DE102022211478A1 - Circuit and method for operating the same - Google Patents

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Abstract

Schaltung (10), mit folgenden Merkmalen: einer Stromrichterschaltung (12), die einen Gleichspannungsanschluss mit zwei Potenzialabgriffen (20a, 20b) und ein oder mehreren Phasenanschlüssen (18a, 18b, 18a', 18b', 18c') aufweist; und einer Steuerung (25), wobei die Steuerung (25) ausgebildet ist schaltbare Elemente (14) der Stromrichterschaltung (12) so zu steuern, dass eine Spannung an einem der zwei Potenzialabgriffe (20a, 20b) und/oder an einem der ein oder mehreren Phasenanschlüsse (18a, 18b, 18a', 18b', 18c') basierend auf einer Common-Mode-Spannung moduliert wird; wobei die Common-Mode-Spannung berechnet wird.

Figure DE102022211478A1_0000
Circuit (10), with the following features: a converter circuit (12) which has a DC voltage connection with two potential taps (20a, 20b) and one or more phase connections (18a, 18b, 18a', 18b', 18c'); and a controller (25), wherein the controller (25) is designed to control switchable elements (14) of the converter circuit (12) such that a voltage at one of the two potential taps (20a, 20b) and/or at one of the one or more phase connections (18a, 18b, 18a', 18b', 18c') is modulated based on a common mode voltage; wherein the common mode voltage is calculated.
Figure DE102022211478A1_0000

Description

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine (elektrische) Schaltung mit einer Stromrichterschaltung sowie auf ein entsprechendes Betriebsverfahren. Entsprechend unterschiedlichen Aspekten der Erfindung gibt es Schaltungen ausgelegt für unterschiedliche Anwendungen (beispielsweise TN-C-S System, TN-S System oder TT System). Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein computerimplementiertes Verfahren. Bevorzugte Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Verfahren zur Reduktion von Ableitströmen für nicht isolierende Gleichrichter.Embodiments of the present invention relate to an (electrical) circuit with a power converter circuit and to a corresponding operating method. According to different aspects of the invention, there are circuits designed for different applications (for example TN-C-S system, TN-S system or TT system). Further embodiments relate to a computer-implemented method. Preferred embodiments relate to a method for reducing leakage currents for non-insulating rectifiers.

Beim Betrieb von nicht isolierenden Gleichrichtern (AC-DC-Wandlung, unidirektional oder bidirektional) entstehen durch die Common-Mode-Spannung des Gleichrichters Ableitströme in den Y-Kondensatoren des Gleichrichters und der angeschlossenen DC-Quelle bzw. -Senke.When operating non-isolating rectifiers (AC-DC conversion, unidirectional or bidirectional), the common mode voltage of the rectifier creates leakage currents in the Y capacitors of the rectifier and the connected DC source or sink.

1 zeigt ein vereinfachtes Common-Mode-Ersatzschaltbild eines typischen Gleichrichters 100 und dessen EMV-Filter 102. Hochfrequente Anteile der Common-Mode-Spannung können durch die Common-Mode-Induktivitäten LCM des Filters 102 reduziert werden. Für niederfrequente Anteile, z. B. 50 Hz, wären praktisch nicht realisierbare Induktivitätswerte für LCM notwendig, um die auftretenden Arbeitsströme durch CCM (galvanische Kopplung zum Neutralleiter) unter den Grenzwert zu reduzieren (vgl. [1]). 1 shows a simplified common mode equivalent circuit of a typical rectifier 100 and its EMC filter 102. High frequency components of the common mode voltage can be reduced by the common mode inductances L CM of the filter 102. For low frequency components, e.g. 50 Hz, practically impossible to realize inductance values for L CM would be necessary in order to reduce the occurring operating currents through C CM (galvanic coupling to the neutral conductor) below the limit value (cf. [1]).

In der Publikation [1] wird beschrieben, dass es mit der verwendeten B6-Topologie und dem EMV-Filter nicht möglich ist, die Ableitströme unter den Grenzwert zu reduzieren. In einer späteren Publikation [2] wird beschrieben, dass das Problem der Ableitströme für die dreiphasige Topologie durch einen Zwischenkreis-Symmetrieregler für die Kondensatoren verringert werden kann.In the publication [1] it is described that with the B6 topology and the EMC filter used it is not possible to reduce the leakage currents below the limit. In a later publication [2] it is described that the problem of leakage currents for the three-phase topology can be reduced by a DC link symmetry controller for the capacitors.

Im einphasigen Betrieb tritt bei der üblichen H4-Brückentopologie eine hohe niederfrequente Common-Mode-Spannung auf und damit Ableitströme, welche wie beschrieben, nicht sinnvoll mit Common-Mode-Filterdrosseln reduziert werden können.In single-phase operation, the usual H4 bridge topology produces a high low-frequency common-mode voltage and thus leakage currents, which, as described, cannot be meaningfully reduced with common-mode filter chokes.

In der Publikation [3] wurde die in 2 dargestellte Schaltungstopologie vorgestellt, bei der der Neutralleiteranschluss 108 (Bereich V2-PFC) mit dem Zwischenkreismittelpunkt 110 (Bereich V2-PFC) verbunden wird. Die zusätzliche Zwischenkreissymmetrierung 112 (Bereich BC) hält im Betrieb die Spannungen νC1 und νC2 symmetrisch (νC1 = νC2). Dies ist notwendig, da der Phasenstrom i1 im einphasigen Betrieb sonst für eine periodische Schwankung der Spannungen νC1 und νC2 sorgen würde. Das aktive Filter 114 (Ripple Port RP) sorgt für einen Ausgleich der mit 100 Hz pulsierenden Leistungsaufnahme aus dem Stromnetz, indem durch eine gegenphasige Ansteuerung die Summenleistung konstant wird. Dadurch kann die Gesamtspannung νC1 + νC2 konstant gehalten werden.In the publication [3] the 2 The circuit topology shown is presented, in which the neutral conductor connection 108 (area V2-PFC) is connected to the intermediate circuit center 110 (area V2-PFC). The additional intermediate circuit symmetrization 112 (area BC) keeps the voltages ν C1 and ν C2 symmetrical during operation (ν C1 = νC2 ). This is necessary because the phase current i 1 in single-phase operation would otherwise cause a periodic fluctuation in the voltages ν C1 and ν C2 . The active filter 114 (ripple port RP) balances out the power consumption from the power grid, which pulsates at 100 Hz, by making the total power constant through antiphase control. This allows the total voltage ν C1 + ν C2 to be kept constant.

Da somit die Spannung an νC2 in der Theorie konstant gehalten wird, kann der niederfrequente Ableitstrom durch CCM stark reduziert werden.Since the voltage at ν C2 is kept constant in theory, the low-frequency leakage current through C CM can be greatly reduced.

Eine große Herausforderung stellt dabei die genaue Regelung der Leistung des aktiven Filters 114 (Bereich RP) dar. Diese kann nur mit einer begrenzten Dynamik erfolgen. Weiterhin können Verlagerungsspannungen und Potentialdifferenzen zwischen Betriebs- und Anlagenerder nicht kompensiert werden.A major challenge is the precise control of the power of the active filter 114 (range RP). This can only be done with limited dynamics. Furthermore, displacement voltages and potential differences between the operational and system earthing cannot be compensated.

Im Bereich der Modulationsverfahren gibt es in der Literatur eine Vielzahl von Ansätzen zur Reduktion der Ableitströme. In der Veröffentlichung [4] wird ein Ansatz beschrieben, der die Ableitströme beim Antrieb eines Motors reduzieren soll. In diesem Ansatz wird wie bei dem in Kapitel 3 beschriebenen Lösungsweg die Impedanz der Filterelemente berücksichtigt. Es ist jedoch ein viertes Leg/Halbbrücke für die Ansteuerung notwendig. Eine schwankende Zwischenkreisspannung wird nicht berücksichtigt.In the area of modulation methods, there are a number of approaches in the literature for reducing leakage currents. The publication [4] describes an approach that is intended to reduce leakage currents when driving a motor. In this approach, as in the solution described in Chapter 3, the impedance of the filter elements is taken into account. However, a fourth leg/half bridge is required for control. A fluctuating intermediate circuit voltage is not taken into account.

