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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die Anmeldung betrifft eine Gleichspannungs-Stromschiene zum Anschluss an einen Leistungswandler, z. B. Wechselrichter, wie sie z. B. in Realisierungen in einem Schaltschrank für elektrische Leistungen im MW-Bereich zum Einsatz kommen können. Ein Schaltschrank beherbergt in diesem Zusammenhang in einem Gehäuse elektrische Komponenten, bietet die Möglichkeit zur elektrischen Verbindung, mechanischen Halterung und schützt das Innere z. B. vor Schmutz. Im Bereich der Photovoltaik (PV) können Leistungswandler als Wechselrichter eingesetzt werden. Weitere Beispiele für Leistungswandler sind Batteriesteller, Windumrichter, Brennstoffzellen-Wechselrichter. Leistungswandler können z. B. auch im Rahmen der Notstromversorgung eingesetzt werden. Mögliche Betriebsarten sind z. B. ein Inselnetz-Betrieb - unabhängig von einem übergeordneten AC-Versorgungsnetz - oder Netzparallel-Betrieb - parallel zu einem übergeordneten AC-Versorgungsnetz.
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Stand der Technik
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Leistungswandler wandeln eine Form von elektrischer Leistung in eine andere, sie werden auch als Energiewandler bezeichnet. Wechselrichter zur Wandlung von elektrischer DC-Leistung (DC=Gleichspannung oder Gleichstrom) in AC Leistung (AC=Wechselspannung oder Wechselstrom) sind ein Beispiel für Leistungswandler. Bisher sind Energiewandler für jeweils eine Anwendung üblich, z.B. zur Netz-Einspeisung von PV-Leistung. Für eine Erweiterung auf weitere Anwendungen können verschiedene komplette Wandler kombiniert werden. Die Kopplung kann z. B. über eine AC-Netz-Anbindung oder auch über einen gemeinsamen Zentral-Speicher (z. B. Batterie) erfolgen.
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Aus der
WO2015165658A1 ist es bekannt, Leistungswandlermodule über einen gemeinsamen Zwischenkreis zu koppeln, womit sich eine flexibel kombinierbare Komponenten-Vielfalt ergibt.
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Aus der
WO2020030383A1 ist eine niederinduktive Verbindung von zwei auf verschiedenen Leiterplatten angeordneten Zwischenkreisen bekannt.
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Aufgabe
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Aufgabe der Anmeldung ist es, die Anbindung von Leistungswandlern, insbesondere in Schaltschränken, zu verbessern.
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Lösung
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Die Aufgabe wird durch eine Gleichspannungs-Stromschiene mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird weiter durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 sowie einen Schaltschrank mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
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Beschreibung der Erfindung
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Eine Gleichspannungs-Stromschiene zum elektrischen Anschluss an einen Gleichspannungs-Zwischenkreis eines Leistungswandlers, weist eine erste und eine zweite Plus-Schiene und eine erste und eine zweite Minus-Schiene auf, wobei die Plus- und Minus-Schienen jeweils parallel zueinander verlaufen. Eine erste Klammer ist ausgebildet, die erste und die zweite Plus-Schiene auf ein gemeinsames erstes elektrisches Potential zu bringen und eine zweite Klammer ist ausgebildet, die erste und die zweite Minus-Schiene auf ein gemeinsames zweites elektrisches Potential zu bringen. Die erste und die zweite Plus-Schiene sind vorgesehen, mit einem ersten Anschluss eines ersten Teils des Gleichspannungs-Zwischenkreises und mit einem ersten Anschluss eines zweiten Teils des Gleichspannungs-Zwischenkreises elektrisch verbunden zu werden und die erste und die zweite Minus-Schiene sind vorgesehen, mit einem zweiten Anschluss des ersten Teils des Gleichspannungs-Zwischenkreises und mit einem zweiten Anschluss des zweiten Teils des Gleichspannungs-Zwischenkreises elektrisch verbunden zu werden.
