DE102018207192A1 - Multi-output rectifier and supply station for providing a multi-pole DC voltage network, in particular for a device for charging a battery - Google Patents

Multi-output rectifier and supply station for providing a multi-pole DC voltage network, in particular for a device for charging a battery Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes, insbesondere für eine Vorrichtung zum Laden einer Batterie. Die Versorgungsstation weist mindestens drei Ausgangspolen (a1 - a3) zum Bereitstellen des Gleichspannungsnetzes und einer Wandlereinrichtung (W), welche ausgangsseitig mit den mindestens drei Ausgangspolen (a1 - a3) verbunden ist, auf. Die Wandlereinrichtung (W) weist mindestens einen Gleichrichter (G), welcher eingangsseitig mit einem mehrphasigen Wechselspannungsnetz (N) verbindbar ist, und mindestens zwei Ausgangsanschlüsse (A1 - A3) aufweist, welche mit den mindestens drei Ausgangspolen (a1 - a3) der Wandlereinrichtung elektrisch verbunden sind, und mindestens eine elektrische Speichereinrichtung (S1, S2) aufweist, welche mit den mindestens zwei Ausgangsanschlüssen (A1 - A3) parallel verschaltet ist, auf.

Figure DE102018207192A1_0000
The present invention provides a supply station for providing a multi-pole DC voltage network, in particular for a device for charging a battery. The supply station has at least three output poles (a1-a3) for providing the DC voltage network and a converter device (W) which is connected on the output side to the at least three output poles (a1-a3). The converter device (W) has at least one rectifier (G) which can be connected on the input side to a polyphase alternating voltage network (N) and has at least two output connections (A1-A3) which are electrically connected to the at least three output poles (a1-a3) of the converter device are connected, and at least one electrical storage device (S1, S2), which is connected in parallel with the at least two output terminals (A1 - A3), on.
Figure DE102018207192A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Multioutput-Gleichrichter sowie eine Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes, insbesondere für eine Vorrichtung zum Laden einer Batterie.The present invention relates to a multi-output rectifier and a supply station for providing a multi-pole DC voltage network, in particular for a device for charging a battery.

Stand der TechnikState of the art

Obwohl auf beliebige Batterien anwendbar, werden die vorliegende Erfindung und die ihr zugrundeliegende Problematik anhand einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges erläutert.Although applicable to any batteries, the present invention and its underlying problem will be explained with reference to a battery of an electric motor vehicle.

Damit sich Elektrokraftfahrzeuge vom reinen Stadtfahrzeug hin zum Fahrzeug für alle Strecken und damit auch vom Zweitfahrzeug zum Erstfahrzeug entwickeln können, ist eine verlässliche und moderne Lade-Infrastruktur erforderlich. Je mehr Elektrokraftfahrzeuge im Verkehr sind, desto mehr Strom und Ladepunkte werden benötigt, um die Batterien aller dieser Elektrokraftfahrzeuge zu laden.In order for electric vehicles to be able to develop from the pure city vehicle to the vehicle for all routes and thus also from the second vehicle to the first vehicle, a reliable and modern charging infrastructure is required. The more electric vehicles are on the road, the more power and charging points are needed to charge the batteries of all these electric vehicles.

Die Fahrzeugbatterien von unterschiedlichen Elektrofahrzeugen unterscheiden sich technisch in vielen Punkten, unter anderem hinsichtlich Zellentypen, Spannungsniveau und Spannungsbereich. Zum wiederholten Aufladen dieser Batterie ist ein Ladegerät notwendig, welches bevorzugt im Fahrzeug integriert sein soll. Die Energieübertragung vom Kraftwerk zum Verbraucher erfolgt üblicherweise über ein Wechselspannungsnetz. Um nun einen Gleichspannungsspeicher, wie etwa eine Fahrzeugbatterie, über ein Wechselspannungsnetz aufladen zu können, muss die Spannungsform zunächst umgewandelt werden. Hierfür werden Gleichrichter, wie etwa in der WO 2012/038222 A2 beschrieben, verwendet.The vehicle batteries of different electric vehicles differ technically in many respects, among other things with regard to cell types, voltage level and voltage range. To recharge this battery, a charger is necessary, which should preferably be integrated in the vehicle. The energy transfer from the power plant to the consumer is usually carried out via an AC voltage network. In order to be able to charge a DC voltage storage, such as a vehicle battery, via an AC voltage network, the voltage form must first be converted. For this purpose, rectifiers, such as in the WO 2012/038222 A2 described, used.

Die minimale und maximale Ausgangsspannung eines Gleichrichters ist sowohl von der Amplitude der Wechselspannung als auch von dem Typ des verwendeten Gleichrichters abhängig. Falls das Spannungsniveau einer Fahrzeugbatterie nicht in den Ausgansspannungsbereich des Gleichrichters fällt, ist noch ein zusätzlicher Gleichspannungswandler erforderlich. Liegt der Ausgangsspannungsbereich des Gleichrichters über dem Spannungsniveau der Fahrzeugbatterie ist ein sogenannter Tiefsetzsteller erforderlich. Liegt der Ausgangsspannungsbereich des Gleichrichters unter dem Spannungsniveau der Fahrzeugbatterie ist ein sogenannter Hochsetzsteller erforderlich.The minimum and maximum output voltage of a rectifier depends on both the amplitude of the AC voltage and the type of rectifier used. If the voltage level of a vehicle battery does not fall within the output voltage range of the rectifier, an additional DC-DC converter is required. If the output voltage range of the rectifier is above the voltage level of the vehicle battery, a so-called step-down converter is required. If the output voltage range of the rectifier is below the voltage level of the vehicle battery, a so-called boost converter is required.

Da Gleichspannungswandler unter Umständen teuer in der Herstellung sind, ist es aus Kostengründen oft erwünscht, ein Ladegerät mit lediglich einem Typ von Gleichspannungswandler auszustatten. Dies hat jedoch zur Folge, dass ein Benutzer die Batterie seines Elektrokraftfahrzeuges an einer Ladestation eventuell nicht aufladen kann, da die Ausgangsspannung der Ladestation nicht mit dem Ladegerät der Fahrzeugbatterie kompatibel ist.Because DC-DC converters may be expensive to manufacture, it is often desirable for cost reasons to provide a charger with only one type of DC-DC converter. However, this has the consequence that a user may not be able to charge the battery of his electric motor vehicle at a charging station, since the output voltage of the charging station is not compatible with the charger of the vehicle battery.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft einen Multioutout-Gleichrichter gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 sowie eine Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes, insbesondere für eine Vorrichtung zum Laden einer Batterie, gemäß den unabhängigen Ansprüchen 3 und 7.The present invention provides a multi-output rectifier according to independent claim 1 and a supply station for providing a multi-pole DC voltage network, in particular for a device for charging a battery, according to the independent claims 3 and 7.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der Multioutput-Gleichrichter ermöglicht es, ein mehrphasiges Wechselspannungsnetz in ein mehrpoliges Gleichspannungsnetz umzuwandeln.The multi-output rectifier makes it possible to convert a multi-phase AC voltage network into a multi-pole DC voltage network.

Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, einen Aufbau eines Multioutput-Gleichrichters darzustellen. Der Multioutput-Gleichrichter weist mindestens zwei Eingangsanschlüssen zum Anschließen an ein Wechselspannungsnetz, einen Wandlerschaltkreis zum Wandeln einer Wechselspannung in eine Gleichspannung, einen ersten Ausgangsanschluss, einen zweiten Ausgangsanschluss und einen dritten Ausgangsanschluss, einen ersten Kondensator, welcher zwischen dem ersten Ausgangsanschluss und dem zweiten Ausgangsanschluss verschaltet ist, und einen zweiten Kondensator, welcher zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss und dem dritten Ausgangsanschluss verschaltet ist, auf.An idea underlying the present invention is to present a structure of a multi-output rectifier. The multi-output rectifier has at least two input terminals for connection to an AC voltage network, a converter circuit for converting an AC voltage into a DC voltage, a first output terminal, a second output terminal and a third output terminal, a first capacitor which connects between the first output terminal and the second output terminal and a second capacitor connected between the second output terminal and the third output terminal.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Gleichrichtern, welche lediglich zwei Ausgangsanschlüsse aufweisen, ermöglicht es der erfindungsgemäße Multioutput-Gleichrichter, ein Gleichspannungsnetz mit mehreren Spannungsleveln zu versorgen.In contrast to conventional rectifiers, which have only two output terminals, the multi-output rectifier according to the invention makes it possible to supply a DC voltage network with several voltage levels.