Deshalb besteht der Bedarf nach einem verbesserten Ansatz.Therefore, there is a need for an improved approach.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Konzept zu schaffen, das Common-Mode-Spannungen und -Ströme über einen breiten Frequenzbereich minimiert.The object of the present invention is to create a concept that minimizes common mode voltages and currents over a wide frequency range.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst.The problem is solved by the subject matter of the independent patent claims.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine Schaltung mit einer Stromrichterschaltung und einer entsprechenden Steuerung. Die Stromrichterschaltung weist einen Gleichspannungsanschluss mit zwei Potenzial abgriffen und ein oder mehreren Phasenanschlüssen auf. Die Steuerung ist ausgebildet, schaltbare Elemente der Stromrichterschaltung, wie z. B. Transistoren einer H4- oder B6-Brücke bzw. allgemein Transistoren der Stromrichterschaltung, anzusteuern, nämlich derart, eine Spannung an einem der zwei Potenzialabgriffe und/oder an einem oder mehreren Phasenanschlüssen basierend auf einer Common-Mode-Spannung zu modulieren. Die Common-Mode-Spannung νCCM wird unter anderen durch die folgenden Faktoren beeinflusst:

  • - Schwankung der Gesamt-Zwischenkreisspannung
  • - Spannungsabfall an Filter- und Netzimpedanz
  • - Verlagerungsspannung
  • - Potentialdifferenz zwischen Betriebs- und Anlagenerder
  • - Schwankungen der Zwischenkreisspannung νDC, besonders wichtig im einphasigen Betrieb
  • - unsymmetrische Ströme im dreiphasigen Betrieb z.B. Oberschwingungen oder Schieflast
Embodiments of the present invention provide a circuit with a power converter circuit and a corresponding control. The power converter circuit has a DC voltage connection with two potential taps and one or more phase connections. The control is made of formed to control switchable elements of the converter circuit, such as transistors of an H4 or B6 bridge or generally transistors of the converter circuit, namely in such a way as to modulate a voltage at one of the two potential taps and/or at one or more phase connections based on a common mode voltage. The common mode voltage ν CCM is influenced by the following factors, among others:
  • - Fluctuations in the total intermediate circuit voltage
  • - Voltage drop across filter and mains impedance
  • - Displacement stress
  • - Potential difference between operational and system earthing
  • - Fluctuations in the intermediate circuit voltage ν DC , particularly important in single-phase operation
  • - asymmetrical currents in three-phase operation, e.g. harmonics or unbalanced load

Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen vier Methoden zur Ermittlung der Common Mode Spannung VCM für die Modulation der Stromrichterschaltung, welche die (o.g.) Einflussfaktoren auf die Common Mode Spannung νCCM teilweise oder vollständig berücksichtigen. Basierend auf der Berechnung der Common Mode Spannung νCCM mittels dieser Methoden ist die berechnete Common Mode Spannung νCCM kompensierbar, indem die Spannung an einem der zwei Potenzialabgriffe und/oder an einem oder mehreren Phasenanschlüssen unter Berücksichtigung der berechneten Common Mode Spannung νCCM moduliert wird. Die Methoden zur Berechnung der Common Mode Spannung νCCM und damit auch zur Kompensation derselben können separat oder in Kombination verwendet werden.Embodiments of the invention show four methods for determining the common mode voltage V CM for the modulation of the converter circuit, which partially or completely take into account the (above) factors influencing the common mode voltage ν CCM . Based on the calculation of the common mode voltage ν CCM using these methods, the calculated common mode voltage ν CCM can be compensated by modulating the voltage at one of the two potential taps and/or at one or more phase connections, taking into account the calculated common mode voltage ν CCM . The methods for calculating the common mode voltage ν CCM and thus also for compensating it can be used separately or in combination.

Nachfolgend werden einzelnen Berechnungsmetoden sowie bevorzugte Kombination erläutert.Individual calculation methods and preferred combinations are explained below.

Eine schwankende Gesamt-Zwischenkreisspannung νDC führt im Betrieb zu einer schwankenden Common Mode Spannung νCCM. Dieser Einfluss kann entsprechend einer ersten Methode auf Basis der Formel v C M = V D C ¯ v D C 2

Figure DE102022211478A1_0001
berechnet werden. νDC ist der Messwert der Spannung zwischen zwei Potenzialabgriffen des Gleichspannungsanschlusses. Die Spannung V D C ¯
Figure DE102022211478A1_0002
ist der Mittelwert der gemessenen Spannung oder z.B. der Sollwert einer geregelten Zwischenkreisspannung.A fluctuating total intermediate circuit voltage ν DC leads to a fluctuating common mode voltage ν CCM during operation. This influence can be calculated according to a first method based on the formula v C M = V D C ¯ v D C 2
Figure DE102022211478A1_0001
ν DC is the measured value of the voltage between two potential taps of the DC voltage connection. The voltage V D C ¯
Figure DE102022211478A1_0002
is the mean value of the measured voltage or, for example, the setpoint of a regulated intermediate circuit voltage.

Entsprechend einer zweiten Methode wird die Common-Mode-Spannung v C M *

Figure DE102022211478A1_0003
auf Basis folgender Formel berechnet. v C M * = v D C P E + V D C ¯ 2
Figure DE102022211478A1_0004
According to a second method, the common mode voltage v C M *
Figure DE102022211478A1_0003
calculated based on the following formula. v C M * = v D C P E + V D C ¯ 2
Figure DE102022211478A1_0004

Entsprechend einer dritten Methode wird die Common-Mode-Spannung v C M *

Figure DE102022211478A1_0005
auf Basis folgender Formel berechnet: v C M * = v C X + V D C ¯ 2 v C 2
Figure DE102022211478A1_0006
According to a third method, the common mode voltage v C M *
Figure DE102022211478A1_0005
calculated based on the following formula: v C M * = v C X + V D C ¯ 2 v C 2
Figure DE102022211478A1_0006

Entsprechend einer vierten Methode kann alternativ die Common-Mode-Spannung νCM auf Basis der Formel v C M = R i ( t ) + L d i ( t ) d t

Figure DE102022211478A1_0007
berechnet werden.According to a fourth method, the common mode voltage ν CM can alternatively be calculated based on the formula v C M = R i ( t ) + L d i ( t ) d t
Figure DE102022211478A1_0007
be calculated.

Die Methoden ermöglichen teilweise die Komposition von unterschiedlichen Einflussfaktoren, wie nachfolgend im Detail erläutert werden wird. Bevorzugte, beispielhafte Kombinationen sind Methoden 1+2 und 1+4, da (erstens) alle wesentlichen Einflussgrößen (inkl. Filtereinflüsse) kompensiert werden können und (zweitens) eine gute Dynamik erzielt wird.The methods partially allow the composition of different influencing factors, as will be explained in detail below. Preferred, exemplary combinations are methods 1+2 and 1+4, because (firstly) all essential influencing factors (including filter influences) can be compensated and (secondly) good dynamics are achieved.

Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch ein geschicktes Steuerverfahren (für die Stromrichterschaltung, wie z. B. einen nicht isolierten Gleichrichter oder Wechselspannungs-Gleichspannungswandler) die Ableitströme eines auf der Gleichspannungsseite angeschlossenen Kondensators CCM bzw. allgemein einer auf Gleichspannungsseite vorhandenen oder gebildeten Kapazität reduziert werden können. Durch die Wahl der Hälfte der durchschnittlichen Schwankung als Modulationsgröße wird so die Common-Mode-Spannung gegenüber Erdpotenzial moduliert, so dass diese Spannung νCCM an der Kapazität CCM konstant gehalten wird und Ableitströme über den Kondensator CCM vermieden werden. Das ermöglicht vorteilhafterweise, dass durch das Steuerverfahren die Common-Mode-Modulation beispielsweise der B6-Brücke im dreiphasigen Betrieb bzw. einer H4-Brücke im einphasigen Betrieb die Schwankung der Spannung νCCM stark reduziert und damit auch Ableitströme durch CCM ebenso reduziert werden. Es sei angemerkt, dass νCM die Modulationsspannung dargestellt, mit welcher die Halbleiter angesteuert werden. νCCM ist die tatsächliche Spannung am Kondensator CCM. Die beiden Spannungen sind zwar gegenseitig abhängig, aber unterschiedlich, wie 9a bis 9d zeigen.Embodiments of the present invention are based on the knowledge that the leakage currents of a capacitor C CM connected on the DC side or generally of a capacitance present or formed on the DC side can be reduced by a clever control method (for the converter circuit, such as a non-isolated rectifier or AC-DC converter). By choosing half the average fluctuation as the modulation size, the common mode voltage is modulated with respect to ground potential so that this voltage ν CCM is kept constant at the capacitance C CM and leakage currents via the capacitor C CM are avoided. This advantageously enables the control method for the common mode modulation of, for example, the B6 bridge in three-phase operation or an H4 bridge in single-phase operation to greatly reduce the fluctuation of the voltage ν CCM and thus also reduce leakage currents through C CM . It should be noted that ν CM represents the modulation voltage with which the semiconductors are controlled. ν CCM is the actual voltage across the capacitor C CM . The two voltages are interdependent but different, as 9a to 9d show.

Nachfolgende Tabelle zeigt eine Übersicht über die Berechnungsmethoden der Common-Mode-Spannung, die dann entsprechend Ausführungsbeispielen zur Modulation verwendet wird. Die Tabelle zur Berechnungsmethoden der Common Mode Spannung ordnet auch die unterschiedlichen zu kompensierenden Größen den einzelnen Berechnungsmethoden zu. Die Berechnungsmethoden können auch in Kombination verwendet werden. Kombination 1+4 wird exemplarisch unten erläutert. Methode 1 Methode 2 Methode 3 Methode 4 v c m = V D C ¯ v D C 2

Figure DE102022211478A1_0008
v C M * = v D C P E + V D C ¯ 2
Figure DE102022211478A1_0009
v C M * = v C X + V D C ¯ 2 v C 2
Figure DE102022211478A1_0010
v C M = R i ( t ) + L d i ( t ) d t
Figure DE102022211478A1_0011
Kompensation der Schwankung der Zwischenkreisspannung Kompensation eines Spannungsabfall an Filter- und Netzimpedanz Kompensation Verlagerungsspann ung, Potentialdifferenz, und/oder Betriebs-/ Anlagenerder The following table shows an overview of the calculation methods for the common mode voltage, which is then used for modulation in accordance with the implementation examples. The table for the calculation methods for the common mode voltage also assigns the different quantities to be compensated to the individual calculation methods. The calculation methods can also be used in combination. Combination 1+4 is explained below as an example. Method 1 Method 2 Method 3 Method 4 v c m = V D C ¯ v D C 2
Figure DE102022211478A1_0008
v C M * = v D C P E + V D C ¯ 2
Figure DE102022211478A1_0009
v C M * = v C X + V D C ¯ 2 v C 2
Figure DE102022211478A1_0010
v C M = R i ( t ) + L d i ( t ) d t
Figure DE102022211478A1_0011
Compensation of DC link voltage fluctuations Compensation of a voltage drop at filter and mains impedance Compensation of residual voltage, potential difference, and/or operational/system earthing

Entsprechend Ausführungsbeispiel kann νDC gemessen werden. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann νCCM (für niederfrequente Anteile gilt: VCCM = νDC-PE) gemessen werden. Alternativ wäre es auch denkbar, dass νCCM auf Basis der gemessenen Spannung von νCX und νC2 ermittelt wird. Bei ein oder mehreren der diskutierten Methoden wäre es denkbar, dass Phasenstrommessung i(t) des Netzstroms oder der Induktivitäten LD1 als Input erfolgt. Für die Messungen weist die Schaltung entsprechend Ausführungsbeispielen eine Messeinheit auf, die ausgebildet ist, die entsprechende Spannung (siehe Tabelle bzw. Phase) zu bestimmen bzw. zu messen und der Berechnungseinheit als Eingangsgröße zu übergeben.According to the embodiment, ν DC can be measured. According to further embodiments, ν CCM (for low-frequency components: V CCM = ν DC-PE ) can be measured. Alternatively, it would also be conceivable that ν CCM is determined on the basis of the measured voltage of ν CX and ν C2 . In one or more of the methods discussed, it would be conceivable that phase current measurement i(t) of the mains current or the inductances L D1 is carried out as input. For the measurements, the circuit according to embodiments has a measuring unit which is designed to determine or measure the corresponding voltage (see table or phase) and to pass it on to the calculation unit as an input variable.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass das oben beschriebene Konzept für unterschiedliche Netzformen, wie TN-C-S oder TN-S ausgelegt ist. Auch kann in unterschiedlichen Modi das Konzept zur Common-Mode-Spannungsunterdrückung verwendet werden. Entsprechend einem Ausführungsbeispiel liegen die Ströme in den ein oder mehreren Phasen symmetrisch vor. Ein Beispiel ist hierfür der dreiphasige Betrieb der Stromrichterschaltung. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen können die Ströme in den ein oder mehreren Phasen auch unsymmetrisch vorliegen. Ein Beispiel hierfür wäre der einphasige Betrieb der Stromrichterschaltung. Je nach aktuellem Betriebsmodus kann die Berechnungsmethode von νCM variieren. Im symmetrischen, beispielsweise dreiphasigen Fall, wird eine der oben erläuterten Berechnungen für νCM, z.B. nach Methode 1 verwendet. It should be noted at this point that the concept described above is designed for different network types, such as TN-CS or TN-S. The concept for common mode voltage suppression can also be used in different modes. According to one embodiment, the currents in one or more phases are symmetrical. One example of this is three-phase operation of the converter circuit. According to other embodiments, the currents in one or more phases can also be asymmetrical. One example of this would be single-phase operation of the converter circuit. Depending on the current operating mode, the calculation method of ν CM can vary. In the symmetrical, for example three-phase case, one of the calculations for ν CM explained above is used, e.g. according to method 1.

Für einen unsymmetrischen Fall, wie z. B. bei Schieflast muss zusätzlich zur Schwankung der Zwischenkreisspannung die Common Mode Spannung der Filterelemente LD1, LD2 und der Netzimpedanz kompensiert werden, dafür kann folgende Formel verwendet werden (Kombination des Berechnungsverfahrens 1 und 4 aus Tabelle 1): v C M , B 6 = V D C ¯ v D C 2 + v L D 1 C M + v L D 2 C M + v G C M

Figure DE102022211478A1_0012
mit v L D 1 C M = 1 3 ( R L D 1 ( i L D 1, L 1 + i L D 1, L 2 + i L D 1, L 3 ) + L L D 1 ( d d t i L D 1, L 1 + d d t i L D 1, L 2 + d d t i L D 1, L 3 ) )
Figure DE102022211478A1_0013
v L D 2 C M = 1 3 ( R L D 2 ( i L D 2, L 1 + i L D 2, L 2 + i L D 2, L 3 ) + L L D 2 ( d d t i L D 2, L 1 + d d t i L D 2, L 2 + d d t i L D 2, L 3 ) )
Figure DE102022211478A1_0014
v G C M = 1 3 ( R G ( i L 1 + i L 2 + i L 3 ) + L G ( d d t i L 1 + d d t i L 2 + d d t i L 3 ) )
Figure DE102022211478A1_0015
In an asymmetrical case, such as an unbalanced load, the common mode voltage of the filter elements L D1 , L D2 and the network impedance must be compensated in addition to the fluctuation of the intermediate circuit voltage. The following formula can be used for this (combination of calculation methods 1 and 4 from Table 1): v C M , B 6 = V D C ¯ v D C 2 + v L D 1 C M + v L D 2 C M + v G C M
Figure DE102022211478A1_0012
with v L D 1 C M = 1 3 ( R L D 1 ( i L D 1, L 1 + i L D 1, L 2 + i L D 1, L 3 ) + L L D 1 ( d d t i L D 1, L 1 + d d t i L D 1, L 2 + d d t i L D 1, L 3 ) )
Figure DE102022211478A1_0013
v L D 2 C M = 1 3 ( R L D 2 ( i L D 2, L 1 + i L D 2, L 2 + i L D 2, L 3 ) + L L D 2 ( d d t i L D 2, L 1 + d d t i L D 2, L 2 + d d t i L D 2, L 3 ) )
Figure DE102022211478A1_0014
v G C M = 1 3 ( R G ( i L 1 + i L 2 + i L 3 ) + L G ( d d t i L 1 + d d t i L 2 + d d t i L 3 ) )
Figure DE102022211478A1_0015

