DE102018116486A1

DE102018116486A1 - Kopplungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018116486A1
Application number: DE102018116486.6A
Authority: DE
Inventors: André Körner
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2018-07-06
Filing date: 2018-07-06
Publication date: 2020-01-09
Also published as: EP3818604A1; US20210159784A1; CN112368897A; WO2020007767A1; US11290007B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Koppeln von Stromnetzen, insbesondere eines Gleichstromnetzes, zum Beispiel einem Kraftfahrzeugbordnetz, mit einem Einphasenwechselstromnetz oder einem weiteren Gleichstromnetz, wobei die Vorrichtung einen nicht-invertierenden Gleichstromwandler (B1) und einen invertierenden Gleichstromwandler (B2) jeweils mit einem ersten Ein- und/oder Ausgang und einem zweiten Ein- und/oder Ausgang aufweist, wobei der erste Ein- und/oder Ausgang des ersten Gleichstromwandlers mit einem ersten Stromrichterventil (R1) zu einer ersten Serienschaltung in Serie geschaltet ist und der erste Ein- und/oder Ausgang des zweiten Gleichstromwandlers mit einem zweiten Stromrichterventil (R2) zu einer zweiten Serienschaltung in Serie geschaltet ist, wobei die erste und die zweite Serienschaltung parallel geschaltet sind und die zweiten Ein- und/oder Ausgänge der Gleichstromwandler parallel geschaltet sind, und wobei die Anschlüsse der Parallelschaltung der Serienschaltungen mit einem ersten Ein- und/oder Ausgang (L1, N) der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden sind und die Anschlüsse der Parallelschaltung der zweiten Ein- und/oder Ausgänge der Gleichspannungswandler mit einem zweiten Ein- und/oder Ausgang (DC1, DC2) der Vorrichtung verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Koppeln von Stromnetzen, insbesondere eines Gleichstromnetzes, zum Beispiel einem Kraftfahrzeugbordnetz, mit einem Einphasenwechselstromnetz oder einem weiteren Gleichstromnetz. Eine solche Kopplungsvorrichtung kann insbesondere benutzt werden, um eine Fahrzeugbatterie eines Elektrofahrzeugs mit Strom aus einem Einphasenwechselstromnetz oder aus einem anderen Fahrzeug zu laden. Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung aus Kopplungsvorrichtungen, mit denen ein Gleichstromnetz mit einem Mehrphasenwechselstromnetz gekoppelt werden kann.
Die heute bekannten Ladevorrichtungen zum Laden von Batterien von Elektrofahrzeugen benutzen zur Erreichung der elektrischen Sicherheit Transformatoren zur galvanischen Trennung der Wechselstromnetzseite und der Fahrzeug-Gleichstromseite, an der die Batterie angeschlossen ist. Diese Transformatoren sind aufwändig und schwer.
Außerdem sind Kopplungsvorrichtungen ohne Transformatoren bekannt, mit denen Gleichspannungsquellen, wie zum Beispiel Photovoltaikgeneratoren an das Wechselstromnetz angeschlossen werden können. Ein Nachteil dieser Kopplungsvorrichtungen ist, dass diese in Abhängigkeit von der parasitären Kapazität der Gleichspannungsseite und der Schalt- oder Netzfrequenz Ableitströme erzeugen können, die z.B. die Funktion von Fehlerstromschutzeinrichtungen beeinträchtigen können. Für die Verwendung an Drehstromnetzen sind zudem mehrstufige Ladewandler üblich, die für die mehrstufige Umwandlung entsprechend aufwändig sind.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein trafoloses Kopplungsmittel vorzuschlagen, mit dem ein Gleichstromnetz mit unterschiedlichen Stromnetzen gekoppelt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorrichtung einen nicht-invertierenden Gleichstromwandler und einen invertierenden Gleichstromwandler jeweils mit einem ersten Ein- und/oder Ausgang und einem zweiten Ein- und/oder Ausgang aufweist, wobei der erste Ein- und/oder Ausgang des ersten Gleichstromwandlers mit einem ersten Stromrichterventil zu einer ersten Serienschaltung in Serie geschaltet ist und der ersten Ein- und/oder Ausgang des zweiten Gleichstromwandlers mit einem zweiten Stromrichterventil zu einer zweiten Serienschaltung in Serie geschaltet ist, und wobei die erste und die zweite Serienschaltung parallel geschaltet sind und die zweiten Ein- und/oder Ausgänge der Gleichstromwandler parallel geschaltet sind. Die Anschlüsse der Parallelschaltung der Serienschaltungen sind mit einem ersten Ein- und/oder Ausgang der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden und die Anschlüsse der Parallelschaltung der zweiten Ein- und/oder Ausgänge der Gleichspannungswandler sind mit einem zweiten Ein- und/oder Ausgang der Vorrichtung verbunden.
Mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, Wechselströme ohne Verwendung eines Transformators in Gleichströme zu wandeln. Ableitströme, wie sie bei Verwendung herkömmlicher Wandlerschaltungen bei der Anwendung an Fahrzeugbordnetzen erzeugt würden, können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung vermieden werden. Das ist insbesondere deshalb möglich, weil ein Anschluss eines ersten Ein- und/oder Ausgangs eines der beiden Gleichspannungswandler, vorzugsweise des nicht-invertierenden Gleichspannungswandlers, oder des ersten Ein- und/oder Ausgangs der Vorrichtung direkt oder indirekt unter Zwischenschaltung von Schaltern oder Sicherungen mit einem Anschluss des zweiten Ein- und/oder Ausgangs desselben Gleichspannungswandlers oder des zweiten Ein- und/oder Ausgangs der Vorrichtung verbunden ist. Da Ableitströme reduziert werden können, können Fehlerstromschutzeinrichtungen zum Schutz von Leben und Sachen eingesetzt werden.
Unter anderem um Bauvolumen und Gewicht zu sparen, können der erste Gleichstromwandler und der zweite Gleichstromwandler eine gemeinsame Spule bzw. Drossel aufweisen. Die beiden Gleichstromwandler können auch gemeinsame Schalter aufweisen.