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Eine solche Stromschiene bietet den Vorteil, eine elektrische Ankopplung direkt an den Gleichspannungs-Zwischenkreis eines Leistungswandlers realisieren zu können. Leistungswandlermodule können einen Teil der Zwischenkreiskapazität in Form von Elektrolytkondensatoren (Elko) auf Platinen beinhalten, die z. B. im Substrat in Lagen abwechselnd die Zwischenkreis-Potentiale (z.B. UZWK+ und UZWK- ggf. Mittelpunkt-Potential M) wie als Plattenkondensator halten. Insbesondere bei hohen Leistungen und damit verbundenen hohen Strömen ist eine Anbindung des Zwischenkreises über Stromschienen vorteilhaft. Ein Leistungswandlermodul kann außerdem eine Steuereinheit aufweisen, die z. B. Halbleiterschalter des Leistungswandlers ansteuert.
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Die Gleichspannungs-Stromschiene ermöglicht eine Kopplung mehrerer Leistungswandler bzw. Leistungswandlermodule des Leistungswandlers über ihre Zwischenkreise. Die gekoppelten Zwischenkreise und die Stromschiene dienen damit als gemeinsamer Gleichspannungs-Zwischenkreis. Über einen gemeinsamen Zwischenkreis ist auch eine sehr effiziente, verlustarme und zugleich flexible Kopplung verschiedener Arten von Leistungswandlern realisierbar. Eine hohe Variantenvielfalt kann somit umgesetzt werden.
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In einer Ausführungsform ist die Gleichspannungs-Stromschiene ausgebildet, dem anschließbaren Gleichspannungs-Zwischenkreis, eine elektrische Kapazität zur Nutzung als Zwischenkreis-Kapazität zur Verfügung zu stellen. Hierdurch kann die Stromschiene bei geeigneter Auslegung die Kapazität des Zwischenkreises vergrößern und mit dem Zwischenkreis des Leistungswandlers wie ein Zwischenkreis wirken. Die im Zwischenkreis des Leistungswandlers speicherbare Energiemenge kann somit vergrößert werden, ohne den Leistungswandler selbst in seiner Auslegung verändern oder verteuern zu müssen.
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In einer Ausführungsform der Gleichspannungs-Stromschiene sind die Plus- und Minus-Schienen jeweils flächig ausgebildet und übereinander angeordnet, wobei eine Plus-Schiene jeweils benachbart zu zumindest einer Minus-Schiene angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich ist die erste Klammer flächig mit der ersten und der zweiten Plus-Schiene verbunden und die zweite Klammer ist flächig mit der ersten und der zweiten Minus-Schiene verbunden. Hierdurch wird, insbesondere bei Verwendung mehrerer erster und zweiter Klammern, eine niederinduktive Anbindung des Zwischenkreises in einer Schaltschrankrealisierung, z. B. zwischen Leistungswandlern bzw. Leistungswandlermodulen, mittels Stromschienen und z. B. zwischen Schaltschränken erreicht.
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Die Verbindung der Zwischenkreise von verschiedenen Leistungswandlern bzw. Leistungswandlermodulen z. B. in verschiedenen Schaltschränken und/oder innerhalb eines Schaltschrankes kann insbesondere bei hohen Leistungen und den damit verbundenen hohen Strömen vorteilhaft mit Stromschienen erfolgen. Die beschriebene Realisierung hat den Vorteil, dass die Verbindung über die Stromschiene, niederinduktiv ist. Es wird vermieden, dass es aufgrund der dabei vorhandenen großen Abmessungen zu eher induktiven (schmal und lang) anstatt kapazitiven (breit und kurz) Verbindungen kommt. Induktive Verbindungen können zusammen mit den Zwischenkreiskapazitäten zu ungewollten Resonanzen und störintensiven hochfrequenten Störstrompfaden führen. Durch die räumliche Ausbildung der Plus- und Minus-Schienen als flächige Gebilde und die Anordnung parallel zueinander kann die Verbindung niederinduktiv gestaltet werden, wobei die Stromschiene dann eher als Kapazität wirken kann.
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Der Induktivitätsbelag (Induktivität je Längeneinheit) einer Verbindung hängt ab von der Länge des Weges der H-Feldlinien (Magnetische Feldstärke) um den Stromdurchflossenen Leiter. Je länger dieser Weg ist, desto geringer ist die Induktivität. Ein breiter rechteckiger Querschnitt ist demnach niederinduktiver als ein runder mit gleichem Querschnitt. Vorteilhaft wird die Orientierung und Anordnung der Zwischenkreis-Elemente im Leistungswandler, z. B. eine Platine mit Elektrolytkondensatoren und Plattenkondensator, s. o., sowie der Stromschienen so zueinander gewählt, dass die Verbindungen zueinander möglichst kurz und breit und in einer Flucht zueinander angeordnet sind ohne z.B. verdreht oder ums Eck gehen zu müssen.