An dieser Stelle sei angemerkt, dass entsprechend Ausführungsbeispielen die Modulationsspannung an den Phasenanschlüssen aus der Netzspannung bzw. Netzspannungsmessung νL1, νL2, νL3 und der Common-Mode-Spannung νCM, B6 wie folgt berechnet wird: v B 6, L 1 = v L 1 + v C M , B 6 v B 6, L 2 = v L 2 + v C M , B 6 v B 6, L 3 = v L 3 + v C M , B 6

Figure DE102022211478A1_0016
bzw. allgemein (für drei Phasen) v B 6 = v A C + v C M , B 6
Figure DE102022211478A1_0017
bzw. allgemein v M = v A C + v C M
Figure DE102022211478A1_0018
At this point, it should be noted that according to embodiments, the modulation voltage at the phase connections is calculated from the mains voltage or mains voltage measurement ν L1 , ν L2 , ν L3 and the common mode voltage ν CM, B6 as follows: v B 6, L 1 = v L 1 + v C M , B 6 v B 6, L 2 = v L 2 + v C M , B 6 v B 6, L 3 = v L 3 + v C M , B 6
Figure DE102022211478A1_0016
or general (for three phases) v B 6 = v A C + v C M , B 6
Figure DE102022211478A1_0017
or generally v M = v A C + v C M
Figure DE102022211478A1_0018

Dieser Zusammenhang der Modulationsspannung und der Common-Mode-Spannung ist dahingehend anzuwenden, dass die einzelnen Berechnungsverfahren, z.B. 1 + 4 oder 1 + 2/3 mit diesen Formeln berechnet werden können. Die genaue Anwendung wird in der Figurenbeschreibung erläutert.This relationship between the modulation voltage and the common mode voltage is to be applied in such a way that the individual calculation methods, e.g. 1 + 4 or 1 + 2/3, can be calculated using these formulas. The exact application is explained in the figure description.

Das gilt für den symmetrischen, aber auch den unsymmetrischen Fall.This applies to the symmetrical as well as the asymmetrical case.

Entsprechend einer weiteren Variante ist die Stromrichterschaltung für den einphasigen Betrieb bzw. nur für den einphasigen Betrieb ausgelegt. In diesem Fall kann die Common-Mode-Spannung wie folgt berechnet werden (Kombination des Berechnungsverfahrens 1 und 4 aus Tabelle 1): v C M , H 4 = V D C ¯ v D C 2 + v L D 1 C M + v L D 2 C M + v G C M

Figure DE102022211478A1_0019
mit v L D 1 C M = R L D 1 i L D 1, N + L L D 1 d d t i L D 1, N v L D 2 C M = R L D 2 i L D 2, N + L L D 2 d d t i L D 2, N v G C M = R G i N + L G d d t i N
Figure DE102022211478A1_0020
According to another variant, the converter circuit is designed for single-phase operation or only for single-phase operation. In this case, the common mode voltage can be calculated as follows (combination of calculation methods 1 and 4 from Table 1): v C M , H 4 = V D C ¯ v D C 2 + v L D 1 C M + v L D 2 C M + v G C M
Figure DE102022211478A1_0019
with v L D 1 C M = R L D 1 i L D 1, N + L L D 1 d d t i L D 1, N v L D 2 C M = R L D 2 i L D 2, N + L L D 2 d d t i L D 2, N v G C M = R G i N + L G d d t i N
Figure DE102022211478A1_0020

An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Modulationsspannung νH4,L1 und νH4,N aus der Netzspannung bzw. Netzspannungsmessung νL1 und der Common-Mode-Spannung νCM,H4 durch die Formeln: v H 4, L 1 = v L 1 + v C M , H 4 v H 4, N = v C M , H 4

Figure DE102022211478A1_0021
für den einphasigen Fall definiert ist.At this point it should be noted that the modulation voltage ν H4,L1 and ν H4,N are calculated from the mains voltage or mains voltage measurement ν L1 and the common mode voltage ν CM,H4 by the formulas: v H 4, L 1 = v L 1 + v C M , H 4 v H 4, N = v C M , H 4
Figure DE102022211478A1_0021
is defined for the single-phase case.

Bezüglich der obigen Formeln sei angemerkt, dass L jeweils die Induktivität, R jeweils den Widerstand und i jeweils den zugehörigen Strom und v die zugehörige Spannung definiert. Über den Index wird die Position in der Schaltung markiert, wobei 1 die Induktivitäten bzw. Widerstände zwischen Mittelabgriff der Stromrichterschaltung und einem optionalen Filter, 2 die Induktivitäten bzw. Widerstände zwischen dem optionalen Filter und dem Phasenanschluss und G die Induktivitäten bzw. Widerstände auf Netzseite darstellt. Bezugnehmend auf die Indizes sei angemerkt, dass die Indizes zu 1 und 2 gemeinsam einen LCL-Filter/Sinusfilter schaffen. Das Konzept kann auch auf andere Filterstrukturen angewendet werden.With regard to the above formulas, it should be noted that L defines the inductance, R the resistance, i the associated current and v the associated voltage. The index marks the position in the circuit, with 1 representing the inductances or resistances between the center tap of the converter circuit and an optional filter, 2 the inductances or resistances between the optional filter and the phase connection, and G the inductances or resistances on the mains side. With reference to the indices, it should be noted that the indices for 1 and 2 together create an LCL filter/sine filter. The concept can also be applied to other filter structures.

Entsprechend Ausführungsbeispielen kann also eine Kapazität (eine Kapazität je Phasenanschluss) bzw. allgemein eine Kapazitätsanordnung an den Phasenanschlüssen vorgesehen sein. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann auf Gleichspannungsseite ein Zwischenkreis oder ein geteilter Zwischenkreis vorgesehen sein. Der Zwischenkreis bzw. der geteilte Zwischenkreis ist beispielsweise zwischen zwei Potenzialabgriffen des Gleichspannungsanschlusses angeordnet. Entsprechend Ausführungsbeispielen kann ein Mittelpunkt des Zwischenkreises bzw. des symmetrischen Zwischenkreises über eine Kapazität mit einer Phase oder über eine Kapazitätsanordnung mit mehreren Phasen verbunden sein.According to embodiments, a capacitance (one capacitance per phase connection) or generally a capacitance arrangement can be provided at the phase connections. According to further embodiments, an intermediate circuit or a split intermediate circuit can be provided on the DC voltage side. The intermediate circuit or the split intermediate circuit is arranged, for example, between two potential taps of the DC voltage connection. According to embodiments, a center point of the intermediate circuit or the symmetrical intermediate circuit can be connected to one phase via a capacitance or to several phases via a capacitance arrangement.