Die Gleichstromwandler können Buck-Wandler, Boost-Wandler und/oder Buck-Boost-Wandler sein. Es kann sich um Vier-Quadranten-Steller handeln. Die Gleichspannungswandler können also bidirektionale Gleichspannungswandler sein.
Dann ist von Vorteil, wenn das erste Stromrichterventil und/oder das zweite Stromrichterventil bidirektionale Stromrichterventile sind. Soll nur Leistung vom ersten Ein- und/oder Ausgang zum zweiten Ein- und/oder Ausgang übertragen werden, sind unidirektionale Stromrichterventile ausreichend, zum Beispiel Dioden, die Einweggleichrichter bilden.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann ein Filter zum Filtern von Stromrippeln auf der zweiten Seite der Gleichstromwandler aufweisen. Das Filter kann ein aktives Filter sein. Das Filter kann so entworfen sein, dass es ein Frequenzband im Bereich der Frequenz der Grundschwingung eines an den ersten Ein- und/oder Ausgang anschließbaren Wechselstromnetzes und die Frequenzen der Harmonischen der Grundschwingung sperrt. Das Filter kann einen Speicherkondensator und kann zusätzlich einen oder mehrere Filterkondensatoren und Filterspulen aufweisen, die in bekannter Art zu einem Filter zusammengesetzt sind. Das Filter kann einen Schalter umfassen, der das Filter mit dem zweiten Anschluss der ersten Seite des nicht-invertierenden Gleichstromwandlers bzw. mit dem Anschluss des ersten Ein- und/oder Ausgangs für den Neutralleiter verbindet oder von diesem Anschluss trennt.
Eine erfindungsgemäße Anordnung zum Koppeln eines Gleichstromnetzes mit einem Mehrphasenwechselstromnetz kann wenigstens zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen aufweisen.
Die ersten Ein- und/oder Ausgänge der Vorrichtungen einer erfindungsgemäßen Anordnung können einen ersten Anschluss zur Verbindung mit je einem Außenleiter des Mehrphasenwechselstromnetzes aufweisen, während ein zweiter Anschluss jedes ersten Ein- und/oder Ausgangs mit einem Neutralleiter des Mehrphasenwechselstromnetzes verbunden ist. Die zweiten Ein- und/oder Ausgänge der Vorrichtungen können parallel geschaltet sein.
Spulen der Gleichspannungswandler der Vorrichtungen einer Anordnung können magnetisch gekoppelt sein.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:

1 ein vereinfachtes Prinzipschaltbild einer ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2, 2a, 2b vereinfachte Schaltbilder verschiedener erster Vorrichtungen einschließlich einer vereinfachten Darstellung der inneren Struktur der verwendeten Gleichstromwandler,
3 ein vereinfachtes Prinzipschaltbild einer zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
4, 4a, 4b vereinfachte Schaltbilder verschiedener zweiter Vorrichtungen einschließlich einer vereinfachten Darstellung der inneren Struktur der verwendeten Gleichstromwandler,
5 ein vereinfachtes Prinzipschaltbild einer Anordnung zum Betreiben an einem Dreiphasenwechselstromnetz,
6 vereinfachtes Schaltbild eines Moduls einer Anordnung einschließlich einer vereinfachten Darstellung der inneren Struktur der verwendeten Gleichstromwandler mit einem aktiven Filter,
7a bis d Beispiele für eine mit konkreten Bauteilen realisierte Schaltung der in 4a dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung

Bei der Erfindung handelt es sich um eine transformatorlose einstufige Vorrichtung zum Koppeln von Stromnetzen, mit der es möglich ist, Energie vorzugsweise zwischen einem Wechselstrom- bzw. Drehstromnetz und einem Gleichstromnetz zu übertragen. Das Gleichstromnetz kann eine aufladbare Batterie umfassen. Bei dem Gleichstromnetz kann es sich um ein Fahrzeugbordnetz handeln, zum Beispiel ein Fahrzeugbordnetz eines Elektrofahrzeugs. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine Ladevorrichtung für die Batterie des Elektrofahrzeugs darstellen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen ersten Einweggleichrichter R1 als erstes Stromrichterventil, einen ersten, nicht-invertierenden Gleichstromwandler B1, einen zweiten Einweggleichrichter R2 als zweites Stromrichterventil und einen zweiten, invertierenden Gleichstromwandler B2 auf.
Der erste Einweggleichrichter R1 ist mit einem Anschluss für positives Potential einer ersten Seite des ersten Gleichstromwandlers B1 und mit einem Außenleiteranschluss L1 der Vorrichtung zur Verbindung mit einem Außenleiter eines Einphasenwechselstromnetzes verbunden. Ein Anschluss für negatives Potential der ersten Seite des ersten Gleichstromwandlers B1 ist mit einem Anschluss N der Vorrichtung zur Verbindung mit einem Neutralleiter des Einphasenwechselstromnetzes verbunden.
Der zweite Einweggleichrichter R2 ist mit einem Anschluss für negatives Potential einer ersten Seite des zweiten Gleichstromwandlers B2 und mit dem Außenleiteranschluss L1 verbunden. Ein Anschluss für positives Potential der ersten Seite des zweiten Gleichstromwandlers B2 ist mit dem Anschluss N zur Verbindung mit dem Neutralleiter des Einphasenwechselstromnetzes verbunden.
Die Anschlüsse L1, N bilden einen ersten Ein- und/oder Ausgang der Vorrichtung.
Ein Anschluss für positives Potential einer zweiten Seite des ersten Gleichstromwandlers B1 und ein Anschluss für positives Potential einer zweiten Seite des zweiten Gleichstromwandlers sind miteinander verbunden und zu einem ersten Anschluss DC1 der Vorrichtung für das Gleichstromnetz geführt. Ebenso sind ein Anschluss für negatives Potential einer zweiten Seite des ersten Gleichstromwandlers B1 und ein Anschluss für negatives Potential eines zweiten Gleichstromwandlers miteinander verbunden und zu einem zweiten Anschluss DC2 der Vorrichtung für das Gleichstromnetz geführt.
Die Anschlüsse DC1, DC2 bilden einen zweiten Ein- und/oder Ausgang der Vorrichtung.
