DE102019130838A1 - Eine Filteranordnung - Google Patents

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Abstract

Eine Filteranordnung in Verbindung mit einem Leistungswandler zum Transferieren von Leistung zwischen einem mehrphasigen AC-Spannungsnetzwerk und einem DC-Spannungsnetzwerk.Die Filteranordnung umfasst eine Gegentaktspule, die zwischen jeden AC-Anschluss einer Inverterbrücke und einem entsprechenden AC-Netzwerkphasenanschluss gekoppelt ist, und eine Gleichtaktspule, die zwischen jedem Inverterbrücken-DC-Anschluss und einem entsprechenden DC-Netzwerkanschluss gekoppelt ist. Beide Induktoren befinden sich in der gleichen Magnetkernstruktur, so dass jede der Gegentaktwicklung um ihren eigenen phasenspezifischen Kernschenkel gewickelt ist und alle Gleichtaktwicklungen um ihren eigenen einzelnen Kernschenkel gewickelt sind. Die Wicklungsrichtung von sowohl AC- als auch DC-seitigen Induktorwicklungen ist derart, dass ein Gleichtaktstrom, der entlang beider Induktoren in der gleichen Richtung fließt, in jedem Magnetkernschenkel einen Fluss induziert, der den in dem Magnetkern umlaufenden Gesamtfluss verstärkt.

Description

  • Erfindungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filteranordnung in Verbindung mit einem Leistungswandler zum Übertragen von Leistung zwischen einem Gleichstrom-„DC“-Spannungsnetzwerk und einem mehrphasigen Wechselstrom-„AC“-Spannungsnetzwerk. Zudem betrifft die Erfindung Stromverteilungssysteme, wobei Leistungswandler, die eine Filteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden, angewendet werden können.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Inverter finden breite Anwendung in Leistungselektronikanwendungen bei der Umwandlung zwischen DC-Leistung und AC-Leistung. Der häufigste Invertertyp, der PWM-Inverter, wandelt eine DC-Versorgungsspannung in eine AC-Ausgangsspannung um, die aus Impulsen mit variierenden Breiten besteht. Die Ausgangsspannung wird hier durch ein sogenanntes Impulsbreitenmodulations-„PWM“-Verfahren mit einem Ziel gebildet, das Ausgangsspannungs-Impulsmuster mit einer gewünschten Grundkomponente und einem kleinsten Gehalt an unvorteilhaften Oberwellen zu bilden.
  • Der mittlere Istwert des PWM-Spannungsmusters beträgt nicht null wie z. B. in einer 3-phasigenen symmetrischen sinusförmigen Spannungswellenform, variiert aber innerhalb des DC-Versorgungsspannungsbereichs. Ein anderer mittlerer Spannungswert als null bildet eine gemeinsame Spannungskomponente für alle Phasen, wodurch ein sogenannter Gleichtaktstrom generiert wird, der sowohl in dem DC- als auch AC-Netzwerk umläuft, die mit der Einrichtung verbunden sind, und schädliche Effekte auf die Umgebung haben kann. Mit allgemein verwendeten Modulationsverfahren sind die Gleichtaktspannung und der generierte Gleichtaktstrom umso höher, je niedriger der Wert der Inverter-AC-Ausgangsspannung. Bei einigen Anwendungen ist eine impulsförmige Spannung nicht akzeptabel, so dass die AC-Ausgangsspannung näher an eine sinusförmige Wellenform gefiltert werden muss. Dies ist z. B. der Fall in vielen Anwendungen für erneuerbare Energie, wobei der generierte elektrische Strom einem öffentlichen Energieverteilungsnetz zugeführt wird.
  • Eine üblicherweise verwendete Filterlösung bei PWM-Anwendungen ist das sogenannte LCL-Filter, das zwischen die Inverter-Ausgangsanschlüsse und das Stromverteilungsnetzwerk gekoppelt ist, wie in 1 vorgelegt. Ein LCL-Filter umfasst normalerweise ein kapazitives Filter, das zwischen ein erstes und ein zweites induktives Filter gekoppelt ist. Der Nachteil dieses Filtertyps liegt in den induktiven Komponenten, die typischerweise groß und schwer sind, was erhebliche Leistungsverluste erzeugt. Somit erfordert das Filter ein richtiges Gehäuse und eine effiziente Kühlanordnung. Um den Gleichtaktstrom zu begrenzen, wird möglicherweise auch eine zusätzliche Gleichtaktspule in dieser Filteranordnung benötigt. Insgesamt vergrößert das LCL-Filter die Größe und die Kosten der Installation außerordentlich.
