DE102019115516A1 - Verfahren zur Verringerung von Gleichtakt-Störungen von durch Hochvoltkomponenten gesteuerten ohmschen Lasten mit kapazitivem Belag - Google Patents

Verfahren zur Verringerung von Gleichtakt-Störungen von durch Hochvoltkomponenten gesteuerten ohmschen Lasten mit kapazitivem Belag Download PDF

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Abstract

Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Verringerung von Gleichtakt-Störungen von durch Hochvoltkomponenten in Bezug auf ein System von Spannungspotentialen (UHv+, UHv-) geschalteten ohmschen Lasten mit kapazitivem Belag gegenüber einem Chassis zur Aufnahme der Last. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine erste ohmsche Last (Load1) abwechselnd von einem positiven ersten Spannungspotential (UHv+) auf ein negatives zweites Spannungspotential (UHv-) des Systems von Spannungspotentialen (UHv+, UHv-) umgeschaltet wird, und dass eine zweite ohmsche Last (load2) (UHv+) synchron zum Schalten der ersten ohmschen Last (Load1) in umgekehrter Abfolge abwechselnd vom negativen zweiten Spannungspotential (UHv-) des Systems von Spannungspotentialen (UHv+, UHv-) auf das positive erste Spannungspotential (UHv+) umgeschaltet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung von Gleichtakt-Störungen von durch Hochvoltkomponenten in Bezug auf ein System von Spannungspotentialen (UHv+, UHv-) geschalteten ohmschen Lasten mit kapazitivem Belag gegenüber einem Chassis zur Aufnahme der Last.
  • Wie in 1 beispielshaft schematisch gezeigt, werden in Hochvolt-Komponenten, deren elektrische Lasten, z. B. der Heizkern eines Heizers, einen kapazitiven Belag (CL1 ...CLn) gegenüber dem Chassis haben, beim Schalten dieser ohmschen Lasten kapazitive Ströme auf das Chassis geleitet.
  • Diese Ströme können zur Störung anderer elektrischer Komponenten im elektrischen System führen. Unterbunden werden können diese Störungen durch Schirmung der Lasten gegen Chassis. Ist die Schirmung der Lasten nicht möglich, müssen aufwendige Filtermaßnahmen mit in V-Konfiguration geschalteten Y-Kondensatoren und Drosseln eingesetzt werden, um Gleichtakt-Störungen zu unterdrücken.
  • Es besteht demnach ein Bedarf an einem Verfahren zur Verringerung von Gleichtaktstörungen (Common Modefilterung) von durch Hochvoltkomponenten in Bezug auf ein System von Spannungspotentialen (UHv+, UHv-) geschalteten ohmschen Lasten mit kapazitivem Belag gegenüber einem Chassis zur Aufnahme der Lasten, unter Reduzierung der bislang üblichen Filtermaßnahmen.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der eingangs genannter Art zu schaffen, das eine Verringerung der Gleichtaktstörungen unter Reduzierung der bislang üblichen Filtermaßnahmen gewährleistet.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen festgelegt.
  • Die Erfindung stellt demnach ein Verfahren zur Verringerung von Gleichtakt-Störungen von durch Hochvoltkomponenten in Bezug auf ein System von Spannungspotentialen (UHv+, UHv-) geschalteten ohmschen Lasten mit kapazitivem Belag gegenüber einem Chassis zur Aufnahme der Lasten bereit, wobei eine erste ohmsche Last (Load1) abwechselnd von einem positiven ersten Spannungspotential (UHv+) auf ein negatives zweites Spannungspotential (UHv-) des Systems von Spannungspotentialen (UHv+, UHv-) umgeschaltet wird, und dass eine zweite ohmsche Last (load2) mit demselben kapazitiven Belag gegenüber dem Chassis wie die erste ohmsche Last (Load2) synchron zum Schalten der ersten ohmschen Last (Load1) in umgekehrter Abfolge abwechselnd vom negativen zweiten Spannungspotential (UHv-) des Systems von Spannungspotentialen (UHv+, UHv-) auf das positive erste Spannungspotential (UHv+) umgeschaltet wird.
  • Um den Aufwand der Filterung von Gleichtaktstörungen zu reduzieren, reduziert die erfindungsgemäße Maßnahme die Erzeugung der kapazitiven Störströme durch synchrones Schalten von zwei Lasten (Load1 und Load2) mit gleichem kapazitiven Belag nach verschiedenen Spannungspotentialen (UHv+ und UHv-).
  • Im ausgeschalteten Zustand der beiden ohmschen Lasten (Load1 und Load2), also bei offenen Hochvoltschaltelementen (SLDL & SLDH = OPEN), sind sämtliche parasitären Kapazitäten (CL11...CL1n) der ersten Last (Load1) auf das positiven ersten Spannungspotential (UHv+) geladen, während sämtliche parasitären Kapazitäten (CL21... CL2n) der zweiten Last (Load2) auf das negative zweite Spannungspotential (UHV-) geladen sind.
  • Im synchronen Einschaltmoment der ohmschen Lasten (Load1 und Load2), also beim Schließvorgang der Hochvoltschaltelementen (SLDL & SLDH = CLOSED) erfolgt die Umladung der parasitären Kapazitäten (CL11...CL1n, CL21... CL2n) der Lasten (Load1, Load2) auf lageabhängige Spannungsteilpotentiale, also auf die Potentiale, die von den parasitären Kapazitäten der beiden Lasten abhängig von deren Lage eingenommen werden.
  • Bei diesem Einschaltvorgangvorgang fließen Einschalt-Umladeströme ICON1 ... ICONn über das Chassis. Diese Einschalt-Umladeströme werden
    • - von der ersten Last (Load1) über die parasitären Kapazitäten (CL21... CL2n) der zweiten Last (Load2) vom Chassis zurück ins System von Spannungspotentialen von geleitet, und