Bei dem ersten Gleichstromwandler B1 kann es sich um einen Boost-, Buck-, oder Buck-Boost-Wandler handeln. Bei dem zweiten Gleichstromwandler B2 kann es sich um einen Buck-Boost-Wandler handeln.
Der erste Gleichstromwandler B1 kann als Boost-Wandler oder als Buck-Wandler in Halbbrückentopologie oder als Buck-Boost-Wandler in Vollbrückentopologie ausgeführt sein. Der zweiten Gleichstromwandler B2 ist vorzugsweise als invertierender Buck-Boost-Wandler in Halbbrückentopologie ausgeführt.
Die Gleichstromwandler B1, B2 können in bekannter Weise bidirektional arbeiten, d.h. Energie entweder von der ersten Seite auf die zweite Seite übertragen oder umgekehrt. Dafür werden die Einweggleichrichter durch steuerbare Schaltelemente realisiert. Somit kann die Schaltung neben der Versorgung einer Batterie des Gleichstromnetzes aus dem Gleich-, Einphasenwechsel- bzw. Mehrphasenwechselstromnetz auch die Rückspeisung aus der Batterie in das Gleich-, Einphasenwechsel- bzw. Mehrphasenwechselstromnetz realisieren oder Blindleistung für das Wechselstrom- bzw. Mehrphasenwechselstromnetz bereitstellen.
Die in 1, 2, 2a, 2b, 3, 4a, 4b, 5 dargestellten Vorrichtungen können Ladegeräte z.B. für die Ladung einer Fahrzeugbatterie im Spannungsbereich bis ca. 500V aus einer Netzwechselspannung von z.B. 110V oder 230V sein, die an die Anschlüsse L1, N angeschlossen ist. Die Anschlüsse DC, D2 der Vorrichtung können zur Fahrzeugbatterie führen. In vorteilhaften Varianten, wie sie in den 3, 4, 4a, 4b und 5 dargestellt ist, werden die in den Gleichspannungswandlern B1, B2 vorgesehenen Speicherdrosseln L und ein oder mehrere Schalterelemente der Gleichspannungswandler B1, B2 für beide Gleichspannungswandler B1, B2 gemeinsam verwendet, um zum Beispiel Aufwand, Bauraum und Gewicht der separaten Drosseln zu sparen.
Eine Halbwelle einer Wechselspannung, die an die Anschlüsse L1, N für den Außenleiter und den Neutralleiter ansteht, wird über den ersten Einweggleichrichter R1 zum ersten Gleichstromwandler B1 geführt und dort in eine betragsmäßig höhere, niedere oder gleiche Spannung der gleichen Polarität gewandelt, um dann zu den Anschlüssen DC1, DC2 geführt zu werden.
Die andere Halbwelle der Wechselspannung, an die die Anschlüsse L1, N für den Außenleiter und den Neutralleiter ansteht, wird über den zweiten Einweggleichrichter R2 zum zweiten Gleichstromwandler B2 geführt und dort in eine betragsmäßig höhere, niedere oder gleiche Spannung entgegengesetzter Polarität gewandelt, um dann zu den Anschlüssen DC1, DC2 geführt zu werden.
Für einen Betrieb als Inverter für die Speisung des an die Anschlüsse L1 und N angeschlossenen Wechselstromnetzes aus dem an die Anschlüsse DC1 und DC2 angeschlossenen Gleichstromnetzes, könne die Gleichrichter R1 und R2 steuerbar ausgelegt sein, so dass sie bei Ansteuerung Strom entgegen ihrer Gleichrichter-Richtung durchlassen.
Im Betrieb als Gleichrichter, mit einer Eingangswechselspannung an den Anschlüssen L1, N werden die Gleichstromwandler B1, B2 vorzugsweise so geregelt, dass die Ausgangsgleichspannung an den Anschlüssen DC1, DC2 weitgehend konstant ist und der Stromverlauf im Anschluss L1 dem Verlauf der Wechselspannung an den Anschluss L1 weitgehend zeitgleich folgt. Ebenso können die Gleichspannungswandler B1, B2 so geregelt werden, dass der Stromverlauf im Anschluss DC1 dem Quadrat der Wechselspannung am Anschluss L1 weitgehend zeitgleich folgt. Dadurch wird der Leistungsfaktor nahezu 1, was üblicherweise eine wichtige Anforderung für die Ankopplung von Verbrauchern hoher Leistung an Wechselspannungs-Versorgungsnetze ist.
Im Inverterbetrieb mit einer Eingangsgleichspannung an den Anschlüssen DC1, DC2 werden die Gleichspannungswandler B1 und B2 in vorteilhafter Weise so geregelt, dass der zeitliche Verlauf des Ausgangswechselstroms über die Anschlüsse L1, N im Wesentlichen der Wechselspannung an den Anschlüssen L1, N folgt. Abweichungen davon, z.B. in Form von Phasenverschiebungen oder Betragsverlaufsabweichungen z.B. zur Realisierung von Netzdienstleistungen wie insbesondere Blindleistungseinspeisung, können in der Regelung der Gleichspannungswandler B1, B2 realisiert werden. Die Gleichspannungswandler B1, B2 erzeugen den Strom dabei jeweils für eine der Halbwellen des Wechselstromes.
Der Neutralleiter N und der zweite Anschluss DC2 können im Ladegerät miteinander verbunden sein (siehe 2, 2a, 2b, 4, 4a, 4b und 5). Grundsätzlich können bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung der Anschluss der Vorrichtung für den Neutralleiter N des Einphasenwechsel- bzw. Mehrphasenwechselstromsystems direkt oder über Sicherungs- und Trenn/Schaltelemente an einen Anschluss der Vorrichtung für ein Potential (z.B. an den negativen Pol) des Gleichstromnetzes angeschlossen sein.