  • Eine andere bekannte Filterlösung in PWM-Anwendungen umfasst eine Reihenschaltung aus Induktoren in Verbindung mit einer kapazitiven Filteranordnung, wie in 2 vorgelegt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieses Filters befinden sich die Induktoren auf der gleichen Magnetkernstruktur, so dass jede der Gegentaktwicklungen um ihren eigenen Kernschenkel gewickelt ist und alle Gleichtaktwicklungen um einen gemeinsamen einzelnen Kernschenkel gewickelt sind, wie in dem Beispiel von 5 vorgelegt. Ein Nachteil dieses Filters besteht darin, dass der gesamte AC-Strom, d. h. alle seine Gegentakt- und Gleichtaktkomponenten, entlang beiden in Reihe gekoppelten Induktoren fließen muss. Insbesondere ist bei einem Arbeitspunkt mit einer gleichzeitig niedrigen AC-Ausgangsspannung und einem hohen Ausgangsstrom die Gleichtaktspule gleichzeitig mit einem Worst-Case-Gleichtaktstrom und Worst-Case-Gegentaktstrom belastet. Diese Situation muss deshalb als die Grundlage für das Design der Gleichtaktspule und des Magnetkernschenkels genommen werden. Ein weiterer Nachteil dieses Filters besteht darin, dass es möglicherweise schwierig ist, alle Wicklungen der Gleichtaktspule um den gleichen Kernschenkel zu platzieren.
  • Kurze Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer neuartigen Filteranordnung für einen Leistungswandler zwischen einem DC-Spannungsnetzwerk und einem mehrphasigen AC-Spannungsnetzwerk. Die erfindungsgemäße Filteranordnung vermeidet die Nachteile des Stands der Technik, wie etwa eine schwere LCL-Filterschaltung oder das Dimensionieren einer Gleichtaktspule bei gleichzeitig Worst-Case-Gegentakt- und Gleichtaktstromkomponenten. Die Aufgabe der Erfindung wird durch das erzielt, was in dem unabhängigen Anspruch festgestellt ist, andere bevorzugte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Filteranordnung eine Gegentaktspule, die zwischen jeden AC-Anschluss einer Inverterbrücke und einem entsprechenden AC-Netzwerkphasenanschluss gekoppelt ist, und eine Gleichtaktspule, die zwischen jeden Inverterbrücken-DC-Anschluss und einen entsprechenden DC-Netzwerkanschluss gekoppelt ist. Gemäß der Erfindung befinden sich beide Induktoren in der gleichen Magnetkernstruktur, so dass jede der Gegentaktwicklung um ihren eigenen phasenspezifischen Kernschenkel gewickelt ist und alle Gleichtaktwicklungen vorteilhafterweise um ihren eigenen einzelnen Kernschenkel gewickelt sind. Die Induktorspulen sind derart um ihre Magnetkernschenkel gewickelt, dass ein Gleichtaktstrom, der zwischen dem DC- und AC-Netzwerk entlang beiden Induktoren in der gleichen Richtung fließt, in jedem Magnetkernschenkel einen Fluss induziert, der den Gesamtfluss, der in dem Magnetkern umläuft, verstärkt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält die DC-seitige Gleichtaktinduktorstruktur auch eine Gegentaktinduktivität derart, dass die Gegentaktinduktivität unter 15% der Gleichtaktinduktivität beträgt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Filteranordnung auch eine kapazitive Kopplung zwischen dem DC- und AC-Netzwerkanschluss. Eine vorteilhafte Filteranordnung enthält eine erste Kondensatorgruppe, die einen Kondensator zwischen jedem DC-Netzwerkanschluss und einem Sternpunkt umfasst, und eine zweite Kondensatorgruppe, die einen Kondensator zwischen jedem AC-Netzwerkanschluss und dem Sternpunkt umfasst.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Sternpunkt der kapazitiven Filteranordnung über einen Kondensator an Masse gekoppelt.