Die Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes ermöglicht es, eine Ladevorrichtung für eine Batterie, insbesondere eine Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges, mit unterschiedlichen Ladespannungsniveaus zu versorgen.The supply station for providing a multi-pole DC voltage network makes it possible to supply a charging device for a battery, in particular a battery of an electric motor vehicle, with different charging voltage levels.

Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, einen Aufbau einer stationären Energieversorgungsstation zur Versorgung einer Vorrichtung zum Gleichstromladen von Elektrokraftfahrzeugen darzustellen. Die Versorgungsstation weist mindestens drei Ausgangspole zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes und eine Wandlereinrichtung auf, welche ausgangsseitig mit den mindestens drei Ausgangspolen verbunden ist. Die Wandlereinrichtung weist mindestens einen erfindungsgemäßen Multioutput-Gleichrichter auf, wobei die drei Ausgangsanschlüsse der Multioutput-Gleichrichters mit den mindestens drei Ausgangspolen der Wandlereinrichtung elektrisch verbunden sind. Die Wandlereinrichtung (W) weist weiterhin eine erste elektrische Speichereinrichtung, welche mit dem ersten Ausgangsanschluss und dem zweiten Ausgangsanschluss des Multioutput-Gleichrichters parallel verschaltet ist, und eine zweite elektrische Speichereinrichtung, welche mit dem zweiten Ausgangsanschluss und dem dritten Ausgangsanschluss des Multioutput-Gleichrichters parallel verschaltet ist, auf.An idea underlying the present invention is to provide a structure of a stationary power supply station for supplying a device for DC charging of electric vehicles. The supply station has at least three output poles for providing a multi-pole DC voltage network and a converter device which is connected on the output side to the at least three output poles. The converter device has at least one multi-output device according to the invention. Rectifier, wherein the three output terminals of the multi-output rectifier are electrically connected to the at least three output terminals of the converter means. The converter device (W) furthermore has a first electrical storage device, which is connected in parallel with the first output connection and the second output connection of the multi-output rectifier, and a second electrical storage device, which connects in parallel with the second output connection and the third output connection of the multi-output rectifier is on.

Eine weitere der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, einen weiteren Aufbau einer stationären Energieversorgungsstation zur Versorgung einer Vorrichtung zum Gleichstromladen von Elektrokraftfahrzeugen darzustellen. Die Versorgungsstation weist mindestens drei Ausgangspole zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes und eine Wandlereinrichtung auf, welche ausgangsseitig mit den mindestens drei Ausgangspolen verbunden ist. Die Wandlereinrichtung weist mindestens einen Gleichrichter auf, welcher eingangsseitig mit einem Wechselspannungsnetz verbindbar ist und zwei Ausgangsanschlüsse aufweist, welche mit den mindestens drei Ausgangspolen der Wandlereinrichtung elektrisch verbunden sind. Die Wandlereinrichtung weist weiterhin mindestens eine elektrische Speichereinrichtung auf, welche mit den mindestens zwei Ausgangsanschlüssen parallel verschaltet ist.Another idea underlying the present invention is to present a further structure of a stationary power supply station for supplying a device for DC charging of electric vehicles. The supply station has at least three output poles for providing a multi-pole DC voltage network and a converter device which is connected on the output side to the at least three output poles. The converter device has at least one rectifier which can be connected on the input side to an AC voltage network and has two output connections which are electrically connected to the at least three output poles of the converter device. The converter device furthermore has at least one electrical storage device which is connected in parallel with the at least two output connections.

Das Laden mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann unabhängig von der Art der zu ladenden Batterie sowie der Art des verwendeten Ladegeräts erfolgen, da für jede Ladespannung ein angemessenes Spannungsniveau zwischen zwei der mindestens drei Ausgangspole der Versorgungsstation vorhanden ist. Die erforderliche Elektronik in der Energieversorgungsstation kann wesentlich kleiner ausgelegt werden und damit kostengünstiger.The charging by means of the device according to the invention can be carried out independently of the type of battery to be charged and the type of charger used, since for each charging voltage, an appropriate voltage level between two of the at least three output poles of the supply station is present. The required electronics in the power supply station can be designed much smaller and thus more cost-effective.

Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.Preferred developments are the subject of the respective subclaims.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Multioutput-Gleichrichters sind der erste Kondensator und der zweite Kondensator mit jeweils unterschiedlichen Spannungen beaufschlagbar. Hierdurch kann das Gleichspannungsnetz mit drei unterschiedlichen Spannungsleveln versorgt werden.According to a preferred embodiment of the multi-output rectifier, the first capacitor and the second capacitor can each be subjected to different voltages. As a result, the DC voltage network can be supplied with three different voltage levels.

Gemäß einer Weiterbildung weist die Wandlereinrichtung eine dritte elektrische Speichereinrichtung auf, welche zwischen dem ersten Ausgangsanschluss und dem dritten Ausgangsanschluss des Multioutput-Gleichrichters parallel verschaltet ist.According to a development, the converter device has a third electrical storage device, which is connected in parallel between the first output connection and the third output connection of the multi-output rectifier.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung weist die Wandlereinrichtung mindestens einen ersten Gleichspannungswandler auf, welcher eingangsseitig mit zwei der drei Ausgangsanschlüsse des Multioutput-Gleichrichters verbunden ist und ausgangsseitig mit einem der Ausgangspole der Versorgungsstation verbunden ist. Dies erlaubt eine vorteilhafte Einstellung der Spannungslevel zwischen den Ausgangspolen der Versorgungsstation im Verhältnis zu den Spannungsleveln zwischen den Ausganganschlüssen des GleichrichtersAccording to a further development, the converter device has at least one first DC-DC converter, which is connected on the input side to two of the three output connections of the multi-output rectifier and is connected on the output side to one of the output poles of the supply station. This allows for an advantageous adjustment of the voltage levels between the output terminals of the supply station in relation to the voltage levels between the output terminals of the rectifier

Gemäß einer weiteren Weiterbildung weist die Wandlereinrichtung mindestens einen zweiten Gleichspannungswandler auf, welcher eingangsseitig mit einem der mindestens drei Ausgangsanschlüsse des Multioutput-Gleichrichters verbunden ist und ausgangsseitig mit einer der mindestens zwei elektrischen Speichereinrichtungen verbunden ist. Der mindestens eine zweite Gleichspannungswandler ist hierbei zwischen den mindestens drei Ausgangsanschlüssen des Multioutput-Gleichrichters parallel verschaltet. Hierdurch kann das Spannungslevel der elektrischen Speichereinrichtung vorteilhaft an das gewünschte Spannungslevel zwischen den Ausgangspolen der Versorgungsstation angepasst werden.According to a further development, the converter device has at least one second DC-DC converter, which is connected on the input side to one of the at least three output connections of the multi-output rectifier and is connected on the output side to one of the at least two electrical storage devices. The at least one second DC-DC converter is in this case connected in parallel between the at least three output terminals of the multi-output rectifier. As a result, the voltage level of the electrical storage device can be advantageously adapted to the desired voltage level between the output terminals of the supply station.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Wandlereinrichtung einen Gleichspannungswandler auf, welcher eingangsseitig mit den mindestens zwei Ausgangsanschlüssen des mindestens einen Gleichrichters elektrisch verbunden ist und ausgangsseitig mit den mindestens drei Ausgangspolen elektrisch verbunden ist. Die mindestens eine elektrische Speichereinrichtung ist zwischen dem mindestens einen Gleichrichter und dem Gleichspannungswandler parallel zu den Ausgangsanschlüssen des mindestens einen Gleichrichters verschaltet. Hierdurch können Elemente mit simpler Funktionsweise verwendet werden, was die Kosten für die Entwicklung einer derartigen Versorgungsstation senkt.According to a preferred embodiment, the converter device has a DC-DC converter, which is electrically connected on the input side to the at least two output terminals of the at least one rectifier and is electrically connected on the output side to the at least three output terminals. The at least one electrical storage device is connected between the at least one rectifier and the DC-DC converter in parallel to the output terminals of the at least one rectifier. As a result, elements with a simple function can be used, which reduces the costs for the development of such a supply station.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein erster Ausgangspol der Versorgungsstation direkt elektrisch mit einem ersten Ausgangsanschluss des mindesten einen Gleichrichters verbunden. Die Wandlereinrichtung weist einen ersten Gleichspannungswandler auf, welcher eingangsseitig mit dem ersten Ausgangsanschluss und einem zweiten Ausgangsanschluss des mindestens einen Gleichrichters verbunden ist und ausgangsseitig mit einem zweiten Ausgangspol und einem dritten Ausgangspol der Versorgungsstation verbunden ist. Hierdurch können Elemente mit simpler Funktionsweise verwendet werden, was die Kosten für die Entwicklung einer derartigen Versorgungsstation senkt.According to a further preferred embodiment, a first output terminal of the supply station is directly electrically connected to a first output terminal of the at least one rectifier. The converter device has a first DC-DC converter on which the input side is connected to the first output terminal and a second output terminal of the at least one rectifier and the output side is connected to a second output terminal and a third output terminal of the supply station. As a result, elements with a simple function can be used, which reduces the costs for the development of such a supply station.