      • - von der zweiten Last (Load2) über die parasitären Kapazitäten (CL11...CL1n) der ersten Last (Load1) vom Chassis zurück ins System von Spannungspotentialen von geleitet.
  • Im synchronen Ausschaltmoment der Lasten, also beim Öffnen der Hochvoltschaltelementen (SLDL & SLoH ->OPEN), erfolgt die die Umladung der parasitären Kapazitäten (CL1 , ... CL1") der ersten ohmschen Last (Load1)auf das positive erste Spannungspotential (UHv+) und der parasitären Kapazitäten (CL21... CL2n) der zweiten ohmschen Last Load2) auf das negative zweite Spannungspotential (UHv+ und UHv-) der zweiten ohmschen Last (Load2).
  • Bei diesem Ausschaltvorgangvorgang fließen Ausschalt-Umladeströme ICOF1 ... ICOFn über das Chassis. Diese Ausschalt-Umladeströme werden
    • - von der ersten Last (Load1) über die parasitären Kapazitäten der zweiten Last (Load2) vom Chassis zurück ins System von Spannungspotentialen geleitet, und
    • - von der zweiten Last (Load2) über die parasitären Kapazitäten der ersten Last (Load1) vom Chassis zurück ins System von Spannungspotentialen geleitet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren mit den vorstehend im Einzelnen geschilderten Lade- und Entladevorfänge der parasitären Last- Kapazitäten ergeben sich folgende Vorteile: Die Filter zur Unterdrückung von Gleichtaktstörungen in Gestalt von Drosseln und in V-Konfiguration geschalteten Y-Kondensatoren können kleiner und damit kostengünstiger dimensioniert werden, da die Kosten für diese Filterkomponenten proportional zu deren Größe abhängen. Da sich die Filterkomponentenkosten proportional zur Größe der Filterkomponenten verhalten liegt hier ein Einsparungspotential.
  • Anhand der Zeichnung wird Erfindung nunmehr veranschaulicht; es zeigen:
    • 1 schematisch schaltungsmäßige Maßnahmen zur Verringerung von Gleichtakt-Störungen von durch Hochvoltkomponenten in Bezug auf ein System von Spannungspotentialen (UHv+, UHv-) geschalteten ohmschen Lasten mit kapazitivem Belag gegenüber einem Chassis zur Aufnahme der Lasten gemäß dem Stand der Technik,
    • 2 schematisch eine Ausführungsform erfindungsgemäßer Maßnahmen zur Verringerung von Gleichtakt-Störungen von durch Hochvoltkomponenten in Bezug auf ein System von Spannungspotentialen (UHv+, UHv-) geschalteten ohmschen Lasten mit kapazitivem Belag gegenüber einem Chassis zur Aufnahme der Lasten im synchronen Einschaltmoment der Lasten, und
    • 3 schematisch eine Ausführungsform erfindungsgemäßer Maßnahmen zur Verringerung von Gleichtakt-Störungen von durch Hochvoltkomponenten in Bezug auf ein System von Spannungspotentialen (UHv+, UHv-) geschalteten ohmschen Lasten mit kapazitivem Belag gegenüber einem Chassis zur Aufnahme der Lasten im synchronen Ausschaltmoment der Lasten.
  • 1 ist bereits einleitend zum Stand der Technik erläutert worden.
  • 2 und 3 zeigen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Verringerung von Gleichtakt-Störungen (Common Modefilterung) von durch Hochvoltkomponenten in Bezug auf ein System von Spannungspotentialen (UHv+, UHv-) geschalteten ohmschen Lasten mit kapazitivem Belag gegenüber einem Chassis zur Aufnahme der Lasten.
  • Um den Aufwand der Common Modefilterung zu verringern, reduzieren die erfindungsgemäßen Maßnahmen die Erzeugung der kapazitiven Störströme durch synchrones Schalten von 2 Lasten (Load1 und Load2) mit gleichem kapazitiven Belag nach verschiedenen Spannungspotentialen UHV+ und UHV-.
  • Wie in 2 gezeigt, sind im ausgeschalteten Zustand der Lasten, SLDL & SLDH = OPEN, sämtliche parasitären Kapazitäten von Load1 auf UHV+ Potential und die parasitären Kapazitäten von Load2 auf UHV- Potential geladen.
  • Im synchronen Einschaltmoment der Lasten, SLDL & SLDH ->CLOSED, erfolgt die die Umladung der parasitären Kapazitäten von Load1 und Load2 auf lageabhängige Teilspannungen (Lage parasitären Kapazitäten CL11...CL1n, CL21... CL2n).
  • Bei diesem Einschaltvorgangvorgang fließen Einschalt-Umladeströme ICON1 .... ICONn über das Chassis. Dabei werden Einschalt-Umladeströme von Load1 über die parasitären Kapazitäten von Load2 vom Chassis zurück ins HV-System geleitet.
  • Wie in 3 gezeigt, erfolgt im synchronen Ausschaltmoment der Lasten, SLDL & SLDH ->OPEN, eine Umladung der parasitären Kapazitäten CL11...CL1n von Load1 und CL21...CL2n von Load2 auf die Spannungspotentiale UHV+ und UHV-.
  • Bei diesem Ausschaltvorgangvorgang fließen Einschalt-Umladeströme ICOF1 .... ICOFn über das Chassis. Dabei werden Einschalt-Umladeströme von Load1 über die parasitären Kapazitäten von Load2 vom Chassis zurück ins HV-System geleitet.
  • Ein Vorteil der vorstehend erläuterten erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Verringerung von Gleichtakt-Störungen (Common Modefilterung) von durch Hochvoltkomponenten in Bezug auf ein System von Spannungspotentialen (UHv+, UHv-) geschalteten ohmschen Lasten mit kapazitivem Belag gegenüber einem Chassis zur Aufnahme der Lasten können die CM-Modefilter (Drossel + Y-Kondensatoren) können kleiner dimensioniert werden. Da sich die Filterkomponentenkosten proportional zur Größe der Filterkomponenten verhalten liegt hier ein Einsparungspotential.