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Die Abstände zwischen einer Plus-Schiene und einer Minus-Schiene der Stromschiene können z. B. abhängig von der Länge und Breite der Stromschienen so berechnet werden, dass gewünschte Kapazitäts- und Induktivitätswerte für die Stromschiene erreicht werden. Es ist ebenfalls möglich, zwischen jeweils einer Plus-Schiene und jeweils einer Minus-Schiene eine elektrisch isolierende Schicht anzuordnen, über deren Auslegung gewünschte Kapazitäts- und Induktivitätswerte erreicht werden können.
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In einer Ausführungsform der Gleichspannungs-Stromschiene weisen die erste und die zweite Klammer jeweils ein U-Profil auf, dessen Schenkel jeweils flächig mit den Plus-Schienen oder den Minus-Schienen verbunden sind. Solche Zwischenverbindungen mit eher breiten und kurzen Elementen führen zu einer niederinduktiven Anbindung, so dass der Charakter des ,Plattenkondensators` erhalten bleiben kann. Z. B. liegen die niederinduktiven Verbindungen in Form von im Querschnitt breiten Elementen mehrfach wie bei Fingern auf übereinander angeordneten Plus- und Minus-Schienen, um mehrfachen Kontakt und damit eine große Kontaktfläche zu realisieren.
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In einer Ausführungsform der Gleichspannungs-Stromschiene weist die erste Klammer einen elektrisch leitenden ersten Verbinder und die zweite Klammer einen elektrisch leitenden zweiten Verbinder zum jeweiligen Anschluss an den Gleichspannungs-Zwischenkreis auf. Der jeweilige Verbinder ist dabei z. B. auf der Grundseite des U-Profils angeordnet und erstreckt sich in eine Richtung entgegen der Schenkel. Die Verbinder sind dabei ausgelegt, das jeweilige elektrische Potential der zugehörigen Klammer dem jeweiligen Anschluss des Gleichspannungs-Zwischenkreises zur Verfügung zu stellen. Hierdurch kann die Modularität weiter erhöht werden, da Zwischenkreise von Leistungswandlern bzw. Leistungswandlermodulen einfach auf die Verbinder aufgesteckt werden können. Bevorzugt sind die Verbinder so angeordnet, dass sie sich für die Plus- und Minusklammer auf gleicher Höhe befinden und ein Leistungswandler bzw. Leistungswandlermodul leicht aufgesteckt werden kann.
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Bei einer Anordnung mit einer Gleichspannungs-Stromschiene und mit einem Leistungswandler, der einen Gleichspannungs-Zwischenkreis aufweist, ist ein erster Anschluss eines ersten Teils des Gleichspannungs-Zwischenkreises und ein erster Anschluss eines zweiten Teils des Gleichspannungs-Zwischenkreises elektrisch mit dem ersten Potential und ein zweiter Anschluss des ersten Teils des Gleichspannungs-Zwischenkreises und ein zweiter Anschluss des zweiten Teils des Gleichspannungs-Zwischenkreises elektrisch mit dem zweiten Potential verbunden. Bevorzugt ist dabei der erste Teil des Gleichspannungs-Zwischenkreises über den ersten Verbinder mit dem ersten Potential und über den zweiten Verbinder mit dem zweiten Potential verbunden und der zweite Teil des Gleichspannungs-Zwischenkreises über einen weiteren ersten Verbinder mit dem ersten Potential und über einen weiteren zweiten Verbinder mit dem zweiten Potential verbunden.
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In einer Ausführungsform der Anordnung ist in dem Leistungswandler eine Steuereinheit vorgesehen, die ausgebildet ist, die elektrische Sicherheit des Gleichspannungs-Zwischenkreises und der damit verbundenen Gleichspannungs-Stromschiene zu überwachen. Die Steuereinheit kann vorgesehen sein, damit Sicherheits-Funktionen und Überwachungs-Anforderungen eingehalten werden können. Diese kann z. B. Netztrennung überwachen und/oder Lichtbogenerkennung durchführen. Die Steuereinheit kann z. B. identisch mit einer Steuereinheit des Leistungswandlers sein, die z. B. Halbleiterschalter des Leistungswandlers ansteuert. Die Steuereinheit kann auch getrennt zu einer Steuereinheit ausgebildet sein, die z. B. Halbleiterschalter des Leistungswandlers ansteuert.