Gemäß einer Weiterbildung weist die Wandlereinrichtung einen Hilfsgleichspannungswandler auf, welcher eingangsseitig mit dem ersten Ausgangsanschluss des mindestens einen Gleichrichters und ausgangsseitig mit der mindestens einen elektrischen Speichereinrichtung verbunden ist. Der Hilfsgleichspannungswandler ist hierbei zwischen dem ersten Ausgangsanschluss und dem zweiten Ausgangsanschluss des mindestens einen Gleichrichters parallel verschaltet. Hierdurch kann das Spannungslevel der elektrische Speichereinrichtung vorteilhaft an das gewünschte Spannungslevel zwischen den Ausgangspolen der Versorgungsstation angepasst werdenAccording to a development, the converter device has an auxiliary DC-DC converter, which is connected on the input side to the first output connection of the at least one rectifier and on the output side to the at least one electrical storage device. The auxiliary DC-DC converter is in this case connected in parallel between the first output terminal and the second output terminal of the at least one rectifier. As a result, the voltage level of the electrical storage device can be advantageously adapted to the desired voltage level between the output terminals of the supply station

Gemäß einer Weiterbildung ist der erste Gleichspannungswandler eingangsseitig über den Hilfsgleichspannungswandler mit dem ersten Ausgangsanschluss des Gleichrichters verbunden. Bei diesem Aufbau wird das Spannungslevel zwischen dem ersten und dem dritten Ausgangspol vorteilhafter Weise durch den Hilfsgleichspannungswandler festgesetzt, während der erste Gleichspannungswandler vorteilhafter Weise das Spannungslevel zwischen dem zweiten und dem dritten Ausgangspol festhält.According to a development, the first DC-DC converter is connected on the input side via the auxiliary DC-DC converter to the first output terminal of the rectifier. In this construction, the voltage level between the first and third output poles is advantageously set by the auxiliary DC-DC converter, while the first DC-DC converter advantageously holds the voltage level between the second and third output poles.

Gemäß einer anderen Weiterbildung weist die Wandlereinrichtung einen zweiten Gleichspannungswandler auf, welcher eingangsseitig mit dem ersten Ausgangsanschluss und dem zweiten Ausgangsanschluss des Gleichrichters und ausgangsseitig mit dem ersten Ausgangspol und dem zweiten Ausgangspol der Versorgungsstation verbunden ist. Hierdurch können Elemente mit simpler Funktionsweise verwendet werden, was die Kosten für die Entwicklung einer derartigen Versorgungsstation senkt, während eine sehr stabile Einstellung der einzelnen Spannungslevel ermöglicht wird.According to another embodiment, the converter device has a second DC-DC converter, which is connected on the input side to the first output terminal and the second output terminal of the rectifier and the output side to the first output terminal and the second output terminal of the supply station. As a result, elements with a simple mode of operation can be used, which reduces the costs for the development of such a supply station, while a very stable setting of the individual voltage levels is made possible.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Wandlereinrichtung einen ersten Gleichrichter und einen zweiten Gleichrichter auf. Die Versorgungsstation weist weiterhin einen Mittelspannungstransformator auf, welcher zwischen dem Wechselspannungsnetz und dem ersten und zweiten Gleichrichter verschaltet ist und das Wechselspannungsnetz in ein erstes und ein zweites Zwischenwechselspannungsnetz aufteilt. Der erste Gleichrichter ist eingangsseitig mit dem ersten Zwischenwechselspannungsnetz elektrisch verbunden und weist zwei Ausgangsanschlüsse auf, welche mit einem ersten Ausgangspol und einem zweiten Ausganspol der Wandlereinrichtung direkt elektrisch verbunden sind. Der zweite Gleichrichter ist eingangsseitig mit dem zweiten Zwischenwechselspannungsnetz verbunden und weist zwei Ausgangsanschlüsse auf, welche mit dem zweiten Ausgangspol und einem dritten Ausgangspol der Wandlereinrichtung direkt elektrisch verbunden sind. Eine erste elektrische Speichereinrichtung der Wandlereinrichtung ist zwischen den Ausgangsanschlüssen des ersten Gleichrichters parallel verschaltet. Eine zweite elektrische Speichereinrichtung der Wandlereinrichtung ist zwischen den Ausgangsanschlüssen des zweiten Gleichrichters parallel verschaltet. Hierdurch können Elemente mit simpler Funktionsweise verwendet werden, was die Kosten für die Entwicklung einer derartigen Versorgungsstation senkt.According to a further preferred embodiment, the converter device has a first rectifier and a second rectifier. The supply station further has a medium-voltage transformer, which is connected between the AC voltage network and the first and second rectifier and divides the AC voltage network into a first and a second intermediate AC voltage network. The first rectifier is electrically connected on the input side to the first intermediate AC voltage network and has two output terminals which are directly electrically connected to a first output terminal and a second output terminal of the converter device. The second rectifier is connected on the input side to the second intermediate AC voltage network and has two output terminals, which are directly electrically connected to the second output terminal and a third output terminal of the converter device. A first electrical storage device of the converter device is connected in parallel between the output connections of the first rectifier. A second electrical storage device of the converter device is connected in parallel between the output connections of the second rectifier. As a result, elements with a simple function can be used, which reduces the costs for the development of such a supply station.

Figurenlistelist of figures

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 7 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 8 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 9a, 9b schematische Darstellungen zur Erläuterung einer Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 10 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Multiouput-Gleichrichters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 11 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Multiouput-Gleichrichters gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Show it:
  • 1 a schematic representation for explaining a supply station for providing a multi-pole DC voltage network according to a first embodiment of the present invention;
  • 2 a schematic representation for explaining a supply station for providing a multi-pole DC voltage network according to a second embodiment of the present invention;
  • 3 a schematic representation for explaining a supply station for providing a multi-pole DC voltage network according to a third embodiment of the present invention;
  • 4 a schematic representation for explaining a supply station for providing a multi-pole DC voltage network according to a fourth embodiment of the present invention;
  • 5 a schematic representation for explaining a supply station for providing a multi-pole DC voltage network according to a fifth embodiment of the present invention;
  • 6 a schematic representation for explaining a supply station for providing a multi-pole DC voltage network according to a sixth embodiment of the present invention;
  • 7 a schematic representation for explaining a supply station for providing a multi-pole DC voltage network of a seventh embodiment of the present invention;
  • 8th a schematic representation for explaining a supply station for providing a multi-pole DC voltage network according to an eighth embodiment of the present invention;
  • 9a . 9b schematic diagrams for explaining a supply station for providing a multi-pole DC power network according to a ninth embodiment of the present invention;
  • 10 a schematic representation for explaining a multi-peak rectifier according to an embodiment of the present invention;
  • 11 a schematic representation for explaining a multi-peak rectifier according to another embodiment of the present invention.