Die 2 zeigt eine Variante mit einem nichtinvertierendem Boost-Wandler B1 und einem invertierenden Buck-Boost-Wandler B2 für die Energieübertragungsrichtung von den Anschlüssen L1, N zu den Anschlüssen DC1, DC2 für Anwendungen mit höherer Spannung an DC1, DC2 als dem Maximalwert (z.B. dem Scheitelwert bei einer Wechselspannung) der Spannung an den Anschlüssen L1, N. Dieser Fall kann z.B. beim Laden einer Elektrofahrzeugbatterie mit 250-500V Gleichspannung an Wechselspannungsnetzen mit 110V oder beim Laden einer Elektrofahrzeugbatterie mit 400-900V Gleichspannung an Wechselspannungsnetzen mit 230V oder entsprechenden Drehstromnetzen eintreten. Bei der Variante nach 2 sind beispielhaft zwei getrennte Drosseln verwendet. Die Schalter Q2 und/oder Q6 können passive Gleichrichter sein und insbesondere durch Dioden realisiert sein. Die Drosseln L können durch eine gemeinsam genutzte Drossel ersetzt sein, die für den invertierenden und den nichtinvertierenden Wandler gemeinsam genutzt wird. Diese Variante ist in 4 dargestellt.
2a zeigt eine Variante mit einem nichtinvertierendem Buck-Boost Wandler und einem invertierenden Buck-Boost-Wandler für die Energieübertragungsrichtung von den Anschlüssen L1, N zu den Anschlüssen DC1, DC2 der Vorrichtung für Anwendungen mit zeitweise geringerer und zeitweise höherer Spannung an den Anschlüssen DC1, DC2 als dem Maximalwert (z.B. dem Scheitelwert an den Anschlüssen L1, N) der Spannung an den Anschlüssen L1, N, z.B. zum Laden einer Elektrofahrzeugbatterie mit 200 bis 500V Gleichspannung an Wechselspannungsnetzen mit 230V oder entsprechenden Drehstromnetzen. Auch hier werden beispielhaft zwei getrennte Drosseln verwendet. Den allgemeinen Fall der praktischen Realisierung der gemeinsamen Verwendung der beiden Speicherdrosseln für einen nichtinvertierenden Buck-Boost Wandler und einen invertierenden Buck-Boost-Wandler für die Energieübertragungsrichtung von den Anschlüssen L1, N zu den Anschlüssen DC1, DC2 zeigt 4a. Dies ist die bevorzugte Variante an Wechselstrom- bzw. Drehstromnetzen mit ca. 230V Leiterspannung und Elektrofahrzeug-Hochvolt-Gleichspannungsbordnetzen mit ca. 250 bis 500V.
2b zeigt eine Variante mit einem nichtinvertierendem Buck Wandler und einem invertierenden Buck-Boost-Wandler für die Energieübertragungsrichtung von den Anschlüssen L1, N zu den Anschlüssen DC1, DC2 für Anwendungen mit geringerer Spannung an den Anschlüssen DC1, DC2 als dem Maximalwert (z.B. dem Scheitelwert an den Anschlüssen L1, N) der Spannung an den Anschlüssen L1, N, z.B. zum Laden einer Batterie mit 12 bis 48V Gleichspannung an Wechselspannungsnetzen mit 230V. Auch hier werden beispielhaft zwei getrennte Drosseln verwendet (2b) bzw. alternativ die Drosselfunktion in einem Bauteil zusammengefasst (4b). Hier ist allerdings zu beachten, dass in der positiven Halbwelle mittels R1, Q3 und Q4 nur ein Ladestrom erzeugt werden kann, solange die Eingangsspannung größer als die Batteriespannung ist.
Die Erfindung kann auch dazu genutzt werden, ein Mehrphasenwechselstromnetz und ein Gleichstromnetz zu koppeln. Für die Verwendung bei z.B. dreiphasigen Wechselspannungsnetzen werden drei erfindungsgemäße Vorrichtungen als Module aus erstem Einweggleichrichter R1 und nichtinvertierendem Gleichstromwandler B1 und gegensinnigem zweitem Einweggleichrichter R2 und invertierendem Gleichstromwandler B2 in einer erfindungsgemäßen Anordnung nach 5 eingesetzt. D.h., erfindungsgemäße Vorrichtungen werden als Module für je eine Phase verwendet und an ihren Gleichspannungsanschlüssen miteinander verbunden. Die Speicherdrosseln L und ein oder mehrere Schalterelemente jedes Moduls sind vorteilhafterweise auch dann gemeinsam verwendet. Darüber hinaus können dann auch die Speicherdrosseln L der Phasen untereinander magnetisch gekoppelt werden, insbesondere um das Bauvolumen weiter zu verringern.
Bei mehrphasiger Ausführung können eine oder zwei der Module zu einem aktiven Filter F vorrangig für Frequenzen im Bereich der Eingangs-Wechselspannungsfrequenz und deren Harmonischer erweitert werden, indem ein passives Rippelstromfilter mit mindestens einem Filterkondensator mittels mindestens eines steuerbaren Schaltelementes Q7 an die Phasenschaltung angeschaltet wird, und diese als bidirektionaler DC/DC Wandler betrieben wird. Es kann auch ein zusätzliches aktives Filter vorgesehen werden, um die Filterleistung zu erhöhen.
Eine Realisierung eines Rippelstromfilters in einem Wandlermodul mit nichtinvertierendem und invertierendem Buck-Boost Wandler zeigen die 6 und 7d. Falls ein solches Modul nicht an einen Außenleiter eines Wechselstromnetzes angeschlossen werden soll, können die dafür erforderlichen Bauteile des invertierenden Boost-Wandlers und dessen Gleichrichters, Q5 und R2, die Bauteile des Buck Wandlers Q3, Q4 und der Gleichrichter R1 sowie die zugeordneten Kondensatoren, entfallen.
Der Kondensator Cs ist ein Speicherkondensator, der im Takt der Netzfrequenz mittels eines aus Q1 und Q2 gebildeten Halbbrückenwandlers im Buckbetrieb über die Anschlüsse DC1, DC2 aufgeladen wird bzw. im Boostbetrieb über die Anschlüsse DC1, DC2 entladen wird, um die Spannung an den Anschlüssen DC1, DC1 zu stabilisieren. L_F bzw.C_F bilden ein Filter für die Schaltfrequenz für C_S .