  • Gemäß der Erfindung ist das Netzwerk von Kondensator C43-C49 und C33-C39 von dem AC-Netzwerk an das DC-Netzwerk gekoppelt, um den Gleichtaktstrom zu filtern.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die erfundene Filteranordnung in einem System eingesetzt, wobei das angeschlossene AC-Netzwerk mindestens 2 Phasen besitzt und das angeschlossene DC-Netzwerk mindestens 2 Pole besitzt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein mit der erfundenen Filteranordnung ausgestatteter Leistungswandler dafür eingesetzt, Leistung zwischen einem DC-Netzwerk und einem mehrphasigen AC-Netzwerk in einem System zu übertragen, wobei die Leistung an das DC-Netzwerk durch eine Batterie, durch ein gleichgerichtetes AC-Netzwerk oder durch eine erneuerbare Quelle wie etwa durch ein Solarpanel oder eine Windturbine geliefert wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein mit der erfundenen Filteranordnung ausgestatteter Leistungswandler dafür eingesetzt, Leistung zwischen einem DC-Netzwerk und einem mehrphasigen AC-Netzwerk in einem System zu übertragen, wobei die Leistung zu dem AC-Netzwerk durch einen AC-Generator oder durch ein AC-Netzwerk geliefert wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein mit der erfundenen Filteranordnung ausgestatteter Leistungswandler dafür eingesetzt, Leistung zwischen einem DC-Netzwerk und einem mehrphasigen AC-Netzwerk in einem System zu übertragen, wobei das DC-Netzwerk durch ein Batterieladegerät oder durch einen AC-Motor über einen Inverter belastet wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein mit der erfundenen Filteranordnung ausgestatteter Leistungswandler dafür eingesetzt, Leistung zwischen einem DC-Netzwerk und einem mehrphasigen AC-Netzwerk in einem System zu übertragen, wobei das AC-Netzwerk durch ein AC-Netzwerk oder durch einen AC-Motor belastet wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die erfindungsgemäße Filteranordnung um bis zu 30% effizienter als der Stand der Technik, z. B. LCL-Filter und Siemens- DE102008026870A1 , bei einem Modulationsindex von 0,4. (100)
  • Figurenliste
  • Unter der Erfindung erscheint eine ausführlichere Erläuterung anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen
    • 1 eine Filteranordnung nach dem Stand der Technik,
    • 2 eine Filteranordnung nach dem Stand der Technik,
    • 3 eine Filteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung,
    • 4 eine Filteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung,
    • 5 eine Induktorstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung,
    • 6 einen Magnetflussstrom in dem Induktormagnetkern gemäß der vorliegenden Erfindung,
    • 7 ein Stromverteilungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung,
    • 8 in der Grafik die Leistungsverluste für die erfindungsgemäße Filteranordnung im Vergleich mit dem Stand der Technik.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • 1 legt ein vereinfachtes Hauptschaltungsdiagramm eines Leistungswandlers 10 nach dem Stand der Technik zum Übertragen von Leistung zwischen einem mehrphasigen AC-Spannungsnetzwerk UAC12 und einem DC-Spannungsnetzwerk UDC11 vor, als einzelne Linienzeichnung gezeigt. In der Wandleranordnung wird die liefernde DC-Spannung UDC11 in eine 3-phasige AC-Spannung UAC11 durch eine Invertereinheit INU11 invertiert. Die Ausgangsspannung UAC11 besteht aus Impulsen, deren Höhe die DC-Spannung der Zwischenschaltung der Invertereinheit INU11 ist. Diese Spannung kann aufgrund des hohen Gehalts an den schädlichen Oberwellen ihrer impulsartigen Spannungsform normalerweise nicht an ein öffentliches Stromverteilungsnetz angeschlossen werden. Deshalb muss diese Verbindung durch ein schweres Filter erfolgen, das das meiste der schädlichen Oberwellen entfernt. Normalerweise besteht das Filter, wie etwa das LCL11 in 1, aus einer ersten Gegentaktinduktanz L11 , einer zweiten Gegentaktinduktanz L12 und einer Kapazität C11 zwischen den Induktanzen. Um den durch das AC-Netzwerk gelieferten Gleichtaktstrom zu begrenzen, ist möglicherweise in der Filteranordnung auch ein zusätzlicher Gleichtaktinduktor L13 erforderlich.