In den Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

1 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 is a schematic diagram for explaining a supply station for providing a multi-pole DC voltage network according to a first embodiment of the present invention.

In 1 bezeichnet N ein Wechselspannungsnetz, welches beispielsweise von einem Mittelspannungstransformator bereitgestellt wird, welcher eingangsseitig an ein 20 kV-Netz angeschlossen ist und ausgangsseitig ein 400-V Wechselspannungsnetz ausgibt. Die in 1 gezeigte Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes weist drei Ausganspole a1 - a3 sowie eine Wandlereinrichtung W auf. Die Wandlereinrichtung W weist einen Multioutput-Gleichrichter MG auf, welcher primärseitig drei Eingangsanschlüsse E1 - E3 aufweist, welche an drei Pole des Wechselspannungsnetzes N elektrisch angeschlossen sind. Ausgangsseitig weist der Multioutput-Gleichrichter MG drei Ausgangsanschlüsse A1 - A3 auf. Die drei Ausgangspole a1 - a3 sind jeweils direkt elektrisch mit einem der Ausgangsanschlüsse A1 - A3 des Multioutput-Gleichrichters MG verbunden. Die Wandlereinrichtung weist darüber hinaus eine erste elektrische Speichereinrichtung S1 und eine zweite elektrische Speichereinrichtung S2 auf. Die erste elektrische Speichereinrichtung S1 ist zwischen einem ersten Ausgangsanschluss A1 und einem zweiten Ausgangsanschluss A2 des Gleichrichters parallel verschaltet. Die zweite elektrische Speichereinrichtung S2 ist wiederum zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss A2 und einem dritten Ausgangsanschluss A3 des Gleichrichters G parallel verschaltet.In 1 designated N an AC voltage network, which is provided for example by a medium-voltage transformer, which is connected on the input side to a 20 kV network and outputs a 400-V AC voltage network on the output side. In the 1 shown supply station for providing a multi-pole DC voltage network has three Ausganspole a1 - a3 and a converter device W on. The converter device W has a multi-output rectifier MG on, which primary side three input terminals E1 - E3 which has three poles of the alternating voltage network N are electrically connected. The output side has the multi-output rectifier MG three output connections A1 - A3 on. The three exit poles a1 - a3 are each directly electrically connected to one of the output terminals A1 - A3 of the multi-output rectifier MG connected. The converter device furthermore has a first electrical storage device S1 and a second electrical storage device S2 on. The first electrical storage device S1 is between a first output terminal A1 and a second output terminal A2 connected in parallel with the rectifier. The second electrical storage device S2 is in turn between the second output terminal A2 and a third output terminal A3 of the rectifier G connected in parallel.

Die elektrische Speichereinrichtungen S1 und S2 dienen hierbei dazu, die zwischen den Ausgangsanschlüssen A1 - A3 anliegenden Spannungen zu glätten und zu stabilisieren. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass zwischen den Ausgangspolen a1 - a3 der Versorgunsstation zum Aufladen verschiedener Batterietypen geeignete Spannungsniveaus anliegen, unabhängig von den Spannungswerten des Wechselspannungsnetzes N.The electrical storage devices S1 and S2 are used here, the between the output terminals A1 - A3 smooth and stabilize applied voltages. In this way it is possible that between the output terminals a1 - a3 the supply station for charging different battery types suitable voltage levels, regardless of the voltage values of the AC network N.

Eine in 1 nicht gezeigte dritte elektrische Speichereinrichtung kann optional zusätzlich zwischen dem ersten Ausgangsanschluss A1 und dem dritten - Ausgangsanschluss A3 des Multioutput-Gleichrichters MG parallel verschaltet werden.An in 1 not shown third electrical storage device may optionally additionally between the first output terminal A1 and the third output terminal A3 of the multi-output rectifier MG be connected in parallel.

2 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 is a schematic diagram for explaining a supply station for providing a multi-pole DC voltage network according to a second embodiment of the present invention.

Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Ausführungsform dadurch, dass die Wandlereinrichtung zwei erste Gleichspannungswandler D1 aufweist. Einer der beiden ersten Gleichspannungswandler D1 ist hierbei eingangsseitig mit dem ersten Ausgangsanschluss A1 und dem zweiten Ausgangsanschluss A2 des Multioutput-Gleichrichters MG verbunden und ausgangsseitig mit dem ersten Ausgangspol a1 der Versorgungsstation verbunden. Der andere der beiden ersten Gleichspannungswandler D1 ist hierbei eingangsseitig mit dem zweiten Ausgangsanschluss A2 und dem dritten Ausgangsanschluss A3 des Multioutput-Gleichrichters MG verbunden und ausgangsseitig mit dem zweiten Ausgangspol a2 der Versorgungsstation verbunden.The second embodiment is different from that in FIG 1 shown embodiment in that the converter means two first DC-DC converter D1 having. One of the first two DC-DC converters D1 is here on the input side with the first output terminal A1 and the second output terminal A2 of the multi-output rectifier MG connected and output side with the first output pole a1 connected to the supply station. The other of the first two DC-DC converters D1 is here the input side with the second output terminal A2 and the third output terminal A3 of the multi-output rectifier MG connected and output side with the second output pole a2 connected to the supply station.

3 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 is a schematic diagram for explaining a supply station for providing a multi-pole DC power network according to a third embodiment of the present invention.

Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Ausführungsform dadurch, dass die Wandlereinrichtung W zwei zweite Gleichspannungswandler D2 aufweist. Einer der beiden zweiten Gleichspannungswandler D2 ist hierbei eingangsseitig mit dem ersten Ausgangsanschluss A1 des Multioutput-Gleichrichters MG verbunden und ausgangsseitig mit der ersten elektrische Speichereinrichtung S1 verbunden. Der andere der beiden zweiten Gleichspannungswandler D2 ist hierbei eingangsseitig mit dem zweiten Ausgangsanschluss A2 des Gleichrichters G verbunden und ausgangsseitig mit der zweiten elektrische Speichereinrichtung S2 verbunden. Die beiden zweiten Gleichspannungswandler D2 sind zwischen den Ausgangsanschlüssen A1 - A3 des Multioutput-Gleichrichters G parallel verschaltet.The third embodiment is different from that in FIG 1 shown embodiment in that the transducer device W two second DC-DC converters D2 having. One of the two second DC-DC converters D2 is here on the input side with the first output terminal A1 of the multi-output rectifier MG connected and output side with the first electrical storage device S1 connected. The other of the two second DC-DC converters D2 is here the input side with the second output terminal A2 of the rectifier G connected and output side with the second electrical storage device S2 connected. The two second DC-DC converters D2 are between the output terminals A1 - A3 of the multi-output rectifier G connected in parallel.

4 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 is a schematic diagram for explaining a supply station for providing a multi-pole DC voltage network according to a fourth embodiment of the present invention.

4 zeigt einen Gleichrichter G' einer Wandlereinrichtung W', welcher eingangsseitig mit den drei Kanälen eines Wechselspannungsnetzes N verbunden ist. Ausgangsseitig weist der Gleichrichter G' zwei Ausgangsanschlüsse A1', A2' auf. Die Ausgangsanschlüsse A1', A2' des Gleichrichters G' sind mit den Eingängen eines Gleichspannungswandlers D' der Wandlereinrichtung W' verbunden, wobei eine elektrische Speichereinrichtung S' der Wandlereinrichtung W' zwischen den Ausgangsanschlüssen A1', A2' des Gleichrichters G' parallel verschaltet ist. Der Gleichspanungswandler D' ist ausgangsseitig mit drei Ausgangspolen a1' - a3' der Versorgungsstation verbunden. 4 shows a rectifier G' a converter device W ' , which is connected on the input side to the three channels of an AC voltage network N. On the output side, the rectifier has G' two output connections A1 ' . A2 ' on. The output connections A1 ' . A2 ' of the rectifier G' are connected to the inputs of a DC-DC converter D ' the converter device W ' connected, wherein an electrical storage device S ' the converter device W ' between the output terminals A1 ' . A2 ' of the rectifier G' is connected in parallel. The DC-DC converter D ' is output with three output terminals a1 ' - a3 ' connected to the supply station.