Es ist möglich, dass über den Anschluss N in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung der Neutralleiter eines Eingangswechselspannungsnetzes in die Vorrichtung geführt und am Nullpunkt der Schaltungen der Gleichspannungswandler B1, B2 angeschlossen ist. Alternativ kann auch im Gerät ein Nullpunkt erzeugt werden, z.B. durch eine Sternschaltung mit Kondensatoren, wobei jeweils mindestens ein erster Kondensatoranschluss an einem der Außenleiteranschlüsse L1, L2, L3 und zweite Kondensatoranschlüsse miteinander verbunden und ggf. am Neutralleiteranschluss N angeschlossen sind.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet transformatorlos und ist dadurch und durch die einstufige Energiewandlung besonders einfach und damit kompakt und kostengünstig, und erlaubt dennoch vielfältige Funktionen wie Leistungsfaktorkorrektur, Netzrückspeisung, Blindleistungseinspeisung u. dgl. Weiterhin vermeidet sie Ableitströme durch das konstante elektrische Potenzial der zweiten Seite in Bezug auf den Neutralleiter bzw. das Erdpotential der ersten Seite. Dadurch ermöglicht die Erfindung einerseits ein hohes Maß an elektrischer Sicherheit, z.B. indem Fehlerstromdetektoren nicht durch Ableitströme gestört werden, und somit auch bereits sehr niedrige Ableitströme sicher detektieren können. Außerdem ist sie dadurch auch für mehrphasige, insbesondere Drehstromsysteme auf der ersten Seite geeignet. Es können auch zwei Gleichstromnetze an die Vorrichtung angeschlossen werden, zum Beispiel um ein anderes Fahrzeug mittels Gleichstrom zu laden oder um ein Gleichstrominselnetz zu versorgen.
Die für die Gleichstromwandler B1, B2 verwendeten gesteuerten Schaltelemente können Halbleiterschalter sein, die für eine Stromrichtung unabhängig von ihrer Ansteuerung durchlassfähig sein können, also eine Diodenfunktion integriert haben können. Sie werden z.B. durch MOSFETs, Thyristoren oder andere steuerbare Halbleiterschaltelementen realisiert, oder als Kombinationen aus diesen, z.B. durch Reihenschaltungen oder Parallelschaltungen aus gleichartigen oder verschiedenartigen Schaltelementen, die gleichsinnig oder gegensinnig verbunden sind. Beispiele dafür sind antiseriell geschaltete MOSFETs, oder gleichsinnig parallel geschaltete MOSFETs, IGBTs und sogenannte Wide-Bandgap-Bauelemente wie Gallium-Nitrid- oder Siliziumkarbid-Bauteile.
Ein Beispiel für eine mit konkreten Bauteilen realisierte Schaltung des in 4a gezeigten Wandlers für bidirektionalen Betrieb mit Si-MOSFETs zeigt 7a; ein Beispiel für unidirektionalen Betrieb mit vereinfachter Bestückung durch Dioden zeigt 7b. Hier wurde ein Schaltelement Q6 antiseriell zum Schaltelement Q1 hinzugefügt, um den Strom in diesem Zweig bidirektional sperren zu können. Die Reihenfolge der Schaltelemente Q1 und Q6 ist auch umgekehrt wählbar.
Das Schaltelement Q6 kann dann auch durch eine Diode ersetzt werden, wie in Bild 7c gezeigt ist. Soll eine solche Schaltung wahlweise auch als aktives Filter für die Spannung an den Anschlüssen DC, DC2 eingesetzt werden, wird dies mittels Ankopplung eines Speicherelementes, insbesondere eines Speicherkondensators C_S direkt oder mittels eines Filters für die Schaltfrequenz, z.B. aus einer Drossel L_F und einem Kondensator C_F . realisiert. Dafür werden keine Dioden D2, D3 im Buck-Wandlerzweig eingesetzt, sondern steuerbare Schaltelemente Q2, Q6 (Bild 7d). Der Filterschalter Q7 kann ein Relais, oder ein steuerbares Halbleiterschaltelement sein.
Die Stabilisierung und Filterung der Halbbrückenspannungen wird in üblicher Weise durch Kondensatoren über jede Halbbrücke realisiert.
Die Gleichrichter R1, R2 können zur Verringerung der Gesamtverluste oder um auch eine Energieübertragung von den Anschlüssen DC1, DC2 zu den Anschlüssen L1, N zu ermöglichen, als gesteuerte, sogenannte (netz)synchrone Gleichrichter, z.B. mittels MOSFET, Thyristoren oder sonstigen steuerbaren Schaltelementen aufgebaut sein. Für die Ansteuerung von Steuerelektroden der Schaltelemente ist eine Steuerschaltung vorgesehen, die nicht dargestellt wurde.
Die Schaltung kann in einem Fahrzeug, einem Fluggerät oder einem Schiff, verbaut sein, oder in einer ortsfesten oder mobilen Ladeeinrichtung für elektrische Speicher verwendet werden.
Die Ansteuerung der steuerbaren Halbleiterschalter erfolgt je nach Betriebszustand und Schaltelement mit einer Schaltfrequenz wie nachfolgend beschrieben simultan zur Wechselstromfrequenz an den Anschlüssen L1, N oder mit einer Schaltfrequenz, d.h. einer Frequenz, die in einer Steuereinrichtung erzeugt wird und die deutlich über der Wechselstromfrequenz, z.B. im kHz-Bereich oder darüber liegt. Dies kann eine fest eingestellte Frequenz sein, oder die Frequenz wird in Abhängigkeit von der Polarität und dem Betrag der Spannung an den Anschlüssen L1, N oder dem Strom durch L1 bzw. DC1 in bekannter Weise so eingestellt bzw. eingeregelt, dass sich eine Betriebsweise mit kontinuierlichem oder lückendem Strom oder mit Stromnulldurchgang ergibt. Für den Fall, dass an den Anschlüssen L1, N eine Gleichspannung anliegt oder erzeugt werden soll, ist die Wechselstromfrequenz 0 und es wird je nach erforderlicher Polarität der jeweilige Schaltzustand für die positive oder negative Wechselspannungshalbschwingung eingestellt.