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Ein Schaltschrank mit einer Gleichspannungs-Stromschiene ist ausgebildet, zumindest einen Leistungswandler aufzunehmen, dessen Gleichspannungs-Zwischenkreis an die Gleichspannungs-Stromschiene elektrisch anschließbar ist.
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In einer Ausführungsform des Schaltschranks weist die Gleichspannungs-Stromschiene für jeden Teil eines zumindest zweiteiligen Gleichspannungs-Zwischenkreises des zumindest einen Leistungswandlers zumindest zwei Klammern mit Verbindern auf, wobei die Klammern mit den Verbindern so angeordnet sind, dass die Anschlüsse des jeweiligen Teils des Gleichspannungs-Zwischenkreises des zumindest einen Leistungswandlers auf sie aufsteckbar sind und durch das Aufstecken mit dem ersten und dem zweiten Potential verbindbar sind.
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In einer Ausführungsform des Schaltschranks setzt sich die Gleichspannungs-Stromschiene außerhalb des Schaltschrankgehäuses fort, wobei in einer Schaltschrankwand hierfür ein oder mehrere Durchlässe vorgesehen sind.
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Bei einem modularen System mit mehreren Schaltschränken erstreckt sich die Gleichspannungs-Stromschiene durch die mehreren Schaltschrankgehäuse und die mehreren Schaltschränke sind ausgebildet, jeweils zumindest einen Leistungswandler bzw. ein Leistungswandlermodul aufzunehmen, dessen Gleichspannungs-Zwischenkreis an die Gleichspannungs-Stromschiene elektrisch anschließbar ist.
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In einer Ausführungsform des modularen Systems ist eine Steuereinheit vorgesehen, welche eingerichtet ist, die elektrische Sicherheit des Gleichspannungs-Zwischenkreises und der damit verbundenen Gleichspannungs-Stromschiene elektrisch zu überwachen. Die Steuereinheit kann dabei in einem der Leistungswandler bzw. einem der Leistungswandlermodule angeordnet sein oder außerhalb eines Leistungswandlers in einem der Schaltschränke angeordnet sein. Es ist auch möglich, die Überwachungsfunktion verteilt über mehrere Steuereinheiten des modularen Systems zu realisieren. Damit Sicherheits-Funktionen und Überwachungs-Anforderungen eingehalten werden können, kann in einem oder mehreren Leistungswandler lokal ,Intelligenz‘, z. B. in Form einer Steuereinheit, vorgesehen sein. Diese kann z. B. Netztrennung überwachen und/oder Lichtbogenerkennung durchführen. Alternativ oder zusätzlich kann eine übergeordnete ‚Intelligenz‘, z. B. in Form einer Steuereinheit vorhanden sein. Diese kann z. B. zur Absicherung, z. B. als globaler Notaus dienen. Die übergeordnete Intelligenz kann auch zur Koordination dienen, z. B. zur Festlegung, ob Verbraucher getrennt werden, ob Batterien geladen oder entladen werden sollen oder ähnlichem. Die übergeordnete Intelligenz kann auch zur Synchronisation dienen, z. B. bei der Festlegung auf eine gemeinsame Zwischenkreisspannung, die alle angeschlossenen Leistungswandler bzw. Leistungswandlermodule betrifft, da die gemeinsame Leistungs-Schnittstelle der Zwischenkreis ist.
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Insgesamt ergibt sich ein modulares System mit verbesserten Schnittstellen zum flexiblen Zusammensetzen von Leistungswandlern bzw. Leistungswandlermodulen. Damit können nahezu beliebige Wandlungsformen der Leistung realisiert werden. Diese Flexibilität betrifft einerseits die Leistung, also mehrere Komponenten gleicher Größe oder unterschiedlich große Komponenten zu kombinieren. Es können andererseits aber auch verschiedene Energie-Quellen (PV, Wind, Brennstoffzelle, Batterie, AC-Netz, ...) mit verschiedenen Energie-Senken (Brennstoffzelle, Batterie, AC-Netz, AC-Insel Verbraucher, ...) flexibel kombiniert werden. Als zentrale Schnittstelle dient der gemeinsame Zwischenkreis. Dies ist besonders geeignet für solche Fälle, bei denen der Energie-Bedarf von Verbrauchern größer ist, als die Quellen zusammen liefern können oder umgekehrt die Quellen geeignet sind, mehr Energie zu liefern, als von den Verbrauchern, z. B. ohne AC-Netz Einspeisung, zusammen abgenommen werden.