Claims (2)

  1. Verfahren zur Verringerung von Gleichtakt-Störungen von durch Hochvoltkomponenten in Bezug auf ein System von Spannungspotentialen (UHv+, UHv-) geschalteten ohmschen Lasten mit kapazitivem Belag gegenüber einem Chassis zur Aufnahme der Lasten, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste ohmsche Last (Load1) abwechselnd von einem positiven ersten Spannungspotential (UHv+) auf ein negatives zweites Spannungspotential (UHv-) des Systems von Spannungspotentialen (UHv+, UHv-) umgeschaltet wird, und dass eine zweite ohmsche Last (load2) (UHv+) synchron zum Schalten der ersten ohmschen Last (Load1) in umgekehrter Abfolge abwechselnd vom negativen zweiten Spannungspotential (UHv-) des Systems von Spannungspotentialen (UHv+, UHv-) auf das positive erste Spannungspotential (UHv+) umgeschaltet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zur Unterdrückung verbleibender Gleichtaktstörungskomponenten Drosseln und in V-Konfiguration geschaltete Y-Kondensatoren eingesetzt werden.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE10301275B4 (de) * 2003-01-15 2016-06-16 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Verringerung von Common-Mode-Störströmen in einem elektrischen Antriebssystem sowie entsprechendes elektrisches Antriebssystem
DE112016002174T5 (de) * 2015-05-14 2018-01-25 Mitsubishi Electric Corporation Störungsfilter vom leiterplattentyp und elektronische einrichtung

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