  • 2 legt ein Hauptschaltungsdiagramm eines anderen Leistungswandlers 20 nach dem Stand der Technik zum Übertragen von Leistung zwischen einem DC-Spannungsnetzwerk mit Polen DC+, DC- und durch einen Energiespeicherkondensator C21 gefiltert, und einem 3-phasigen AC-Spannungsnetzwerk mit den Phasen U, V, W vor. Die Inverterbrücke B20 , die in einer vereinfachten Form als für einen Fachmann offensichtlich gezeigt ist, generiert eine 3-phasige AC-Ausgangsspannung mit den Phasen U2 , V2 , W2 . Aufgrund der gepulsten Form wird die Ausgangsspannung näher an eine sinusförmige Wellenform unter Verwendung einer Filteranordnung gefiltert, die eine 3-phasige Gegentaktspule L21 und eine 3-phasige Gleichtaktspule L22 enthält, in Reihe zwischen AC-Inverteranschlüsse U2 , V2 , W2 und entsprechende Netzwerkanschlüsse U, V, W geschaltet. Die Filteranordnung enthält weiterhin eine erste Kondensatorgruppe C23 , C24 zwischen jedem DC-Spannungsnetzwerkpol DC+, DC- und einem Sternpunkt N2 und eine zweite Kondensatorgruppe C26-C28 zwischen jeder AC-Spannungsnetzwerkphase U, V, W und dem Sternpunkt N2 . Der Sternpunkt N2 kann über den Kondensator C29 an Erdepotential angeschlossen werden.
  • 3 legt ein Hauptschaltungsdiagramm eines Leistungswandlers 30 zum Übertragen von Leistung zwischen einem DC-Spannungsnetzwerk und einem 3-phasigen AC-Spannungsnetzwerk vor. Die Inverterbrücke B30 ist hier ähnlich der des Leistungswandlers 20. Ein Energiespeicherfilterkondensator C31 ist an DC-Anschlüsse B3+, B3- der Brücke B30 gekoppelt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Filteranordnung im Leistungswandler 30 eine Gleichtaktspule L32 auf der DC-Spannungsnetzwerkseite der Inverterbrücke, eine Wicklung auf beiden Leitungen zwischen den Inverteranschlüssen B3+, B3- und entsprechenden DC-Netzwerkpolen DC+, DC-. Ansonsten ist die Filteranordnung ähnlich der des Leistungswandlers 20, mit einer 3-phasigen Gegentaktspule L31 zwischen den Inverter-AC-Anschlüssen U3 , V3 , W3 und entsprechenden AC-Netzwerkphasen U, V, W. Die durchgezogenen Linien bei den Induktorsymbolen stellen Magnetkernschenkel der Induktorspulen dar. Das kapazitive Filter in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst eine erste Kondensatorgruppe C33 , C34 zwischen jedem DC-Spannungsnetzwerkpol DC+, DC- und einem Sternpunkt N3 , und eine zweite Kondensatorgruppe C36-C38 zwischen jeder AC-Spannungsnetzwerkphase U, V, W und dem Sternpunkt N3 . Der Sternpunkt N3 kann über den Kondensator C39 mit Erdepotential verbunden werden.
  • Wie bekannt ist, ist die Inverter-DC-Eingangsleistung bei einem konstanten Ausgangsstrom umso niedriger, je niedriger die AC-Ausgangsfrequenz ist. Somit ist der DC-Eingangsstrom bei niedrigen Ausgangsfrequenzen niedrig, was einen bemerkenswerten Vorteil mit sich bringt, wenn die Filteranordnung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und zwar aufgrund von geringen Leistungsverlusten in dem Gleichtaktinduktor. Im Stand der Technik hängen, wenn alle Induktoren auf der AC-Seite des Inverters platziert sind, der Induktorstrom und zu dem Strom proportionale Verluste nicht von der Ausgangsfrequenz ab.