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Mechanisch besteht die Montage-Möglichkeit von Schaltschränken nebeneinander von links nach rechts und umgekehrt sowie die Möglichkeit des Austausches eines Leistungswandlers bzw. Leistungswandermoduls und/oder Schaltschrankes, ohne hierfür andere Module abbauen zu müssen. Die Positionierung der Schaltschränke nebeneinander sollte sicherstellen, dass die erforderliche Toleranz und der zulässige Versatz zueinander eingehalten werden. Zudem können z. B. zwei Leistungswandler bzw. Leistungswandlermodule innerhalb eines Schaltschrank-Modules übereinander angeordnet und verbunden werden.
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Die Gleichspannungs-Stromschiene ermöglicht eine niederinduktive elektrische Verbindung des Zwischenkreises eines oder mehrerer Leistungswandler bzw. Leistungswandlermodule unter gleichzeitiger Realisierung der zuvor genannten mechanischen Vorteile. Die sichere (Gerätesicherheit und Isolationskoordination) und dichte (klimatisch und aus EMV-Sicht) elektrische Verbindung kann (de-)montierbar ausgebildet werden und verbindet mindestens die beiden Zwischenkreis-Potentiale. Leistungswandler bzw. Leistungswandlermodule können nebeneinander und/oder übereinander mechanisch fixiert werden. Diese Verbindung über die Gleichspannungs-Stromschiene kann z. B. in einem Schaltschrank zudem so gesichert werden, dass nur eingewiesene/befugte Personen in der Lage sind, die Verbindung (z.B. mit einem Spezialschlüssel oder einer Schraube) zu öffnen. Die geringen induktiven Anteile in der Gleichspannungs-Stromschiene und den Verbindungen mindert Resonanzprobleme und Probleme mit hochfrequenten EMV-Störströmen, die sich (niederinduktiv) über den Zwischenkreis ausgleichen können. Dadurch können sonst u. U. unvorhersehbare störintensive Wege vermieden werden. Diese hochfrequenten Störströme können bei Realisierungen mit mehreren Leistungswandlermodulen z. B. dadurch entstehen, dass die Funktionalitäten auf verschiedene Leistungswandlermodule aufgeteilt sein können. Es kann dabei sein, dass sich Ausgleichsvorgänge bei den Schaltvorgängen innerhalb der Leistungswandlermodule dabei auch über die anderen Leistungswandlermodule und deren Schaltvorgänge schließen, so dass diese Ausgleichsströme sich dann über den Zwischenkreis und somit die Gleichspannungs-Stromschiene schließen. Da diese Vorgänge häufig an die schnellen Schaltflanken gekoppelt sind, sind sie hochfrequent und können über die beschriebene Gleichspannungs-Stromschiene und/oder die beschriebene Anordnung niederinduktiv abgeleitet werden.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung mithilfe von Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt schematisch ein modulares System mit Schaltschränken, Gleichspannungs-Stromschiene und Leistungswandlermodulen;
- 2 zeigt schematisch ein Leistungswandlermodul mit Anschlüssen und Kondensatoren des Gleichspannungszwischenkreises;
- 3 zeigt schematisch ein Leistungswandlermodul mit AC-Anschlüssen und
- 4 zeigt schematisch eine Gleichspannungs-Stromschiene mit Klammern.
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In den Figuren sind gleiche oder ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt ein modulares System mit mehreren Schaltschränken 1. Eine Gleichspannungs-Stromschiene 13 erstreckt sich über die drei dargestellten Schaltschränke 1. Dafür sind in den Wänden der Schaltschrankgehäuse 9 Durchlässe 6 vorgesehen, so dass die Gleichspannungs-Stromschiene 13 sich durch die drei dargestellten Schaltschränke 1 erstrecken kann. An einer Wand des einen Schaltschrankgehäuses ist eine Gehäuseanbindung 7 der Gleichspannungs-Stromschiene 13 vorgesehen, welche die Gleichspannungs-Stromschiene 13 gegen das Gehäuse 9 des Schaltschrankes isoliert. Als Gehäuseanbindung 7 können Abschlusskappen dienen, die abdichten und eine sichere Isolation gewährleisten.