Das Tastverhältnis an den Steuerelektroden der Schaltelemente, die mit Schaltfrequenz gesteuert werden, wird dabei mittels der Steuereinrichtung so eingestellt oder geregelt, dass eine Ausgangsgröße, z.B. der Eingangs- oder Ausgangsstrom, oder die Übertragungsleistung, auf einen Zielwert eingestellt wird. Insbesondere kann der Wechselstrom mit der Netzfrequenz synchron zur Wechselspannung eingeregelt werden, so dass sich ein hoher Leistungsfaktor für den Wechselstromnetzanschluss ergibt. Über längere Zeiträume, z.B. über mehrere Wechselstromschwingungen hinweg, wird der Ausgangsstrom so eingeregelt, dass die Batteriespannung und der Wechselstrom, Gleichstrom u. dgl. die jeweils zulässigen Grenzwerte nicht verletzen.
Die Ansteuerung ist beispielhaft und zunächst für eine Energieübertagung von den Anschlüssen L1, N zu den Anschlüssen DC1, DC2 für 6 dargestellt. Dabei kann der Betrag der Scheitelspannung der Wechselspannung an den Anschlüssen L1, N größer, kleiner oder gleich der Gleichspannung an den Anschlüssen DC1, DC2 sein.
Während einer negativen Halbschwingung der Wechselspannung arbeitet der invertierende Boost-Wandler.
Während einer positiven Halbwelle der Wechselspannung arbeitet der nicht-invertierende Gleichspannungswandler. Ist während der positiven Halbwelle die Wechselspannung kleiner als die Gleichspannung, arbeitet der nicht-invertierende Gleichspannungswandler im Boost-Betrieb (Zeitraum 1). Wird während der positiven Halbwelle die Wechselspannung größer als die Gleichspannung, arbeitet der Wandler im Buck-Betrieb (Zeitraum 2). Sinkt dann die Augenblicksspannung während der positiven Halbwelle wieder und ist wieder kleiner als die Gleichspannung, arbeitet der Wandler B1 bis zum Erreichen der Augenblicksspannung 0 (Zeitraum 3) erneut im Boost-Betrieb.
Das funktioniert im Detail wie folgt:

Für die Energieübertagung von den Anschlüssen L1, N zu den Anschlüssen DC1, DC2 wird der Schalter Q1 bei der positiven Halbwelle der Wechselspannung an den Anschlüssen L1, N, wenn diese kleiner ist als die Spannung an den Anschlüssen DC1, DC2 (Zeitraum 1, Zeitraum 3), mit der Schaltfrequenz gesteuert. Der Schalter Q2 wird zum Schalter Q1 invertiert angesteuert, wobei im Schaltübergang zusätzlich eine kurze Totzeit eingehalten werden kann, in der die Schalter Q1 und Q2 ausgeschaltet sind. Die Schalter Q1 und Q2 arbeiten somit als Boost-Wandler zum Übertragen von Leistung von den Anschlüssen L1, N zu den Anschlüssen DC1, DC2. Der Schalter Q4 ist dabei eingeschaltet, während die Schalter Q3 und Q5 ausgeschaltet sind.

Wenn die Wechselspannung an den Anschlüssen L1, N dagegen größer ist als die Spannung an den Anschlüssen DC1, DC2 (Zeitraum 2), wird der Schalter Q4 mit der Schaltfrequenz gesteuert. Der Schalter Q3 wird zum Schalter Q4 invertiert angesteuert, wobei im Schaltübergang wiederum zusätzlich eine kurze Totzeit eingehalten werden kann. Die Schalter Q3 und Q4 arbeiten somit als Buck-Wandler zwischen den Anschlüssen L1, N und den Anschlüssen DC1, DC2. Der Schalter Q2 ist dabei eingeschaltet. Der Schalter Q1 wie auch der Schalter Q5 sind ausgeschaltet.
In der negativen Halbwelle der Wechselspannung an den Anschlüssen L1, N werden die Schalter Q5 und Q2 invertiert mit der Schaltfrequenz angesteuert. Der Schalter Q3 ist eingeschaltet und die Schalter Q1 und Q4 sind ausgeschaltet. Die Schalter Q5 und Q2 arbeiten somit als invertierender Boost-Wandler von den Anschlüssen L1, N zu den Anschlüssen DC1, DC2. Die Gleichrichter R1 und R2 schalten mit der Wechselstromfrequenz.
Für die Energieübertragung in der entgegengesetzten Richtung von den Anschlüssen DC1, DC2 zu den Anschlüssen L1, N müssen die Gleichrichter R1, R2 als gesteuerte Schaltelemente, z.B. mittels MOSFET Transistoren, Thyristoren oder sonstigen steuerbaren Schaltelementen aufgebaut sein. Bei einer positiven Halbwelle der Wechselspannung an den Anschlüssen L1, N ist der als gesteuertes Schaltelement aufgebaute Gleichrichter R1 eingeschaltet und der ebenfalls als gesteuertes Schaltelement aufgebaute Gleichrichter R2 ist ausgeschaltet. Bei einer negativen Halbwelle ist es umgekehrt.
Wenn die Wechselspannung an den Anschlüssen L1, N kleiner ist als die Spannung an den Anschlüssen DC1, DC2, werden die Schalter Q1 und Q2 als Buck-Wandler von den Anschlüssen DC1, DC2 zu den Anschlüssen L, N mit der Schaltfrequenz zueinander invers, ggf. mit einer kurzen Totzeit gesteuert. Der Schalter Q4 ist dabei eingeschaltet. Der Schalter Q3 wie auch der Schalter Q5 ist ausgeschaltet.
Wenn die Wechselspannung an den Anschlüssen L1, N größer ist als die Spannung an den Anschlüssen DC1, DC2, wird der Schalter Q3 mit der Schaltfrequenz gesteuert. Der Schalter Q4 wird zum Schalter Q3 invertiert angesteuert, wobei im Schaltübergang wiederum zusätzlich eine kurze Totzeit eingehalten werden kann. Die Schalter Q3 und Q4 arbeiten somit als Boost-Wandler von den Anschlüssen DC1, DC2 zu den Anschlüssen L1, N. Der Schalter Q2 ist dabei eingeschaltet. Der Schalter Q3 wie auch der Schalter Q5 sind ausgeschaltet.