Wie eingangs bereits erwähnt, kann die Schaltung als Teil eines Gleichrichters oder eines nicht isolierten Gleichrichters bzw. eines Batterieladegeräts verwendet werden. Entsprechend einem Ausführungsbeispiel ist der Gleichrichter, wie z.B. ein nicht isolierter Gleichrichter oder ein Gleichrichter eines Batterieladegeräts zum Betrieb an einem TN-C, TN-C-S oder TN-S Netz angeschlossen.As already mentioned at the beginning, the circuit can be used as part of a rectifier or a non-isolated rectifier or a battery charger. According to one embodiment, the rectifier, such as a non-isolated rectifier or a rectifier of a battery charger, is connected to a TN-C, TN-C-S or TN-S network for operation.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel schafft ein entsprechendes Verfahren mit dem Schritt des Modulierens einer Spannung an einem der zwei Potenzial abgriffe und/oder an einem der Phasenanschlüsse basierend auf einer Common-Mode-Spannung, wobei die Common-Mode-Spannung VCM auf Basis der Formel v C M = V D C ¯ v D C 2

Figure DE102022211478A1_0022
berechnet wird oder wobei die Common-Mode-Spannung νCM auf Basis einer Formel, die den Term V D C ¯ v D C 2
Figure DE102022211478A1_0023
enthält, berechnet wird, wobei νDC die Spannung zwischen zwei Potenzialabgriffen (20a, 20b) des Gleichspannungsanschlusses darstellt; und/oder wobei die Common-Mode-Spannung v C M *
Figure DE102022211478A1_0024
auf Basis der Formel v C M * = v D C P E V D C ¯ 2
Figure DE102022211478A1_0025
berechnet wird, wobei νDC die Spannung zwischen zwei Potenzialabgriffen (20a, 20b) des Gleichspannungsanschlusses darstellt; und/oder
wobei die Common-Mode-Spannung v C M *
Figure DE102022211478A1_0026
auf Basis der Formel v C M * = v C X + V D C ¯ 2 v C 2
Figure DE102022211478A1_0027
berechnet wird, wobei νDC die Spannung zwischen zwei Potenzialabgriffen (20a, 20b) des Gleichspannungsanschlusses darstellt; und/oder
wobei die Common-Mode-Spannung νCM auf Basis der Formel v C M = R i ( t ) + L d i ( t ) d t
Figure DE102022211478A1_0028
berechnet wird.A further embodiment provides a corresponding method with the step of modulating a voltage at one of the two potential taps and/or at one of the phase connections based on a common mode voltage, wherein the common mode voltage V CM is based on the formula v C M = V D C ¯ v D C 2
Figure DE102022211478A1_0022
or where the common mode voltage ν CM is calculated based on a formula that contains the term V D C ¯ v D C 2
Figure DE102022211478A1_0023
is calculated, where ν DC represents the voltage between two potential taps (20a, 20b) of the DC voltage connection; and/or where the common mode voltage v C M *
Figure DE102022211478A1_0024
based on the formula v C M * = v D C P E V D C ¯ 2
Figure DE102022211478A1_0025
is calculated, where ν DC represents the voltage between two potential taps (20a, 20b) of the DC voltage connection; and/or
where the common mode voltage v C M *
Figure DE102022211478A1_0026
based on the formula v C M * = v C X + V D C ¯ 2 v C 2
Figure DE102022211478A1_0027
is calculated, where ν DC represents the voltage between two potential taps (20a, 20b) of the DC voltage connection; and/or
where the common mode voltage ν CM is based on the formula v C M = R i ( t ) + L d i ( t ) d t
Figure DE102022211478A1_0028
is calculated.

Entsprechend Ausführungsbeispielen kann das Verfahren computerimplementiert sein.According to embodiments, the method can be computer-implemented.

Alle oben erläuterten Ausführungsbeispiele sind für die Common-Mode-Kompensation in TN-C, TN-S oder TN-C-S Systemen optimiert. Eine Common-Mode-Spannungsunterdrückung in TT Systemen kann entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen durch die Variante mit der Formel v C M * = v D C P E V D C ¯ 2

Figure DE102022211478A1_0029
erreicht werden, da diese für alle Netzformen geeignet ist. Die Schaltung umfasst eine Stromrichterschaltung, die einen ersten Spannungsanschluss mit zwei Potenzialabgriffen und ein oder mehreren Phasenanschlüssen aufweist. Die Steuerung ist ausgebildet, die schaltbaren Elemente der Stromrichterschaltung so zu steuern, dass eine Spannung an einem der zwei Potenzial abgriffe und/oder an einem der Phasenanschlüsse basierend auf einer Common-Mode-Spannung moduliert wird. Ferner umfasst die Schaltung eine Messeinheit, die ausgebildet ist, um eine Spannung zwischen einem der Potenzialabgriffe und dem lokalen Erdpotential PE (z.B. Schutzleiteranschluss des Geräts) zu bestimmen. Diese Messung kann eine auftretende Verlagerungsspannung oder Potentialdifferenz zwischen Netz- und Anlagenerder erfassen. Die Common-Mode-Spannung wird unter Verwendung der durch die Messeinheit gemessenen Spannung ermittelt.All the above-described embodiments are optimized for common mode compensation in TN-C, TN-S or TN-CS systems. Common mode voltage suppression in TT systems can be achieved according to further embodiments using the variant with the formula v C M * = v D C P E V D C ¯ 2
Figure DE102022211478A1_0029
can be achieved because it is suitable for all network types. The circuit comprises a converter circuit which has a first voltage connection with two potential taps and one or more phase connections. The controller is designed to control the switchable elements of the converter circuit such that a voltage at one of the two potential taps and/or at one of the phase connections is modulated based on a common mode voltage. Furthermore, the circuit comprises a measuring unit which is designed to determine a voltage between one of the potential taps and the local earth potential PE (e.g. protective conductor connection of the device). This measurement can detect an occurring displacement voltage or potential difference between the network and system earth. The common mode voltage is determined using the voltage measured by the measuring unit.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel schafft einen Gleichrichter, nicht isolierten Gleichrichter oder ein Batterieladegerät mit einer erläuterten Schaltung. Der Gleichrichter ist bevorzugter Weise für den Betrieb an einem TT System ausgebildet, kann aber entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen genauso an einem anderen Netzsystem, wie z. B. TN-C oder TN-C-S oder TN-S System, betrieben werden.A further embodiment provides a rectifier, non-isolated rectifier or battery charger with a circuit as described. The rectifier is preferably designed for operation on a TT system, but can also be operated on another network system, such as TN-C or TN-C-S or TN-S system, according to further embodiments.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel schafft ein Verfahren zum Betreiben einer entsprechenden Schaltung mit dem Schritt des Modulierens einer Spannung an einem der zwei Potenzialabgriffe und/oder an einem der Phasenanschlüsse basierend auf einer Common-Mode-Spannung, wobei die Common-Mode-Spannung unter Verwendung einer durch eine Messeinheit gemessenen Spannung ermittelt wird. Insofern kann das Verfahren auch den Schritt des Messens einer Spannung zwischen einem der zwei Potenzialabgriffe und einem Schutzleiter/PE (mit der Besonderheit das dieser Schutzleiter im TT-System mit dem Anlagenerder statt mit der Erdung des Netzes/Transformators verbunden ist) aufweisen.A further embodiment provides a method for operating a corresponding circuit with the step of modulating a voltage at one of the two potential taps and/or at one of the phase connections based on a common mode voltage, wherein the common mode voltage is determined using a voltage measured by a measuring unit. In this respect, the method can also comprise the step of measuring a voltage between one of the two potential taps and a protective conductor/PE (with the special feature that this protective conductor in the TT system is connected to the system earthing instead of to the earthing of the network/transformer).

Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann das Verfahren computerimplementiert sein. Insofern wird ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens geschaffen.According to further embodiments, the method can be computer-implemented. In this respect, a computer program is created for carrying out the method.

Entsprechend einem weiteren Aspekt kann auch eine Spannungsmessung erfolgen, um die Common-Mode-Spannung zu bestimmen. Bevorzugter Weise wird zumindest eine Spannung auf Gleichspannungsseite in Bezug auf PE bestimmt. Ein Beispiel hierfür wäre die Spannung von einem Mittelpunkt eines Zwischenkreises, der zwischen den Potenzialabgriffen angeordnet ist in Bezug auf PE. Dies kann beispielsweise durch eine Messung des Mittelpunkts des Zwischenkreises in Bezug auf einen der Potenzialabgriffe bestimmt werden. Hierbei kann auch eine zusätzliche Spannungsmessung zwischen einer Phase auf Wechselspannungsseite und dem Mittelpunkt berücksichtigt werden.According to a further aspect, a voltage measurement can also be carried out to determine the common mode voltage. Preferably, at least one voltage on the DC voltage side is determined in relation to PE. An example of this would be the voltage of a midpoint of an intermediate circuit that is arranged between the potential taps in relation to PE. This can be determined, for example, by measuring the midpoint of the intermediate circuit in relation to one of the potential taps. An additional voltage measurement between a phase on the AC voltage side and the midpoint can also be taken into account here.