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Die Gleichspannungs-Stromschiene 13 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Plus-Schienen 3 und zwei Minus-Schienen 4 auf. Die Schienen 3, 4 sind als flächige längliche Gebilde mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet, wobei eine Plus-Schiene 3 jeweils benachbart zu zumindest einer Minus-Schiene 4 ausgebildet ist und umgekehrt. Hierdurch wird die kapazitive Wirkung der Gleichspannungs-Stromschiene 13 erzielt. Die Plus-Schienen 3 sind durch eine erste Klammer 2 verbunden, deren Schenkel flächig auf den Plus-Schienen 3 aufliegen. Die Minus-Schienen 4 sind durch eine zweite Klammer 2 verbunden, deren Schenkel flächig auf den Minus-Schienen 4 aufliegen. Die Stromschiene kann auch mehr als zwei Plus-Schienen 3 und mehr als zwei Minus-Schienen 4 aufweisen. Bevorzugt ist die Anzahl der Plus-Schienen 3 jeweils gleich der Anzahl der Minus-Schienen 4. In einer solchen Ausführungsform weisen die Klammern 2 bevorzugt mehr als zwei Schenkel auf und z. B. genau so viele Schenkel auf wie es Plus-Schienen 3 oder Minus-Schienen 4 gibt. Jeweils ein Schenkel einer Klammer 2 liegt dann flächig auf einer Schiene 3, 4 auf. Dies verbessert die kapazitive Wirkung weiter und erlaubt es, alle Plus-Schienen 3 und alle Minus-Schienen 4 jeweils auf das gleiche elektrische Potential zu bringen.
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In die Schaltschränke 1 sind jeweils Leistungswandlermodule 5 eines Leistungswandlers einschiebbar, deren Gleichspannungs-Zwischenkreis mit der Gleichspannungs-Stromschiene 13 elektrisch verbunden werden kann. Die Schaltschränke 1 bieten den Leistungswandlermodulen 5 und der Stromschiene 13 außerdem mechanische Aufnahme sowie Schutz.
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Optional können die quer durch die Schaltschränke 1 verlaufenden Gleichspannungs-Stromschienen 13 zusätzlich eingehaust werden, z. B. zur Schirmung, zum Schutz, zur Isolation. Es ist dann vorteilhaft, diese Umhausung ebenso wie die Gleichspannungs-Stromschienen 13 durchgängig zu verbinden und auch mit den Gehäusen des Leistungswandlers bzw. der Leistungswandlermodule 5 ebenso leitfähig und niederinduktiv zu verbinden.
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In 2 ist ein Leistungswandlermodul 5 mit Elektrolyt-Kondensatoren 10 seines Gleichspannungs-Zwischenkreises dargestellt. Der Gleichspannungs-Zwischenkreis weist einen ersten Anschluss 8 und einen zweiten Anschluss 8 auf, welche den Plus- und Minus-Anschlüssen des Gleichspannungs-Zwischenkreises entsprechen. Die Anschlüsse 8 sind so ausgeführt, dass sie mit einem Verbinder 12 der Klammer 2 zusammenwirken können, um eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen der Klammer 2 und dem Anschluss 8 herzustellen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Anschlüsse 8 des Leistungswandlermoduls 5 auf gleicher Höhe angeordnet. Die Verbinder 12 der beiden Klammern 2, die eine Verbindung zum Zwischenkreis herstellen sollen, sollten also bevorzugt auch auf gleicher Höhe angeordnet sein (vgl. 4). Der Verbinder 12 kann Öffnungen aufweisen, über die der Verbinder 12 mit den Anschlüssen 8 verschraubt werden kann.
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Es ist möglich, die Anschlüsse 8 mit Langloch-Kombinationen (Längs/Quer) oder mit flexiblen Zwischenelementen zu ergänzen, insbesondere um andere Anforderungen wie Sicherheit oder Montierbarkeit oder ähnliches erfüllen zu können.