  • Die neuartige Idee setzt der Anzahl von AC-Netzwerkphasen keine Begrenzungen, z. B. ist eine 1-phasige AC-Versorgung möglich, obwohl in den Beispielen in diesem Dokument 3-phasige Netzwerke verwendet werden. Auch kann die Anzahl von DC-Netzwerkpolen über 2 liegen. 4 präsentiert ein Beispiel eines Hauptschaltungsdiagramms eines Leistungswandlers 40, wobei eine Inverterbrücke B40 ein 3-stufiges AC-Ausgangsspannungsmuster von einer doppelpoligen DC-Spannungsversorgung bilden kann. Da diese Arten von Inverterbrückentypen, wie NPC, TNPC, ANPC usw., einem Fachmann vertraut sind, wird die Brücke hier nur in vereinfachter Form vorgelegt. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Filteranordnung eine Gleichtaktspule L42 auf der DC-Netzwerkseite der Inverterbrücke, eine Wicklung zwischen jedem Inverter-DC-Anschluss B4+ , B4N , B4- und entsprechenden DC-Netzwerkpolen DC+, N, DC-. Ansonsten ist die Filteranordnung der des Leistungswandlers 30 ähnlich, einschließlich Energiespeicherfilterkondensatoren C41 , C42 bei beiden Polaritäten der DC-Versorgung, einer ersten Filterkondensatorgruppe C43 ... C45 zwischen jedem DC-Netzwerkpol und einem Sternpunkt N4 , einer zweiten Filterkondensatorgruppe C46 ... C48 zwischen jeder AC-Netzwerkphase und dem Sternpunkt N4 und eines Kondensators C49 zum Erden des Sternpunkts N4 .
  • 5 legt eine Hauptstruktur eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels eines Induktors gemäß der vorliegenden Erfindung vor. Der Magnetkern des Induktors umfasst 4 Schenkel 51-54, die durch Joche 55, 56 verbunden sind. Die 3-phasige Gegentaktspule L31 wird durch die Wicklungen um die Schenkel 52... 54 gebildet. Die Gleichtaktspule L32 wird durch die Wicklungen um einen einzelnen Schenkel 51 gebildet. Ein kleiner schwarzer Punkt neben jeder Wicklung zeigt die Richtung einer Wicklungsdrehung um einen Schenkel herum an, und Markierungen bei Wicklungsenden zeigen Induktorverbindungen zu anderen Teilen der Wandlerschaltungsanordnung in 3 an. Es sei angemerkt, dass die Gleichtaktspulenwicklungen auch um separate Kernschenkel montiert werden können anstatt des oben vorgelegten einzelnen Schenkels 51.
  • 6 zeigt einen Magnetflussstrom in einem Magnetkern von 5. In der Figur zeigt der gestrichelte Bereich den Magnetkern, und die Schenkel sind durch Zahlen 51-54 wie in 5 markiert.
  • Der obere Teil der Figur veranschaulicht einen Flussstrom ohne Gleichtaktstromkomponente in der Leistungswandlerschaltung. In dieser Situation sind die Ströme von beiden Wicklungen um den Schenkel 51 gleich, aber entgegengesetzt (d. h. der Strom von DC+ zu B3+ ist gleich dem Strom von B3- zu DC- in 3), weshalb auch die Magnetflüsse ΦdmD , die sie in dem Schenkel 51 erzeugen, gleich sind und einander aufheben. Dies bedeutet, dass die Gleichtaktspule in dieser Situation keine Wirkung auf die Wandleroperation hat. Der Strom jeder Gleichtaktspulenwicklung um die Schenkel 52-54 erzeugt seinen eigenen Magnetfluss. Normalerweise beträgt die Summe der Ausgangsströme null, weshalb auch die Summe der Flüsse ΦdmA in den Schenkeln 52-54 null beträgt und kein Teil dieser Flüsse über den Schenkel 51 umläuft (d. h. trotz der gemeinsamen mechanischen Struktur haben die Gleichtaktspule und die Gegentaktspule keine Wirkung aufeinander).