Insofern schaffen weitere Ausführungsbeispiele eine Schaltung mit einer Stromrichterschaltung, die einen Gleichspannungsanschluss mit zwei Potenzial abgriffen und ein oder mehrere Phasenanschlüsse aufweist; und einer Steuerung, wobei die Steuerung ausgebildet ist schaltbare Elemente der Stromrichterschaltung so zu steuern, dass eine Spannung an einem der zwei Potenzialabgriffe und/oder an einem der Phasenanschlüsse basierend auf einer Common-Mode-Spannung moduliert wird; Messeinheit ausgebildet, um eine Spannung auf Gleichspannungsseite in Bezug auf Erde zu bestimmen; wobei die Common-Mode-Spannung unter Verwendung der durch die Messeinheit gemessenen Spannung ermittelt wird.In this respect, further embodiments provide a circuit with a converter circuit that has a DC voltage connection with two potential taps and one or more phase connections; and a controller, wherein the controller is designed to control switchable elements of the converter circuit such that a voltage at one of the two potential taps and/or at one of the phase connections is modulated based on a common mode voltage; measuring unit designed to determine a voltage on the DC voltage side with respect to ground; wherein the common mode voltage is determined using the voltage measured by the measuring unit.

Gemäß Ausführungsbeispielen kann die Spannung zwischen einem Mittelpunkt eines Zwischenkreises, der zwischen den zwei Potenzialabgriffen angeordnet ist, und einem der Potenzialabgriffe gemessen werden. Weiter kann z.B. die Spannung zwischen einem Mittelpunkt eines Zwischenkreises, der zwischen den zwei Potenzialabgriffen angeordnet ist, und einem der Potenzialabgriffe gemessen werden, wobei eine zusätzliche Spannung auf Wechselspannungsseite zwischen einer der Phasen und dem Mittelpunkt des Zwischenkreises gemessen wird oder wobei die zusätzliche Spannung zwischen einer der Phasen und der Erdung gemessen wird.According to embodiments, the voltage between a center point of an intermediate circuit arranged between the two potential taps and one of the potential taps can be measured. Furthermore, for example, the voltage between a center point of an intermediate circuit arranged between the two potential taps and one of the potential taps can be measured, wherein an additional voltage on the AC voltage side is measured between one of the phases and the center point of the intermediate circuit or wherein the additional voltage is measured between one of the phases and ground.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Gleichrichter, wie z. B. einen nicht isolierten Gleichrichter oder auch speziell auf ein Batterieladegerät mit einer Schaltung gemäß einem der vorherigen Ansprüche mit einer Messeinrichtung. Bevorzugter Weise ist dieser Gleichrichter in einem TT System betreibbar. Ein weiteres Ausführungsbeispiel schafft ein Verfahren zum Betreiben dieser Schaltung. Das Verfahren umfasst den Schritt des Modulierens einer Spannung an einem der zwei Potenzialabgriffe und/oder an einem der Phasenanschlüsse basierend auf einer Common-Mode-Spannung, wobei die Common-Mode-Spannung unter Verwendung der durch die Messeinheit gemessenen Spannung auf Gleichspannungsseite in Bezug auf Erde ermittelt wird.Another embodiment relates to a rectifier, such as a non-isolated rectifier or specifically to a battery charger with a circuit according to one of the previous Claims with a measuring device. Preferably, this rectifier can be operated in a TT system. A further embodiment provides a method for operating this circuit. The method comprises the step of modulating a voltage at one of the two potential taps and/or at one of the phase connections based on a common mode voltage, wherein the common mode voltage is determined using the voltage measured by the measuring unit on the DC side with respect to earth.

Selbstverständlich kann dieses Verfahren auch computerimplementiert sein.Of course, this procedure can also be computer-implemented.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

  • 1 ein vereinfachtes Common-Mode-Ersatzschaltbild inklusive Struktur eines EMV-Filters (gemäß [1]);
  • 2 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines V2-PFC mit zusätzlicher aktivierter Zwischenkreissymmetrierung (BC) (gemäß [3]);
  • 3 eine schematische Tabelle zur Illustration von verschiedenen Berechnungsmethoden der Common-Mode-Spannung zur Verwendung in Ausführungsbeispielen; Auflistung von Messgrößen, Dynamik und Nachteilen
  • 4a/b/c unterschiedliche Netzformen;
  • 5a/b zeigt schematische Darstellungen für den einphasigen und dreiphasigen Fall, der Common-Mode-Spannungskompensation gemäß Ausführungsbeispielen;
  • 5c ein schematisches Blockschaltbild einer elektrischen Schaltung mit Common-Mode-Spannungsreduzierung für den einphasigen Betrieb gemäß einem erweiterten Ausführungsbeispiel;
  • 6 ein schematisches Blockschaltbild einer Schaltung mit Common-Mode-Spannungsreduzierung für den dreiphasigen Betrieb gemäß einem erweiterten Ausführungsbeispiel;
  • 7a/b/c schematische Blockschaltbilder einer elektrischen Schaltung mit Common-Mode-Spannungsreduzierung mittels Spannungsmessung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
  • 8a/b schematische Blockschaltbilder Darstellung der Berechnung der Modulationsspannung aus der Netzspannung und der Common Mode Spannung; und
  • 9a-d Simulationsergebnisse zu Ausführungsbeispielen.
Embodiments of the present invention are explained below with reference to the accompanying drawings. They show:
  • 1 a simplified common-mode equivalent circuit including the structure of an EMC filter (according to [1]);
  • 2 a simplified block diagram of a V2-PFC with additional activated DC link balancing (BC) (according to [3]);
  • 3 a schematic table to illustrate various calculation methods of the common mode voltage for use in embodiments; listing of measured variables, dynamics and disadvantages
  • 4a /b/c different network shapes;
  • 5a /b shows schematic representations for the single-phase and three-phase case of the common-mode voltage compensation according to embodiments;
  • 5c a schematic block diagram of an electrical circuit with common-mode voltage reduction for single-phase operation according to an extended embodiment;
  • 6 a schematic block diagram of a circuit with common mode voltage reduction for three-phase operation according to an extended embodiment;
  • 7a /b/c schematic block diagrams of an electrical circuit with common-mode voltage reduction by means of voltage measurement according to a further embodiment;
  • 8a /b schematic block diagrams showing the calculation of the modulation voltage from the mains voltage and the common mode voltage; and
  • 9a -d Simulation results for implementation examples.

Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass gleichwirkende Elemente und Strukturen mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die Beschreibung derer aufeinander anwendbar bzw. austauschbar ist.Before exemplary embodiments of the present invention are explained below with reference to the accompanying drawings, it should be noted that elements and structures with the same effect are provided with the same reference numerals, so that the description of them is applicable to one another or interchangeable.

Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erläutert werden, wird zur Erläuterung der Problematik kurz auf unterschiedliche Netzformen, wie sie in 4a, 4b und 4c sowie 6 dargestellt sind, eingegangen, bevor dann im Zusammenhang mit 5c ein entsprechendes Steuerungskonzept erläutert wird.Before the following embodiments of the present invention are explained, the problem is briefly explained by different network forms, as they are used in 4a , 4b and 4c as well as 6 presented, before then in connection with 5c a corresponding control concept is explained.