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In 3 ist ein Leistungswandlermodul 5 mit AC-Anschlüssen 11 dargestellt. Dies ist z. B. der Fall, wenn der Leistungswandler als Wechselrichter ausgestaltet ist. Die dargestellten AC-Anschlüsse 11 können vertikal durch übereinander liegende Leistungswandlermodule 5 verlaufen. Auch an den AC-Anschlüssen 11 können Verbinder mit Öffnungen zum Befestigen vorgesehen sein. Die Verbinder können durch Abschlusskappen abgedichtet werden, die eine sichere Isolation gewährleisten.
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In 4 ist eine Ausführungsform der Gleichspannungs-Stromschiene 13 mit zwei Plus-Schienen 3 und zwei Minus-Schienen 4 dargestellt. Eine erste Klammer 2 verbindet die zwei Plus-Schienen 3 und eine zweite Klammer 2 verbindet die zwei Minus-Schienen 4. Beide Klammern weisen ein U-Profil auf, dessen Schenkel flächig auf der jeweiligen Schiene 3, 4 aufliegen. Dabei erfüllt die erste Klammer 2 mehrere Funktionen. Sie bringt die beiden Plus-Schienen 3 sowie ihren Verbinder 12 auf das gleiche elektrische Potential. Außerdem unterstützt sie kapazitive Eigenschaften der Stromschiene 13 und ermöglicht somit eine niederinduktive Anbindung z. B. des Leistungswandlers bzw. Leistungswandlermoduls 5 über den Verbinder 12 und über die Gleichspannungs-Stromschiene 13. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich die Anschlüsse 8 des Zwischenkreises des Leistungswandlermoduls 5 auf der gleichen Höhe. Einer dieser Anschlüsse ist zum Anschluss an die Plus-Schiene 3 vorgesehen und der zweite dieser Anschlüsse ist zum Anschluss an die Minus-Schiene 4 vorgesehen. Um das Leistungswandlermodul 5 von 2 einfach mit der Gleichspannungs-Stromschiene 13 verbinden und die elektrische und mechanische Verbindung herstellen zu können, ist bei den Klammern 2 vorgesehen, dass sich der Verbinder 12 von der Grundseite der Klammer 2 entgegen der Richtung der Schenkel der Klammern 2 erstreckt. Die Position auf der Grundseite ist dabei so gewählt, dass sie zu dem Abstand der Plus-Schienen 3 von den Minus-Schienen 4 passt und die beiden Verbinder 12 auf gleicher Höhe angeordnet sind.
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In Ausführungsbeispielen mit z. B. gleichen Leistungswandlern bzw. Leistungswandlermodulen 5, die übereinander angeordnet und verbunden werden können, sind die Anschlüsse 8 geeignet, die Leistungswandler bzw. Leistungswandlermodule 5 so anzuordnen, dass diese - je nach Einbau-Reihenfolge z.B. unten beginnend - nacheinander oder bereits miteinander verbunden auf die Schienen 3, 4 eingeschoben werden können und z.B. von der Rückseite an die Schienen 3, 4 und untereinander verschraubbar sind. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel können je Schaltschrank 1 zwei Leistungswandler bzw. Leistungswandlermodule 5 übereinander angeordnet und sowohl miteinander als auch mit je einem zugehörigen Schienenpaar 3, 4 des Zwischenkreises verbunden werden. Die beiden Schienenpaare 3, 4 sind in dem jeweiligen Schaltschrank 1 dann auch durch Klammern 2, z. B. auf der Rückseite miteinander kurz und breit, also niederinduktiv, verbunden. Der hintere Anschluss kann auch direkt als DC-Anschluss nach außen, z.B. an eine PV-Anlage, dienen. Dieser Anschluss kann über zwischengeschaltete Schütze und Sicherungen erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltschrank
- 2
- Klammer
- 3
- Plus-Schiene
- 4
- Minus-Schiene
- 5
- Leistungswandlermodul
- 6
- Durchlass
- 7
- Gehäuseanbindung
- 8
- Anschluss
- 9
- Gehäuse
- 10
- Kapazität
- 11
- AC-Anschlüsse
- 12
- Verbinder
- 13
- Gleichspannungs-Stromschiene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2015165658 A1 [0003]
- WO 2020030383 A1 [0004]