In dieser Ausführungsform werden die geeigneten Spannungsniveaus der Ausgangspole a1' - a3' dadurch ermöglicht, dass die elektrische Speichereinrichtung S' die an dem Gleichspannungswandler D' anliegende Eingangsspannung in geeigneter Weise vorgibt.In this embodiment, the appropriate voltage levels of the output poles a1 ' - a3 ' thereby allowing the electrical storage device S ' at the DC-DC converter D ' specifies the applied input voltage in a suitable manner.

5 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5 is a schematic diagram for explaining a supply station for providing a multi-pole DC power network according to a fifth embodiment of the present invention.

5 zeigt einen Gleichrichter G" einer Wandlereinrichtung W", welcher eingangsseitig mit den drei Kanälen eines Wechselspannungsnetzes N verbunden ist. Ausgangsseitig weist der Gleichrichter G" zwei Ausgangsanschlüsse A1", A2" auf. Zwischen den Ausgangsanschlüssen A1", A2" des Gleichrichters G" ist eine elektrische Speichereinrichtung S" der Wandlereinrichtung W" verschaltet. Ein Ausgangspol a1" der Versorgungsstation ist direkt elektrisch mit dem ersten Ausgangsanschluss A1" des Gleichrichters G" verbunden. Die Wandlereinrichtung W" weist einen Gleichspannungswandler D1" auf, welcher eingangsseitig mit den beiden Ausgangsanschlüssen A1", A2" des Gleichrichters G" verbunden ist. Ausgangsseitig ist der Gleichspannungswandler D1" mit einem zweiten Ausgangspol a2" und einem dritten Ausgangspol a3" der Versorgungsstation verbunden. 5 shows a rectifier G" a converter device W " , which is connected on the input side to the three channels of an AC voltage network N. On the output side, the rectifier has G" two output connections A1 " . A2 " on. Between the output terminals A1 " . A2 " of the rectifier G" is an electrical storage device S " the converter device W " connected. An output pole a1 " the supply station is directly electrically connected to the first output terminal A1 " of the rectifier G" connected. The converter device W " has a DC-DC converter D1 " on which input side with the two output terminals A1 " . A2 " of the rectifier G" connected is. On the output side is the DC-DC converter D1 " with a second output pole a2 " and a third output pole a3 " connected to the supply station.

6 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 6 is a schematic diagram for explaining a supply station for providing a multi-pole DC power network according to a sixth embodiment of the present invention.

Die sechste Ausführungsform unterscheidet sich von der in 5 gezeigten Ausführungsform dadurch, dass die Wandlereinrichtung W" einen Hilfsgleichspannungswandler HD" aufweist. Der Hilfsgleichspannungswandler HD" ist eingangsseitig mit dem ersten Ausgangsanschluss A1" des Gleichrichters G" und ausgangsseitig mit der elektrische Speichereinrichtung S" verbunden. Der Hilfsgleichspannungswandler HD" ist hierbei zwischen dem ersten Ausgangsanschluss A1" und dem zweiten Ausgangsanschluss A2" des Gleichrichters G" parallel verschaltet.The sixth embodiment is different from that in FIG 5 shown embodiment in that the transducer device W " an auxiliary DC-DC converter HD " having. The auxiliary DC-DC converter HD " is input side with the first output terminal A1 "of the rectifier G" and on the output side with the electrical storage device S " connected. The auxiliary DC-DC converter HD " is here between the first output terminal A1 and the second output port A2 "of the rectifier G" connected in parallel.

7 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 7 FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a supply station for providing a multi-pole DC power network according to a seventh embodiment of the present invention. FIG.

Die siebente Ausführungsform unterscheidet sich von der in 6 gezeigten Ausführungsform dadurch, dass der Gleichspannungswandler D1"eingangsseitig über den Hilfsgleichspannungswandler HD" mit dem ersten Ausgangsanschluss A1" des Gleichrichters G" verbunden ist.The seventh embodiment is different from that in FIG 6 shown embodiment in that the DC-DC converter D1 "on the input side via the auxiliary DC-DC converter HD " with the first output terminal A1 "of the rectifier G" connected is.

8 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 8th is a schematic diagram for explaining a supply station for providing a multi-pole DC power network according to an eighth embodiment of the present invention.

Die achte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 5 gezeigten Ausführungsform dadurch, dass die Wandlereinrichtung W" einen zweiten Gleichspannungswandler D2" aufweist. Der zweite Gleichspannungswandler D2" ist eingangsseitig mit den Ausgangskanälen A1", A2" des Gleichrichters G" verbunden und ausgangsseitig mit dem ersten Ausgangspol a1" und dem zweiten Ausgangspol a2" der Versorgungsstation verbunden.The eighth embodiment is different from that in FIG 5 shown embodiment in that the transducer device W "a second DC-DC converter D2 " having. The second DC-DC converter D2 " is input side with the output channels A1 " . A2 " of the rectifier G "and the output side with the first output pole a1 " and the second output pole a2 " connected to the supply station.

9a und 9b sind schematische Darstellungen zur Erläuterung einer Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 9a and 9b 12 are schematic diagrams for explaining a supply station for providing a multi-pole DC power network according to a ninth embodiment of the present invention.

9a zeigt einen Mittelspannungstransformator T'", welcher eingangsseitig mit den drei Kanälen eines Wechselspannungsnetzes N verbunden ist. Ausgangsseitig spaltet der Mittelspannungstransformator T'" das Wechselspannungsnetz N in zwei separate Zwischenwechselspannungsnetze N1, N2 auf, wobei jedes Zwischenwechselspannungsnetz N1, N2 drei eigene Pole aufweist. 9a shows a medium voltage transformer T '" , which is connected on the input side to the three channels of an AC voltage network N. On the output side, the medium-voltage transformer splits T '" the AC voltage network N in two separate intermediate AC networks N1 . N2 on, with each intermediate voltage network N1 . N2 has three own poles.

9b zeigt eine Wandlereinrichtung W" mit zwei parallel zueinander angeordneten Gleichrichtern G1'", G2'". Der erste Gleichrichter G1'" ist eingangsseitig mit den Polen des ersten Zwischenwechselspannungsnetzes N1 verbunden und weist ausgangsseitig zwei Ausgangsanschlüsse A1'", A2'" auf. Der zweite Gleichrichter G2'" ist eingangsseitig mit den Polen des zweiten Zwischenwechselspannungsnetzes N2 verbunden und weist ausgangsseitig zwei Ausgangsanschlüsse A3'", A4'" auf. Die Versorgungsstation weist drei Ausgangspole a1'" - a3'" auf. Ein erster Ausgangspol a1'" der Versorgungsstation ist direkt mit einem ersten Ausgangsanschluss A1'" des ersten Gleichrichters G1'" elektrisch verbunden. Ein dritter Ausgangspol a3'" der Versorgungsstation ist direkt mit einem zweiten Ausgangsanschluss A4'" des zweiten Gleichrichters G2'" elektrisch verbunden. Ein zweiter Ausgangspol a2'" der Versorgungsstation ist sowohl mit einem zweiten Ausgangsanschluss A2'" des ersten Gleichrichters G1'" als auch mit einem ersten Ausgangsanschluss A3'" des zweiten Gleichrichters G2'" direkt elektrisch verbunden. Die Wandlereinrichtung W'" weist zwei elektrische Speichereinrichtungen S1'", S2'" auf. Eine erste elektrische Speichereinrichtung S1'" der Wandlereinrichtung W'" ist zwischen den Ausgangsanschlüssen A1'", A2'" des ersten Gleichrichters G1'" verschaltet. Die zweite elektrische Speichereinrichtung S2'" der Wandlereinrichtung P'" ist zwischen den Ausgangsanschlüssen A3"', A4'" des zweiten Gleichrichters G2'" verschaltet. 9b shows a transducer device W " with two rectifiers arranged parallel to one another G1 '" . G2 '" , The first rectifier G1 '" is the input side with the poles of the first intermediate alternating voltage network N1 connected and has the output side two output terminals A1 '" . A2 '" on. The second rectifier G2 '" is the input side to the poles of the second intermediate voltage network N2 connected and has the output side two output terminals A3 '" . A4 '" on. The Supply station has three output poles a1 '" - a3 '" on. A first output pole a1 '" the supply station is directly connected to a first output terminal A1 '" of the first rectifier G1 '" electrically connected. A third output pole a3 '" the supply station is directly connected to a second output port A4 '" of the second rectifier G2 '" electrically connected. A second output pole a2 '" the supply station has both a second output port A2 '" of the first rectifier G1 '" as well as with a first output terminal A3 '" of the second rectifier G2 '" directly electrically connected. The converter device W '" has two electrical storage devices S1 '" . S2 '" on. A first electrical storage device S1 '" the converter device W '" is between the output terminals A1 '" . A2 '" of the first rectifier G1 '" connected. The second electrical storage device S2 '" the converter device P '" is between the output terminals A3 " ' A4 '" of the second rectifier G2 '" connected.