4a zeigt den Anschluss eines Verbrauchers 150 an einem TN-C-S System. Wie zu erkennen ist, umfasst das TN-C-S System auf Anlagenseite die drei Phasen L1, L2 und L3 sowie den Neutralleiter und PE-Leiter. Beim Übergang in das Netz 152 wird PE und N zu einem PEN zusammengefasst. Der Sternpunkt der drei Phasen und PEN ist mit dem Betriebserder 153 verbunden. Auf Anlagenseite ist ebenfalls ein Erder 154 vorgesehen. 4a shows the connection of a consumer 150 to a TN-CS system. As can be seen, the TN-CS system on the system side comprises the three phases L 1 , L 2 and L 3 as well as the neutral conductor and PE conductor. At the transition to the network 152, PE and N are combined to form a PEN. The star point of the three phases and PEN is connected to the operational earthing electrode 153. An earthing electrode 154 is also provided on the system side.

Das in 4b dargestellte TN-S System ist dahingehend erweitert, dass der PE-Leiter direkt zu dem Stromnetz 152' geführt wird. Der Sternpunkt bestehend aus L1, L2, L3, N und PE wird mit dem Betriebserder 153 verbunden. Aufseiten des Verbrauchers 150 ist kein Anlagenerder vorgesehen. Zwischen der Erde (je nachdem Anlagenerder oder Betriebserder) und einem der Potenzialabgriffe einer Stromrichterschaltung kann es zu einer Potenzialdifferenz kommen. Wenn man davon ausgeht, dass zwischen dem Potenzialabgriff auf der einen Seite und Erdung auf der anderen Seite eine wie auch immer geartete Kapazität/parasitäre Kapazität entsteht, kann aufgrund der Potenzialdifferenz bzw. insbesondere schwankende Potenzialdifferenz ein Stromfluss resultieren. Diese Ströme werden Ableitströme genannt. Der Kondensator wird in unten genannten Beispielen als CCM bezeichnet und kann dabei sowohl auf der negativen Zwischenkreispotenzialseite DC- als auch auf der positiven Zwischenkreispotenzialseite DC+ vorliegen. Ein Beispiel dafür wäre ein nicht isoliertes Ladegerät für Elektroautos, wobei die Kapazität CCM durch Y-Kondensatoren der Batterie oder im Fahrzeug dargestellt wird.This in 4b The TN-S system shown is extended in that the PE conductor is led directly to the power grid 152'. The star point consisting of L 1 , L 2 , L 3 , N and PE is connected to the operational earth 153. No system earth is provided on the consumer 150 side. A potential difference can occur between the earth (depending on whether it is the system earth or operational earth) and one of the potential taps of a converter circuit. If one assumes that a capacitance/parasitic capacitance of any kind arises between the potential tap on the one side and earth on the other side, a current flow can result due to the potential difference or in particular fluctuating potential difference. These currents are called leakage currents. The capacitor is shown in the figure below. In the examples given, it is referred to as C CM and can be present on both the negative intermediate circuit potential side DC- and the positive intermediate circuit potential side DC+. An example of this would be a non-isolated charger for electric cars, where the capacitance C CM is represented by Y capacitors in the battery or in the vehicle.

Bei dem in 4c dargestellten TT-Netz erfolgt die Verbindung des Betriebs- und Anlagenerders über das Erdreich. Ferner können Potenzialdifferenzen zwischen Betriebserder und Anlagenerder, bedingt durch den Ausbreitungswiderstand zwischen den Erdern, entstehen. Auch kann es bei allen Netzformen zu Verlagerungsspannung infolge von Erdschlüssen oder Schieflast im Netz kommen. Das führt zu einer schwankenden Potenzialdifferenz zwischen DC-seitigem Potenzialabgriff und PE und somit zu Ableitströmen. Ableitströme oder Schieflast weiterer Geräte im gleichen Netzabschnitt können die Potentialschwankung vergrößern.In the 4c In the TT network shown, the connection between the operational and system earthing is made via the ground. Furthermore, potential differences can arise between the operational earthing and system earthing due to the spreading resistance between the earthing electrodes. In all network types, displacement voltage can also occur as a result of earth faults or unbalanced loads in the network. This leads to a fluctuating potential difference between the DC-side potential tap and PE and thus to leakage currents. Leakage currents or unbalanced loads from other devices in the same network section can increase the potential fluctuation.

Nachfolgend wird ein Konzept erläutert, wie der Ableitstrom optimal reduziert wird.Below we explain a concept on how to optimally reduce the leakage current.

5c zeigt eine elektrische Schaltung 10 umfassend eine Stromrichterschaltung 12 mit beispielsweise zwei Halbbrücken 12a und 12b. Die zwei Halbbrücken 12a und 12b sind zwischen den Potenzialabgriffen 20a und 20b vorgesehen. Jede Halbbrücke umfasst beispielsweise zwei schaltbare Elemente, die mit dem Bezugszeichen 14 versehen sind. Die zwei schaltbaren Elemente 14 sind in Serie geschaltet, wobei ein jeweiliger Mittelknoten 16 mit einem Phasenanschluss 18 mit den Phasen 18a und 18b verbunden ist. 5c shows an electrical circuit 10 comprising a converter circuit 12 with, for example, two half-bridges 12a and 12b. The two half-bridges 12a and 12b are provided between the potential taps 20a and 20b. Each half-bridge comprises, for example, two switchable elements, which are provided with the reference number 14. The two switchable elements 14 are connected in series, with a respective center node 16 being connected to the phases 18a and 18b with a phase connection 18.

Über die Stromrichterschaltung 12 mit den Potenzialabgriffen 20a und 20b hinaus ist aber auch exemplarisch eine Kapazität CCM mit der Spannung νDC-PE zur Illustration der Common-Mode-Schwankung auf Gleichtaktseite 20a + 20b sowie eine exemplarische Steuerung 25 zur Ansteuerung der schaltbaren Elemente illustriert. Nachdem nun die Struktur erläutert wurde, wird die Funktionsweise erläutert.In addition to the converter circuit 12 with the potential taps 20a and 20b, a capacitor C CM with the voltage ν DC-PE is also shown as an example to illustrate the common mode fluctuation on the common mode side 20a + 20b, as well as an example control 25 for controlling the switchable elements. Now that the structure has been explained, the functionality will be explained.

Bei der Stromrichterschaltung 12 kann es sich beispielsweise um einen Gleichrichter handeln, der basierend auf einer an dem Spannungsanschluss 18 anliegenden Spannung, hier einem Wechselspannungsanschluss, zwischen den Gleichspannungsanschlüssen 20a und 20b bzw. allgemein den Potenzialabgriffen 20a und 20b, eine Gleichspannung νDC bereitstellt. Hierzu werden die schaltbaren Elemente 14 entsprechend angesteuert und zwar durch die Steuerung 25. Die Regelgröße ist νDC d. h. also, dass durch die Steuerung 25 die konkrete Abfolge und Steuerzeiten der schaltbaren Elemente 14 so gesteuert werden, dass ein entsprechender Wert νDC erreicht wird. Entsprechend Ausführungsbeispielen kann dieser Wert νDC natürlich auch gemessen werden. Hierbei kann es dazu kommen, dass die Ausgangsspannung νDC zwischen 20a und 20b eine Schwankung aufweist, welche in einem Common-Mode-Spannungsanteil νCM resultiert. Der Zwischenkreis bzw. allgemein das Spannungspotenzial von 20a und 20b kann durch eine entsprechende Modulation der Elemente 14 gegenüber dem Erdpotenzial verschoben werden (Änderung der Spannung νDC-PE). Diese Spannungsverschiebung fällt über CCM ab. Infolge der Schwankung kommt es zu einem entsprechenden Stromfluss durch CCM (Ableitstrom).The converter circuit 12 can, for example, be a rectifier which, based on a voltage applied to the voltage connection 18, here an alternating voltage connection, provides a direct voltage ν DC between the direct voltage connections 20a and 20b or generally the potential taps 20a and 20b. For this purpose, the switchable elements 14 are controlled accordingly, namely by the controller 25. The controlled variable is ν DC , i.e. the controller 25 controls the specific sequence and control times of the switchable elements 14 such that a corresponding value ν DC is achieved. According to embodiments, this value ν DC can of course also be measured. In this case, the output voltage ν DC between 20a and 20b can fluctuate, which results in a common mode voltage component ν CM . The intermediate circuit or generally the voltage potential of 20a and 20b can be shifted relative to the earth potential by a corresponding modulation of the elements 14 (change in the voltage ν DC-PE ). This voltage shift drops across C CM . As a result of the fluctuation, a corresponding current flow occurs through C CM (leakage current).

