem außerhalb der Hülle 9 angeordneten Ende einen elektrisch leitenden dritten Verbindungseinrichtungsanschluss V3 aus, der z.B. als Stecker oder im einfachsten Fall als Drahtendstück ausgebildet sein kann. Vorzugsweise schließt die Hülle 9 hermetisch dicht mit der Messleitung 13 ab. Hierdurch kann das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in die elektrische Verbindungseinrichtung 4 zuverlässig verhindert werden. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels tritt die Messleitung 13, an dem Ende der Hülle 9 an dem der zweite Verbindungseinrichtungsanschluss V2 angeordnet ist, aus der Hülle 9 aus. Die Messleitung 13 verläuft somit soweit wie möglich innerhalb der Hülle 9, so dass der außerhalb der Hülle 9 verlaufende Abschnitt der Messleitung 13 besonders kurz ausgeführt ist. Die Messleitung 13 ist somit soweit wie möglich durch die Hülle 9 gegen äußere mechanische Einflüsse (wie z.B. mechanische Schwingungen) geschützt. Die Stromrichtereinrichtung 1 gemäß 7 stimmt dabei bis auf die Ausbildung der Verbindungseinrichtung 4, die gemäß 6 ausgebildet ist und einer vereinfachten Ausbildung der Spannungsermittlungsschaltung 5, die im Rahmen des Ausführungsbeispiels keinen Vorwiderstand RS1 und keine elektrisch parallel geschaltete Widerstände RS2 und RS3 aufweist, mit der Ausbildung der Stromrichtereinrichtung 1 gemäß 1 überein.
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Die elektrische Verbindungseinrichtung 4 gibt über die Messleitung 13 ein zur Höhe der Gleichspannung U proportionales Ausgangssignal Ua an die Spannungsermittlungsschaltung 5 aus, wobei im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels das Ausgangssignal Ua in Form des über dem zweiten Verbindungseinrichtungsanschluss V2 der Verbindungseinrichtung 4 nächstliegen elektrischen Widerstands R auftretenden elektrischen Spannungsabfalls Ua vorliegt. Der Spannungsabfall Ua wird durch den durch die Widerstände R der elektrischen Verbindungseinrichtung 4 fließenden elektrischen Strom Ia erzeugt, der zur Höhe der Gleichspannung U proportional ist.
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Die Spannungsermittlungsschaltung 5 ist vorzugsweise mit dem zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss DC– elektrisch leitend verbunden, wobei im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels, der zweite Verbindungseinrichtungsanschluss V2 bzw. die Spannungsermittlungsschaltung 4 mit dem zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss DC– elektrisch leitend verbunden ist.
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Der elektrische Spannungsabfall Ua wird vom Verstärker 6 verstärkt. Der Verstärker 6 gibt ausgangseitig die Ausgangsspannung U'' aus. Die Ausgangsspannung U'' ist proportional zum Ausgangssignal Ua der elektrischen Verbindungseinrichtung 4, und somit proportional zur Höhe der Gleichspannung U.
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Gegebenenfalls kann der zweite Verbindungseinrichtungsanschluss V2 bzw. die Spannungsermittlungsschaltung 4 auch über mindestens ein weiteres elektrisches Bauelement, wie z.B. einen weiteren elektrischen Widerstand mit dem zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss DC– elektrisch verbunden sein, so dass verallgemeinert die Ausgangsspannung U'' nicht notwendiger Weise, wie beim Ausführungsbeispiel, auf das elektrische Potential des zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss DC– bezogen sein muss, sondern auch auf ein anderes elektrisches Potential bezogen sein kann.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel sind, wie in 6 dargestellt, die Verbindungsabschnitte 12 und die Verbindungseinrichtungsanschlussabschnitte 12' der elektrischen Verbindungseinrichtung 4, wie im Ausführungsbeispiel der elektrischen Verbindungseinrichtung 4 gemäß 3 ausgebildet. Bei einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind die Verbindungsabschnitte 12 und die Verbindungseinrichtungsanschlussabschnitte 12' der elektrischen Verbindungseinrichtung 4, wie bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der elektrischen Verbindungseinrichtung 4 gemäß der 5 ausgebildet. Selbstverständlich kann weiterhin auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung die elektrische Verbindungseinrichtung 4 die Merkmale von vorteilhaften Ausführungsformen der elektrischen Verbindungseinrichtung 4 gemäß 5 aufweisen.
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Im Rahmen der Ausführungsbeispiele sind der erste und zweite Verbindungseinrichtungsanschluss V1 und V2 in Form eines mit einem Loch für eine Schraube versehenes Metallblechstück ausgeführt. Der erste und zweite Verbindungseinrichtungsanschluss V1 und V2 können aber auch jeweilig z.B. als Stecker oder Buchse ausgebildet sein. Im einfachsten Falls können der erste und zweite Verbindungseinrichtungsanschluss V1 und V2 als Drahtendstück ausgebildet sein. Weiterhin können erste und zweite Verbindungseinrichtungsanschluss V1 und V2 auch unterschiedlich ausgebildet sein.
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Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass gegebenenfalls zu den elektrisch in Reihe geschalteten diskreten elektrischen Widerständen R der Verbindungseinrichtung 4 jeweilig noch mindestens ein in der Hülle 9 der Verbindungseinrichtung 4 angeordneter weiterer diskreter elektrischer Widerstand elektrisch parallel geschaltet sein kann. Hierdurch kann gegebenenfalls falls notwendig z.B. eine unerwünscht hohe Erwärmung der diskreten elektrischen Widerstände R vermieden bzw. reduziert werden.