  • Der untere Teil der Figur veranschaulicht einen Flussstrom mit einem Gleichtaktstrom in den Leistungswandlerschaltung (Gleichtaktstrom = Strom, der zwischen den angeschlossenen DC- und AC-Netzwerken in die gleiche Richtung in allen Hauptschaltungsleitungen, z. B. von DC+ zu B3+ und DC- zu B3- in 3 fließt). In dieser Situation ist die Richtung der Ströme von beiden Wicklungen um den Schenkel 51 die gleiche, womit auch die Richtung der Magnetflüsse ΦcmD , die sie erzeugen, gleich ist und einander verstärken. Der gleiche Gleichtaktstrom fließt auch über die Phasen der Gegentaktspule L31 und verstärkt aufgrund der Richtung der Induktorwicklungsdrehung um ihre Kernschenkel weiterhin den umlaufenden Magnetfluss ΦcmA in den Schenkeln 52-54. Somit verstärken in dieser Gleichtaktsituation alle Wicklungen den umlaufenden Magnetfluss, was bedeutet, dass alle Wicklungen eine Impedanz für den Gleichtaktstromfluss bilden, was bezüglich einer Reduktion des Gleichtaktstroms vorteilhaft ist.
  • 7 legt Beispiele von Stromverteilungssystemen vor, wo ein eine Filteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendender Leistungswandler PC angewendet werden kann. Die Figur zeigt auf der Prinzipebene verschiedene Alternativen, die jedoch nicht notwendigerweise gleichzeitig in einem realen System auftreten.
  • In dem Beispielsystem kann der elektrische Strom zu dem System durch eine Windturbine WT über einen Leistungswandler PC1, durch ein Solarpanel SP über einen Leistungswandler PC2, durch ein Stromverteilungsnetz DG1 über einen Gleichrichter REC oder durch eine Batterie B über einen Leistungswandler PC3 an das DC-Spannungsnetzwerk geliefert werden. Es ist auch möglich, dass die Leistung zu dem System von der AC-Seite durch ein Stromverteilungsnetz DG2 direkt oder über einen Transformator T oder durch eine AC-Maschine M2, die als ein Generator arbeitet, geliefert wird.
  • In dem Beispielsystem kann der elektrische Strom von dem System über das DC-Spannungsnetzwerk an den Motor M1 über einen Inverter INU oder an eine Batterie über ein Batterieladegerät PC3 geliefert werden. Es ist auch möglich, dass die Leistung von dem System zu AC-seitigen Lasten wie etwa einem Motor M2 oder an ein AC-Spannungsnetz direkt oder über einen Transformator T geliefert wird.
  • Man beachte, dass, falls viele Invertereinheiten mit lokalen Energiespeicherkondensatoren mit einem gemeinsamen DC-Spannungsnetzwerk verbunden sind, der Strom der DC-Spannungsstrecke aufgrund eines schädlichen Resonanzphänomens aufgrund von getrennten Kondensatoren und der DC-Streckenstreuinduktanz zwischen ihnen erhöht werden kann. Deshalb kann eine zusätzliche Induktanz in der DC-Strecke nützlich sein, um die Resonanzfrequenz zu verringern und sie zu dämpfen. Gemäß der Erfindung kann die Gleichtaktinduktanz ein kleines Ausmaß an Gegentaktinduktivität enthalten, vorteilhafterweise weniger als 15% der Gleichtaktinduktivität, um dieser Notwendigkeit entgegenzukommen.