10 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Multioutput-Gleichrichters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 10 FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a multi-output rectifier according to an embodiment of the present invention. FIG.

10 zeigt einen Multioutput-Gleichrichter MG. Der Multioutput-Gleichrichter weist eingangsseitig drei Eingangsanschlüsse E1 - E3 auf. Die Eingangsanschlüsse E1 - E3 sind mit einem Wandlerschaltkreis K verbunden, welcher derart ausgestaltet ist, dass ein über die Eingangsanschlüsse E1 - E3 verbundenes Wechselspannungsnetz durch den Wandlerschaltkreis K in ein Gleichspannungsnetz umgewandelt wird. Ausgangsseitig ist der Wandlerschaltkreis K mit drei Ausgangsanschlüssen A1 - A3 verbunden. Zwischen dem ersten Ausgangsanschluss A1 und dem zweiten Ausgangsanschluss A2 ist ein erster Kondensator C1 verschaltet. Zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss A2 und dem dritte Ausgangsanschluss A3 ist ein zweiter Kondensator K2 verschaltet. 10 shows a multi-output rectifier MG , The multi-output rectifier has three input connections on the input side E1 - E3 on. The input terminals E1 - E3 are with a converter circuit K connected, which is designed such that a via the input terminals E1 - E3 connected AC voltage network through the converter circuit K is converted into a direct voltage network. The output side is the converter circuit K with three output connections A1 - A3 connected. Between the first output terminal A1 and the second output terminal A2 is a first capacitor C1 connected. Between the second output port A2 and the third output terminal A3 is a second capacitor K2 connected.

Der in 10 gezeigte Multioutput-Gleichrichter MG unterscheidet sich von bereits bekannten Gleichrichtern dadurch, dass bekannte Gleichrichter lediglich zwei Ausgangsanschlüsse A1, A3 aufweisen. In bekannten Gleichrichtern sind beider Kondensatoren C1, C2 zwischen den beiden Ausgangsanschlüssen A1, A3 verschaltet und symmetrisch belastet. Der hier gezeigte Multioutput-Gleichrichter MG ermöglicht demnach, dass ausgangsseitig ein Gleichspannungsnetz mit mehreren Spannungsleveln angeschlossen werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kondensatoren C1, C2 mit unterschiedlichen Spannungen beaufschlagbar. Während dies bei einem bekannten Gleichrichter ausgangsseitig keinen besonderen Effekt verursachen würde, ermöglicht dies bei dem hier gezeigten Multioutput-Gleichrichter die Versorgung eines Gleichspannungsnetzes mit drei unterschiedlichen Spannungsleveln.The in 10 shown multi-output rectifier MG differs from already known rectifiers in that known rectifier only two output terminals A1 . A3 exhibit. In known rectifiers, both capacitors C1 . C2 between the two output terminals A1 . A3 interconnected and loaded symmetrically. The multi-output rectifier shown here MG Thus, on the output side, a DC voltage network with several voltage levels can be connected. In a preferred embodiment, the capacitors C1 . C2 can be acted upon by different voltages. While this would not cause any special effect on the output side in the case of a known rectifier, in the case of the multi-output rectifier shown here, this enables the supply of a DC voltage network with three different voltage levels.

11 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Multioutput-Gleichrichters gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 11 FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a multi-output rectifier according to another embodiment of the present invention. FIG.

Der in 11 gezeigte Multioutput-Gleichrichter MG unterscheidet sich von dem in 10 gezeigten Multioutput-Gleichrichter MG lediglich durch die spezifische Ausgestaltung des Wandlerschaltkreises K. Dies soll verdeutlichen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine spezifische Ausgestaltung des Wandlerschaltkreises K beschränkt sein soll. Es ist lediglich erforderlich, dass der Wandlerschaltkreis K ein Wechselspannungsnetz in ein Gleichspannungsnetz umwandeln kann. Der Wandlerschaltkreis kann hierbei allen gängigen Prinzipien von für Gleichrichter verwendeten Schaltkreisen folgen, etwa in Form eines NPC (Neutral Point Clamped), ANPC (Active-NPC), Vienna-Gleichrichters, etc.The in 11 shown multi-output rectifier MG is different from the one in 10 shown multi-output rectifier MG only by the specific configuration of the converter circuit K , This is to clarify that the present invention is not limited to a specific embodiment of the converter circuit K should be limited. It is only necessary that the converter circuit K can convert an alternating voltage network into a direct voltage network. In this case, the converter circuit can follow all established principles of circuits used for rectifiers, for example in the form of an NPC (neutral point clamped), ANPC (Active-NPC), Vienna rectifier, etc.

Die in den 10 und 11 gezeigten Schalter und/oder Transistoren des Wandlerschaltkreises können beispielhaft über, aus Gründen der Übersichtlichkeit, nicht gezeigte Steuereinrichtungen angesteuert werden. Diese Steuereinrichtungen können intern in dem Multioutput-Gleichrichter angeordnet sein oder auch extern, etwa als Bestandteil einer Versorgungsstation.The in the 10 and 11 shown switches and / or transistors of the converter circuit can be controlled by way of example, for reasons of clarity, not shown control devices. These control devices can be arranged internally in the multi-output rectifier or else externally, for example as part of a supply station.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.Although the present invention has been fully described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto but is modifiable in a variety of ways.

Es können beliebige Arten von Gleichrichtern, etwa NPC, ANPC, Vienna-Gleichrichter, etc. verwendet werden.Any type of rectifier, such as NPC, ANPC, Vienna Rectifier, etc. can be used.

Der Anschluss an das 20kV-Netz ist optional. Es ist beispielsweise auch ein Anschluss an ein 400V-Netz möglich.The connection to the 20kV network is optional. For example, it is also possible to connect to a 400V network.

In den Figuren wurden die elektrischen Speichereinrichtungen konsequent als Batterien dargestellt. Hierfür sind sämtliche üblichen Arten von Batterien mit geeigneten Ladungsleveln verwendbar. Die elektrischen Speichereinrichtungen können allerdings ebenfalls als Kondensatoren mit angemessenen Kapazitäten ausgebildet sein.In the figures, the electrical storage devices were consistently represented as batteries. All the usual types of batteries with suitable charge levels can be used for this purpose. However, the electrical storage devices may also be configured as capacitors with appropriate capacities.

Parallel oder auch in Reihe zu den hier gezeigten Kondensatoren können auch optional weitere Pufferspeicher bzw. Batterien verschaltet werden.Parallel or in series with the capacitors shown here, additional buffer memories or batteries can also be connected as an option.