In der negativen Halbwelle der Wechselspannung an den Anschlüssen L1, N wird das den Gleichrichter R2 bildende Schaltelement eingeschaltet. Die Schalter Q5 und Q2 werden invertiert mit der Schaltfrequenz angesteuert. Der Schalter Q3 ist eingeschaltet und die Schalter Q1 und Q4 sind ausgeschaltet. Die Schalter Q5 und Q2 arbeiten somit als Buck-Wandler zur Leistungsübertragung von den Anschlüssen DC1, DC2 zu den Anschlüssen N, L1 (d.h. invertierend auf L1, N).
Die die Gleichrichter R1 und R2 bildenden steuerbaren Schaltelemente werden wechselweise eingeschaltet. Sie schalten mit der Wechselstromfrequenz des Wechselstromnetzes, wenn dort eine Wechselspannung anliegt oder von der hier beschriebenen Einrichtung erzeugt werden soll. Wenn an den Anschlüssen L1, N eine Gleichspannung anliegt oder erzeugt werden soll, werden sie so angesteuert, dass die von der Einrichtung erzeugte Polarität der anliegenden oder geforderten Polarität entspricht.
Der Schalter Q7 des Filters F ist in allen diesen Fällen ausgeschaltet.
Wenn die Phasenschaltung dazu verwendet werden soll, die Spannung an den Anschlüssen DC1, DC2 im Zeitbereich zu stabilisieren, insbesondere z.B. gegen einen Spannungsrippel, der von der Batterieladung mit pulsierendem Strom aus einer oder mehreren anderen Phasenschaltungen herrührt, wird Der Schalter Q7 eingeschaltet. Die Schalter Q3, Q4 und Q5 werden ausgeschaltet.
Die Schalter Q1 und Q2 werden dann mit einer Schaltfrequenz zueinander invers angesteuert, so dass der Pufferkondensator durch Betreiben der Schalter Q1 und Q2 im Buck-Mode mit Leistung von den Anschlüssen DC1, DC2 aufgeladen wird, solange die Spannung an den Anschlüssen DC1, DC2 über einem vorgegebenen Wert liegt. Der Pufferkondensator wird durch Betreiben der Schalter Q1 und Q2 im Boost-Mode durch Leistungsübertragung zu den Anschlüssen DC1, DC2 entladen, solange die Spannung an den Anschlüssen DC1, DC2 unter einem vorgegebenen Wert liegt. Der Betrag des Auf- bzw. Entladestromes wird dabei im Wesentlichen synchron zum Spannungsrippel an den Anschlüssen DC1, DC2 eingeregelt. Auf- und Entladung mittels Buck- oder Boostbetrieb sowie die Höhe des Filterstromes können auch aus anderen Größen wie den Eingangswechselspannungen L1 ...3 abgeleitet werden.
Die Höhe der jeweils verwendeten Schaltfrequenzen kann in Abhängigkeit vom Betriebszustand, d.h. z.B. den Spannungen, Strömen und der Polarität der Spannung an den Anschlüssen L1, N variiert werden, um die Stromwelligkeit bei der Schaltfrequenz, das Spektrum der ausgesendeten Störungen oder die Schaltverluste zu beeinflussen, so wie dies für Buck-Boost-Schaltungen bekannt ist.
Spannungs- und Strommesseinrichtungen an den Eingangs- und Ausgangsklemmen der Wandler sowie an der Drossel, sowie Temperatursensoren erzeugen für die Steuer- bzw. Regeleinrichtung erforderliche Signale zur Einstellung der schaltfrequenten Steuersignale, d.h. deren Frequenz, Modulation und Totzeiten. Die Messeinrichtungen und Sensoren sind nicht dargestellt.
Die Richtung der Energieübertragung wird so gesteuert, dass sie für halbe bzw. ganze Perioden der Eingangswechselspannung konstant bleibt, um ein an die Anschlüsse DC1, DC2 angeschlossenes Gleichstromnetz zu speisen bzw. einen dort angeschlossenen Speicher zu laden oder um an der den Anschlüssen L1, N angeschlossenen Verbraucher oder das dortige Netz zu speisen.
Die Richtung der Energieübertragung kann aber auch so gesteuert werden, dass sie während der Halbwellen phasenversetzt zu ihnen wechselt, um z.B. Blindleistung in bekannter Weise in die Wechselstromseite zu leiten, wenn dies durch eine übergeordnete Steuerungseinrichtung veranlasst wird.
Solche Kommandierungen der Richtung der Energieübertragung können durch Anforderung aus einer Kommunikation des Fahrzeuges, das eine hier beschriebene Ladeeinrichtung enthält, mit einem Netzbetreiber oder einer Netzregeleinrichtung erzeugt werden. Sie können auch zur Ladung eines an der Wechselstromseite angeschlossenen Verbrauchers oder eines dort mittels Gleich- oder Wechselspannung zu ladenden anderen Fahrzeuges bzw. dessen Energiespeichers generiert werden.