  • Die in der Beschreibung oben bereitgestellten spezifischen Beispiele sind nicht erschöpfend, sofern nicht explizit etwas anderes festgestellt wird, noch sollten sie als den Schutzbereich und/oder die Anwendbarkeit der beiliegenden Ansprüche begrenzend ausgelegt werden. Die in den begleitenden abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale lassen sich untereinander frei kombinieren, sofern nicht explizit etwas anderes festgestellt ist. Die Verben „umfassen“ und „enthalten“ werden in diesem Dokument als offene Beschränkungen verwendet, die die Existenz von ebenfalls nicht aufgeführten Merkmalen weder ausschließen noch erfordern. Weiterhin ist zu verstehen, dass die Verwendung von „ein/einer/eine“, d. h. einer Singularform, in diesem Dokument eine Mehrheit nicht ausschließt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008026870 A1 [0017]

Claims (9)

  1. Filteranordnung (10, 20, 30, 40) in Verbindung mit einem Leistungswandler zum Transferieren von Leistung zwischen einem Wechselstrom-„AC“-Spannungsnetzwerk und einem Gleichstrom-„DC“-Netzwerk, wobei der Leistungswandler eine Inverterbrücke mit AC-Anschlüssen und DC-Anschlüssen umfasst und die Filteranordnung enthält - einen ersten Induktor (L11, L21, L31, L41), umfassend Gegentaktspulen zwischen jedem Inverterbrücken-AC-Anschluss und einer entsprechenden AC-Netzwerkverbindung, und - eine erste Kondensatorgruppe (C11, C21-C24, C31-C34, C41-C44), umfassend einen Kondensator zwischen jeder Leistungswandler-DC-Netzwerkverbindung und einem Sternpunkt (N2, N3, N4), und - eine zweite Kondensatorgruppe (C26-C28, C36-C38, C46-C48), umfassend einen Kondensator zwischen jeder Leistungswandler-AC-Netzwerkverbindung und dem Sternpunkt (N2, N3, N4), dadurch gekennzeichnet, dass die Filteranordnung weiterhin einen zweiten Induktor (L32, L42) enthält, umfassend Gleichtaktspulen zwischen jedem DC-Anschluss der Inverterbrücke und der entsprechenden DC-Netzwerkverbindung, wobei der erste Induktor und der zweite Induktor über eine gemeinsame Magnetkernstruktur magnetisch gekoppelt sind (LS).
  2. Filteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Induktordrähte derart auf eine Kernstruktur gewickelt sind, dass alle Gleichtaktspulenwicklungen um einen gemeinsamen Kernschenkel gewickelt sind, jeder Gegentaktspulendraht um seinen eigenen Magnetkernschenkel gewickelt ist und die Enden der Magnetkernschenkel durch Magnetkernjochteile miteinander verbunden sind.
  3. Filteranordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrichtung jeder Wicklung um ihren Magnetkernschenkel derart ist, dass ein Gleichtaktstrom, der entlang des ersten und zweiten Induktors in der gleichen Richtung fließt, in jedem Magnetkernschenkel einen Fluss induziert, der den in dem Magnetkern umlaufenden Gesamtfluss verstärkt.
  4. Filteranordnung nach Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Induktor auch eine Gegentaktinduktivität derart enthält, dass die Gegentaktinduktanz kleiner ist als 15% der Gleichtaktinduktanz.
  5. Stromverteilungssystem, wobei ein eine Filteranordnung von Ansprüchen 1-4 verwendender Leistungswandler Leistung zwischen einem AC-Spannungsnetzwerk und einem DC-Spannungsnetzwerk überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass das AC-Spannungsnetzwerk mindestens 2 Phasen besitzt und das DC-Spannungsnetzwerk mindestens 2 Pole besitzt.
  6. Stromverteilungssystem, wobei ein eine Filteranordnung von Ansprüchen 1-4 verwendender Leistungswandler Leistung zwischen einem AC-Spannungsnetzwerk und einem DC-Spannungsnetzwerk überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung an das DC-Netzwerk durch eine Batterie, durch ein gleichgerichtetes AC-Netzwerk oder durch eine erneuerbare Quelle wie etwa ein Solarpanel oder eine Windturbine geliefert wird.
  7. Stromverteilungssystem, wobei ein eine Filteranordnung von Ansprüchen 1-4 verwendender Leistungswandler Leistung zwischen einem AC-Spannungsnetzwerk und einem DC-Spannungsnetzwerk überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung zu dem AC-Netzwerk durch einen AC-Generator oder durch ein AC-Netzwerk geliefert wird.
  8. Stromverteilungssystem, wobei ein eine Filteranordnung von Ansprüchen 1-4 verwendender Leistungswandler Leistung zwischen einem AC-Spannungsnetzwerk und einem DC-Spannungsnetzwerk überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass das DC-Netzwerk durch ein Batterieladegerät oder durch einen AC-Motor über einen Inverter belastet ist.
  9. Stromverteilungssystem, wobei ein eine Filteranordnung von Ansprüchen 1-4 verwendender Leistungswandler Leistung zwischen einem AC-Spannungsnetzwerk und einem DC-Spannungsnetzwerk überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass das AC-Netzwerk durch ein AC-Netzwerk oder einen AC-Motor belastet ist.
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