Optional kann zwischen dem mindestens einen Gleichrichter und dem Wechselspannungsnetz auch noch ein Netzfilter vorgesehen sein. Optionally, a mains filter may also be provided between the at least one rectifier and the alternating voltage network.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2012/038222 A2 [0004]WO 2012/038222 A2 [0004]

Claims (14)

Multioutput-Gleichrichter (MG), mit: mindestens zwei Eingangsanschlüsse (E1 - E3) zum Anschließen an ein Wechselspannungsnetz (N); einem Wandlerschaltkreis (K) zum Wandeln einer Wechselspannung in eine Gleichspannung; einem ersten Ausgangsanschluss (A1), einem zweiten Ausgangsanschluss (A2) und einem dritten Ausgangsanschluss (A3); und einem ersten Kondensator (C1), welcher zwischen dem ersten Ausgangsanschluss (A1) und dem zweiten Ausgangsanschluss (A2) verschaltet ist; und einem zweiten Kondensator (C2), welcher zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss (A2) und dem dritten Ausgangsanschluss (A3) verschaltet ist.Multi-output rectifier (MG), with: at least two input terminals (E1 - E3) for connection to an AC mains (N); a converter circuit (K) for converting an AC voltage to a DC voltage; a first output terminal (A1), a second output terminal (A2), and a third output terminal (A3); and a first capacitor (C1) connected between the first output terminal (A1) and the second output terminal (A2); and a second capacitor (C2) connected between the second output terminal (A2) and the third output terminal (A3). Multioutput-Gleichrichter (MG) nach Anspruch 1, wobei der erste Kondensator (C1) und der zweite Kondensator (C2) jeweils mit unterschiedlichen Spannungen beaufschlagbar sind.Multi-output rectifier (MG) after Claim 1 , wherein the first capacitor (C1) and the second capacitor (C2) are each acted upon with different voltages. Multioutput-Gleichrichter (MG) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Multioutput-Gleichrichter (MG) in Form eines Multilevel-Gleichrichters, bevorzugt in Form eines NPC-Gleichrichters, ANPC-Gleichrichters, oder Vienna-Gleichrichters, ausgebildet ist.Multi-output rectifier (MG) after Claim 1 or Claim 2 , wherein the multi-output rectifier (MG) in the form of a multilevel rectifier, preferably in the form of an NPC rectifier, ANPC rectifier, or Vienna rectifier is formed. Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes, insbesondere für eine Vorrichtung zum Laden einer Batterie, mit: mindestens drei Ausgangspolen (a1 - a3) zum Bereitstellen des Gleichspannungsnetzes; und einer Wandlereinrichtung (W), welche ausgangsseitig mit den mindestens drei Ausgangspolen (a1 - a3') verbunden ist; wobei die Wandlereinrichtung (W) einen Multioutput-Gleichrichter (MG) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 aufweist, wobei die Ausgangsanschlüsse (A1 - A3) des Multioutput-Gleichrichters (MG) mit den mindestens drei Ausgangspolen (a1 - a3) der Wandlereinrichtung elektrisch verbunden sind; und wobei die Wandlereinrichtung (W) eine erste elektrische Speichereinrichtung (S1), welche mit dem ersten Ausgangsanschluss (A1) und dem zweiten Ausgangsanschluss (A2) des Multioutput-Gleichrichters (MG) parallel verschaltet ist, und eine zweite elektrische Speichereinrichtung (S2), welche mit dem zweiten Ausgangsanschluss (A2) und dem dritten Ausgangsanschluss (A3) des Multioutput-Gleichrichters (MG) parallel verschaltet ist, aufweist.Supply station for providing a multi-pole DC voltage network, in particular for a device for charging a battery, comprising: at least three output terminals (a1 - a3) for providing the DC voltage network; and a converter device (W) which is connected on the output side to the at least three output terminals (a1-a3 '); wherein the converter means (W) comprises a multi-output rectifier (MG) according to one of Claims 1 to 3 wherein the output terminals (A1-A3) of the multi-output rectifier (MG) are electrically connected to the at least three output terminals (a1-a3) of the converter means; and wherein the converter means (W) has a first electrical storage means (S1) connected in parallel with the first output terminal (A1) and the second output terminal (A2) of the multi-output rectifier (MG) and a second electrical storage means (S2), which is connected in parallel with the second output terminal (A2) and the third output terminal (A3) of the multi-output rectifier (MG). Versorgungsstation nach Anspruch 4, wobei die Wandlereinrichtung (W) eine dritte elektrische Speichereinrichtung aufweist, welche zwischen dem ersten Ausgangsanschluss (A1) und dem dritten Ausgangsanschluss (A3) des Multioutput-Gleichrichters (G) parallel verschaltet ist.Supply station after Claim 4 in which the converter device (W) has a third electrical storage device which is connected in parallel between the first output connection (A1) and the third output connection (A3) of the multi-output rectifier (G). Versorgungsstation nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei die Wandlereinrichtung (W) mindestens einen ersten Gleichspannungswandler (D1) aufweist, welcher eingangsseitig mit zwei der drei Ausgangsanschlüsse (A1 - A3) des Multioutput-Gleichrichters (MG) verbunden ist und ausgangsseitig mit einem der Ausgangspole (a1 - a3) der Versorgungsstation verbunden ist.Supply station after Claim 4 or Claim 5 in which the converter device (W) has at least one first DC-DC converter (D1) which is connected on the input side to two of the three output connections (A1-A3) of the multi-output rectifier (MG) and on the output side to one of the output poles (a1-a3) of the supply station connected is. Versorgungsstation nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Wandlereinrichtung (W) mindestens einen zweiten Gleichspannungswandler (D2) aufweist, welcher eingangsseitig mit einem der mindestens drei Ausgangsanschlüsse (A1 - A3) des Multioutput-Gleichrichters (G) verbunden ist und ausgangsseitig mit einer der mindestens zwei elektrische Speichereinrichtungen (S1, S2) verbunden ist; und wobei der mindestens eine zweite Gleichspannungswandler (D2) zwischen den mindestens drei Ausgangsanschlüssen (A1 - A3) des Multioutput-Gleichrichters (G) parallel verschaltet ist.Supply station after one of the Claims 4 to 6 in which the converter device (W) has at least one second DC-DC converter (D2) which is connected on the input side to one of the at least three output connections (A1-A3) of the multi-output rectifier (G) and on the output side to one of the at least two electrical storage devices (S1, S2) is connected; and wherein the at least one second DC-DC converter (D2) is connected in parallel between the at least three output terminals (A1-A3) of the multi-output rectifier (G). Versorgungsstation zum Bereitstellen eines mehrpoligen Gleichspannungsnetzes, insbesondere für eine Vorrichtung zum Laden einer Batterie, mit: mindestens drei Ausgangspolen (a1' - a3'; a1" - a3"; a1'" - a3"') zum Bereitstellen des Gleichspannungsnetzes; und einer Wandlereinrichtung W'; W"; W'"), welche ausgangsseitig mit den mindestens drei Ausgangspolen (a1' - a3'; a1" - a3"; a1"' - a3"') verbunden ist; wobei die Wandlereinrichtung (W'; W"; W'") mindestens einen Gleichrichter (G'; G"; G'") aufweist, welcher eingangsseitig mit einem Wechselspannungsnetz (N) verbindbar ist, und zwei Ausgangsanschlüsse (A1', A2'; A1", A2"; A1'" - A4'") aufweist, welche mit den mindestens drei Ausgangspolen (a1 - a3; a1' - a3'; a1" - a3"; a1'" - a3'") der Wandlereinrichtung elektrisch verbunden sind; und wobei die Wandlereinrichtung (W'; W"; W'") mindestens eine elektrische Speichereinrichtung (S'; S"; S1'", S2'") aufweist, welche mit den mindestens zwei Ausgangsanschlüssen (A1', A2'; A1", A2"; A1'" - A4'") parallel verschaltet ist.Supply station for providing a multi-pole DC voltage network, in particular for a device for charging a battery, comprising: at least three output poles (a1 '- a3', a1 "- a3"; a1 '"- a3"') for providing the DC voltage network; and a converter device W '; W "; W '"), which on the output side is connected to the at least three output poles (a1' - a3 '; a1 "- a3"; a1 "' - a3" '); wherein the converter device (W '; W "; W'") has at least one rectifier (G '; G "; G'") which can be connected to an AC voltage network (N) on the input side, and two output connections (A1 ', A2' A1 ", A2"; A1 '"- A4'") which corresponds to the at least three output terminals (a1-a3; a1 '-a3'; a1 "-a3"; a1 '"-a3'") of the converter device electrically connected; and wherein the converter device (W '; W "; W'") has at least one electrical storage device (S '; S "; S1'", S2 '") which is connected to the at least two output connections (A1', A2 '; A1"). , A2 ", A1 '" - A4' ") is connected in parallel. Versorgungsstation nach Anspruch 8, wobei die Wandlereinrichtung (W') einen Multioutput-Gleichspannungswandler (D') aufweist, welcher eingangsseitig mit den mindestens zwei Ausgangsanschlüssen (A1', A2') des mindestens einen Gleichrichters (G') elektrisch verbunden ist und ausgangsseitig mit den mindestens drei Ausgangspolen (a1' - a3') elektrisch verbunden ist; und wobei die mindestens eine elektrische Speichereinrichtung (S') zwischen dem mindestens einen Gleichrichter (G') und dem Multioutput-Gleichspannungswandler (D') parallel zu den Ausgangsanschlüssen (A1', A2') des mindestens einen Gleichrichters (G') verschaltet ist.Supply station after Claim 8 wherein the transducer means (W ') comprises a multi-output DC-DC converter (D') which is electrically connected on the input side to the at least two output terminals (A1 ', A2') of the at least one rectifier (G ') and on the output side to the at least three output terminals (a1 '- a3') is electrically connected; and wherein the at least one electrical storage device (S ') between the at least one rectifier (G') and the multi-output DC-DC converter (D ') is connected in parallel to the output terminals (A1', A2 ') of the at least one rectifier (G') , Versorgungsstation nach Anspruch 8, wobei ein erster Ausgangspol (a1") der Versorgungsstation direkt elektrisch mit einem ersten Ausgangsanschluss (A1") des mindesten einen Gleichrichters (G") verbunden ist; wobei die Wandlereinrichtung (W") einen ersten Gleichspannungswandler (D1") aufweist, welcher eingangsseitig mit dem ersten Ausgangsanschluss (A1") und einem zweiten Ausgangsanschluss (A2") des mindestens einen Gleichrichters (G") verbunden ist und ausgangsseitig mit einem zweiten Ausgangspol (a2") und einem dritten Ausgangspol (a3") der Puffereinrichtung verbunden ist. Supply station after Claim 8 in which a first output terminal (a1 ") of the supply station is directly electrically connected to a first output terminal (A1") of the at least one rectifier (G "), wherein the converter means (W") comprises a first DC-DC converter (D1 "), which input side is connected to the first output terminal (A1 ") and a second output terminal (A2") of the at least one rectifier (G ") and connected on the output side to a second output terminal (a2") and a third output terminal (a3 ") of the buffer means. Versorgungsstation nach Anspruch 10, wobei die Wandlereinrichtung (W") einen Hilfsgleichspannungswandler (HD") aufweist, welcher eingangsseitig mit dem ersten Ausgangsanschluss (A1") des mindestens einen Gleichrichters (G") und ausgangsseitig mit der mindestens einen elektrische Speichereinrichtung (S") verbunden ist; wobei der Hilfsgleichspannungswandler (HD") zwischen dem ersten Ausgangsanschluss (A1") und dem zweiten Ausgangsanschluss (A2") des mindestens einen Gleichrichters (G") parallel verschaltet ist.Supply station after Claim 10 wherein the converter device (W ") has an auxiliary DC-DC converter (HD") which is connected on the input side to the first output connection (A1 ") of the at least one rectifier (G") and on the output side to the at least one electrical storage device (S "); the auxiliary DC-DC converter (HD ") is connected in parallel between the first output terminal (A1") and the second output terminal (A2 ") of the at least one rectifier (G"). Versorgungsstation nach Anspruch 11, wobei erste Gleichspannungswandler (D1") eingangsseitig über den Hilfsgleichspannungswandler (HD") mit dem ersten Ausgangsanschluss (A1") des Gleichrichters (G") verbunden ist.Supply station after Claim 11 , wherein first DC-DC converter (D1 ") on the input side via the auxiliary DC-DC converter (HD") to the first output terminal (A1 ") of the rectifier (G") is connected. Versorgungsstation nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Wandlereinrichtung (W") einen zweiten Gleichspannungswandler (D2") aufweist, welcher eingangsseitig mit dem ersten Ausgangsanschluss (A1") und dem zweiten Ausgangsanschluss (A2") des Gleichrichters (G") und ausgangsseitig mit dem ersten Ausgangspol (a1") und dem zweiten Ausgangspol (a2") der Wandlereinrichtung (P") verbunden ist.Supply station after one of the Claims 10 to 12 wherein the converter device (W ") has a second DC-DC converter (D2") which has an input side with the first output connection (A1 ") and the second output connection (A2") of the rectifier (G ") and the output side with the first output pole (a1" ) and the second output terminal (a2 ") of the converter means (P"). Versorgungsstation nach Anspruch 8, wobei die Wandlereinrichtung (W'") einen ersten Gleichrichter (G1'") und einen zweiten Gleichrichter (G2'") aufweist; wobei die Vorrichtung einen Mittelspannungstransformator (T'") aufweist, welcher zwischen dem Wechselspannungsnetz (N) und dem ersten und zweiten Gleichrichter (G1'", G2'") verschaltet ist und das Wechselspannungsnetz (N) in ein erstes und ein zweites ZwischenWechselspannungsnetz (N1, N2) aufteilt; wobei der erste Gleichrichter (G1'") eingangsseitig mit dem ersten ZwischenWechselspannungsnetz (N1) elektrisch verbunden ist und zwei Ausgangsanschlüsse (A1'", A2'") aufweist, welche mit einem ersten Ausgangspol (aT") und einem zweiten Ausganspol (a2"') der Wandlereinrichtung (W'") direkt elektrisch verbunden sind; wobei der zweite Gleichrichter (G2'") eingangsseitig mit dem zweiten ZwischenWechselspannungsnetz (N2) verbunden ist und zwei Ausgangsanschlüsse (A3'", A4'") aufweist, welche mit dem zweiten Ausgangspol (a2'") und einem dritten Ausgangspol (a3'") der Wandlereinrichtung (W'") direkt elektrisch verbunden sind; wobei eine erste elektrische Speichereinrichtung (S1'") der Wandlereinrichtung (W'") zwischen den Ausgangsanschlüssen (A1'", A2'") des ersten Gleichrichters (G1'") parallel verschaltet ist; und wobei eine zweite elektrische Speichereinrichtung (S2'") der Wandlereinrichtung (W'") zwischen den Ausgangsanschlüssen (A3'", A4'") des zweiten Gleichrichters (G2'") parallel verschaltet ist.Supply station after Claim 8 wherein the transducer means (W ''') comprises a first rectifier (G1''') and a second rectifier (G2 '''), the apparatus comprising a medium voltage transformer (T'') connected between the AC mains (N) and the first and second rectifier (G1 '", G2'") is connected and the AC voltage network (N) in a first and a second intermediate AC power network (N1, N2) divided; wherein the first rectifier (G1 '") is electrically connected on the input side to the first intermediate AC voltage network (N1) and has two output terminals (A1'", A2 '") which are connected to a first output terminal (aT") and a second output terminal (a2 "). ') of the transducer means (W'") are electrically connected directly; wherein the second rectifier (G2 '") is connected on the input side to the second intermediate AC voltage network (N2) and has two output terminals (A3'", A4 '") connected to the second output terminal (a2'") and a third output terminal (a3 '). ") of the transducer means (W '") are directly electrically connected; wherein a first electrical storage device (S1 '") of the converter device (W'") is connected in parallel between the output connections (A1 '", A2'") of the first rectifier (G1 '"), and wherein a second electrical storage device (S2';") of the converter device (W '") is connected in parallel between the output connections (A3'", A4 '") of the second rectifier (G2'").
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