Bezugszeichenliste

B1: nicht-invertierenden Gleichstromwandler
B2: invertierenden Gleichstromwandler
R1: erstes Stromrichterventil
R2: zweites Stromrichterventil
L1, N: erster Ein- und/oder Ausgang
DC1, DC2: zweiter Ein- und/oder Ausgang
L: Gemeinsame Spule
F: Filter
L1, L2, L3: erste Anschlüsse von ersten Ein- und Ausgängen bei einem Mehrphasensystem
Q1 bis Q6: Schalter der Gleichstromwandler
D2, D3: Dioden der Gleichstromwandler
Q7: Schalter der Filterschaltung
C_S: Speicherkondensator der Filterschaltung
L_F, C_F: Bauelemente des Filters

Claims

Vorrichtung zum Koppeln von Stromnetzen, insbesondere eines Gleichstromnetzes, zum Beispiel einem Kraftfahrzeugbordnetz, mit einem Einphasenwechselstromnetz oder einem weiteren Gleichstromnetz, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen nicht-invertierenden Gleichstromwandler (B1) und einen invertierenden Gleichstromwandler (B2) jeweils mit einem ersten Ein- und/oder Ausgang und einem zweiten Ein- und/oder Ausgang aufweist, wobei der erste Ein- und/oder Ausgang des ersten Gleichstromwandlers mit einem ersten Stromrichterventil (R1) zu einer ersten Serienschaltung in Serie geschaltet ist und der erste Ein- und/oder Ausgang des zweiten Gleichstromwandlers mit einem zweiten Stromrichterventil (R2) zu einer zweiten Serienschaltung in Serie geschaltet ist, wobei die erste und die zweite Serienschaltung parallel geschaltet sind und die zweiten Ein- und/oder Ausgänge der Gleichstromwandler parallel geschaltet sind, und wobei die Anschlüsse der Parallelschaltung der Serienschaltungen mit einem ersten Ein- und/oder Ausgang (L1, N) der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden sind und die Anschlüsse der Parallelschaltung der zweiten Ein- und/oder Ausgänge der Gleichspannungswandler mit einem zweiten Ein- und/oder Ausgang (DC1, DC2) der Vorrichtung verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gleichstromwandler (B1) und der zweite Gleichstromwandler (B2) eine gemeinsame Spule (L) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gleichstromwandler (B1) und der zweite Gleichstromwandler (B2) gemeinsame Schalter aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichstromwandler (B1, B2) trafolose Buck-Wandler, Boost-Wandler und/oder Buck-Boost-Wandler sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Gleichspannungswandler (B1, B2) ein bidirektionaler Gleichspannungswandler ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschluss eines ersten Ein- und/oder Ausgangs eines der beiden Gleichspannungswandler (B1, B2), vorzugsweise des nicht-invertierenden Gleichspannungswandlers (B1) oder der Vorrichtung, direkt oder indirekt unter Zwischenschaltung von Schaltern oder Sicherungen mit einem Anschluss des zweiten Ein- und/oder Ausgangs des Gleichspannungswandlers oder der Vorrichtung verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stromrichterventil (R1) und/oder das zweite Stromrichterventil (R2) ein bidirektionales Stromrichterventil sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Filter (F) zum Filtern von Stromrippeln auf der zweiten Seite der Gleichstromwandler aufweist.
Anordnung zum Koppeln eines Gleichstromnetzes mit einem Mehrphasenwechselstromnetz, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung wenigstens zwei Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Ein- und/oder Ausgänge der Vorrichtungen einen ersten Anschluss (L1, L2, L3) zur Verbindung mit je einem Außenleiter des Mehrphasenwechselstromnetzes aufweisen, während die zweiten Anschlüsse (N) des ersten Ein- und/oder Ausgangs der Vorrichtungen mit einem Neutralleiter des Mehrphasenwechselstromnetzes verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Ein- und/oder Ausgänge (DC1, DC2) der Vorrichtungen parallel geschaltet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Spulen (L) der Gleichspannungswandler (B1, B2) der Vorrichtungen magnetisch gekoppelt sind.
Verfahren zum Koppeln von Stromnetzen, insbesondere eines Gleichstromnetzes, zum Beispiel eines Kraftfahrzeugbordnetzes, mit einem Einphasenwechselstromnetz, wobei das Einphasenwechselstromnetz an einen Eingang (L1, N) und das Gleichstromnetz an einen Ausgang (DC1, DC2) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass während einer positiven Halbwelle der am Eingang (L1, N) anliegenden Wechselspannung ein erster Einweggleichrichter (R1) und ein dem ersten Einweggleichrichter (R1) nachgeschalteter nicht-invertierender Gleichspannungswandler (B1) stromführend ist und dass während einer negativen Halbwelle der am Eingang (L1, N) anliegenden Wechselspannung ein zweiter Einweggleichrichter (R2) und ein dem zweiten Einweggleichrichter (R2) nachgeschalteter invertierender Gleichspannungswandler (B2) stromführend ist.
Schaltungsanordnung für eine Gleichspannungswandlerbaugruppe umfassend einen nicht-invertierenden Gleichspannungswandler (B1) und einen invertierenden Gleichspannungswandler (B2) die gemeinsame Bauelemente, insbesondere gemeinsame Stromrichterventile (Q1, Q2, Q3) und eine gemeinsame Speicherdrossel (L)aufweisen, mit einem ersten Ein- und Ausgang mit drei Anschlüssen, einen für ein erstes positives Potential, einen für neutrales Potential (N) und einen für negatives Potential, und mit einem zweiten Ein- und Ausgang mit zwei Anschlüssen, einen für ein zweites positives Potential (DC1) und einen für das neutrale Potential (DC2), wobei die Anschlüsse für das neutrale Potential miteinander verbunden sind.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (DC1) für das zweite positive Potential über ein erstes Stromrichterventil (Q1, D1) und ein zweites Stromrichterventil (Q2, D2) mit den Anschlüssen (N, DC2) für das neutrale Potential verbunden ist, dass der Anschluss für das erste positive Potential über ein drittes Stromrichterventil (Q3, D3) und ein viertes Stromrichterventil (Q4) mit den Anschlüssen für das neutrale Potential (N) verbunden ist, dass Knoten zwischen dem ersten und dem zweiten Stromrichterventil einerseits und dem dritten und vierten Stromrichterventil andererseits über die Speicherdrossel (L) miteinander verbunden sind und dass der Knoten zwischen dem ersten und dem zweiten Stromrichterventil über ein fünftes Stromrichterventil (Q5) mit dem Anschluss für das negative Potential verbunden ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Stromrichterventil (Q1) mittels eines in Reihe zu diesem geschalteten zweiten Stromrichterventil (Q6) oder einem Gleichrichterbauteil (D3) ergänzt ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung einen Kondensator (Cs) aufweist, der einerseits über einen Schalter (Q7) mit dem neutralen Potential und andererseits unmittelbar oder mittelbar über ein Filter (C_F, L_F)mit dem Knoten zwischen dem dritten und vierten Stromrichterventil (Q3, Q4) verbunden ist.