Durch geschickte Modulation im Steuerungsverfahren kann die Spannung νDC-PE bzw. νCCM konstant oder möglichst konstant gehalten werden, um so Ableitströme über den Kondensator CCM zu vermeiden. Hierzu wird ein Steuerverfahren eingesetzt, entsprechend welchem die Spannung νH4 der schaltbaren Elemente der Stromrichterschaltung (Spannung νH4 ist als eine über eine Schaltperiode gemittelte, an den Halbleitern anliegende bzw. aus der Modulation der PWM resultierende (vgl. 5a) Spannung zu beschreiben) mit der Common-Mode-Spannung νCM moduliert wird. Um die Spannung νCCM am Kondensator CCM konstant zu halten, wird die Spannung zwischen Potenzialabgriffen 20a und 20b und PE um eine halbe Schwankung der Zwischenkreisspannung νDC (abweichend vom gewünschten Mittelwert) verschoben. Folglich wird νCM mit der Formel v C M = V D C ¯ v D C 2

Figure DE102022211478A1_0030
bestimmt.By clever modulation in the control process, the voltage ν DC-PE or ν CCM can be kept constant or as constant as possible in order to avoid leakage currents via the capacitor C CM . For this purpose, a control process is used according to which the voltage ν H4 of the switchable elements of the converter circuit (voltage ν H4 is defined as a voltage averaged over a switching period, applied to the semiconductors or resulting from the modulation of the PWM (cf. 5a) voltage) is modulated with the common mode voltage ν CM . In order to keep the voltage ν CCM constant at the capacitor C CM , the voltage between potential taps 20a and 20b and PE is shifted by half a fluctuation of the intermediate circuit voltage ν DC (deviating from the desired mean value). Consequently, ν CM is calculated using the formula v C M = V D C ¯ v D C 2
Figure DE102022211478A1_0030
certainly.

Die Differenz in der Formel mit z. B. V D C ¯ v D C

Figure DE102022211478A1_0031
stellt die Differenz zum Mittelwert der jeweiligen Spannung dar. Die Zwischenkreisspannung νDC ist deshalb prädestiniert, da dieser Wert in der Regel die geregelte Größe ist. Insofern kann für V D C ¯
Figure DE102022211478A1_0032
statt der Mittelwertbildung aus den Messwerten auch der Sollwert aus der Regelung verwendet werden. νDC ist eingezeichnet als Spannung zwischen dem Potenzialabgriff 20a und dem Potenzialabgriff 20b.The difference in the formula with e.g. V D C ¯ v D C
Figure DE102022211478A1_0031
represents the difference to the mean value of the respective voltage. The intermediate circuit voltage ν DC is therefore predestined, since this value is usually the controlled variable. In this respect, V D C ¯
Figure DE102022211478A1_0032
Instead of averaging the measured values, the target value is also calculated from the control. ν DC is shown as the voltage between the potential tap 20a and the potential tap 20b.

Durch das eben erläuterte Steuerverfahren kann mit der Common-Mode-Modulation der Stromrichterschaltung 12, hier eine H4-Brücke im einphasigen Betrieb oder auch bei anderen Stromrichterschaltungen, wie z. B. einer B6-Brücke im dreiphasigen Betrieb, die Schwankung der Spannung νCCM stark reduziert und damit auch die Ableitströme durch CCM reduziert werden, indem die aus der Schwankung der Zwischenkreisspannung νDC resultierende Schwankung kompensiert wird. Durch Berücksichtigung dieser Formel bei der Modulation wird also vorteilhafterweise νCCM konstant gehalten.Using the control method just explained, the common mode modulation of the converter circuit 12, here an H4 bridge in single-phase operation or also in other converter circuits, such as a B6 bridge in three-phase operation, can greatly reduce the fluctuation in the voltage ν CCM and thus also reduce the leakage currents through C CM by compensating for the fluctuation resulting from the fluctuation in the intermediate circuit voltage ν DC . By taking this formula into account during modulation, ν CCM is advantageously kept constant.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass Differenzen in den Formeln mit z. B. V D C ¯ v D C

Figure DE102022211478A1_0033
 
Figure DE102022211478A1_0034
typischerweise eine Differenz zum Mittelwert der jeweiligen Spannung darstellen. Da in der Regel dieser Wert eine geregelte Größe ist (z. B. die (messbare/gemessene) Zwischenkreisspannung νDC), kann für V D C ¯
Figure DE102022211478A1_0035
statt der Mittelwertbildung aus dem Messwert auch der Sollwert aus der Regelung verwendet werden. Insofern stellt entsprechend Ausführungsbeispielen V D C ¯
Figure DE102022211478A1_0036
den Regelwert, wie z. B. den Sollwert auf DC-Seite oder den Mittelwert auf DC-Seite, dar.At this point it should be noted that differences in the formulas with e.g. V D C ¯ v D C
Figure DE102022211478A1_0033
Figure DE102022211478A1_0034
typically represent a difference to the mean value of the respective voltage. Since this value is usually a controlled value (e.g. the (measurable/measured) intermediate circuit voltage ν DC ), V D C ¯
Figure DE102022211478A1_0035
Instead of averaging the measured value, the setpoint from the control system can also be used. In this respect, according to the examples V D C ¯
Figure DE102022211478A1_0036
the control value, such as the setpoint on the DC side or the mean value on the DC side.

5a zeigt ein Ersatzschaltbild für den einphasigen Fall. Der einphasige Spannungsanschluss ist mit dem Bezugszeichen 18 versehen. Die Modulierte Spannung der Halbleiter wird dabei getrennt in Gegentaktanteil VL und Gleitaktanteil (Common-Mode) v = v D C 2 + v C M

Figure DE102022211478A1_0037
dargestellt. Ausgehend von oben erläuterten Störeffekten, kann es zwischen einem der Gleichspannungsanschlüsse, hier DC-, der Gleichspannungsseite und PE zu einer Common-Mode-Spannung νCCM über die Kapazität CCM kommen, welche mittels der modulierten Spannungsquelle v = v D C 2 + v C M
Figure DE102022211478A1_0038
an die Common-Mode-Spannung νCCM an dem Kondensator CCM kompensiert werden. 5a shows an equivalent circuit diagram for the single-phase case. The single-phase voltage connection is provided with the reference number 18. The modulated voltage of the semiconductors is separated into push-pull component V L and floating-mode component (common mode) v = v D C 2 + v C M
Figure DE102022211478A1_0037
Based on the interference effects explained above, a common mode voltage ν CCM can occur between one of the DC voltage connections, here DC, the DC voltage side and PE, via the capacitance C CM , which can be modulated by means of the voltage source v = v D C 2 + v C M
Figure DE102022211478A1_0038
to the common mode voltage ν CCM on the capacitor C CM .

In 5b ist die gleiche Situation ausgehend von einer dreiphasigen Spannungsquelle 18' dargestellt. Die modulierte Spannung der Halbleiter wird dabei wieder getrennt in Gegentaktanteil VL und Gleitaktanteil (Common-Mode) v = v D C 2 + v C M

Figure DE102022211478A1_0039
dargestellt. Auch hier können unsymmetrische Ströme i oder Netzspannungen 18' in den einzelnen Phasen L1, L2 und L3 zu unsymmetrischen Spannungsabfällen VZL an z.B. den Filterkomponenten führen, so dass auf Gleichspannungsseite νDC eine Common-Mode-Spannung νCCM gegenüber PE abfällt. Eine Verlagerungsspannung oder Ableitströme können zu einem Spannungsabfall VZPE an der Impedanz zwischen lokaler Erdung und dem Betriebserder führen, welcher sich zur Common-Mode-Spannung νCCM addiert. Diese Common-Mode-Spannungen können über die Spannungsquelle v = v D C 2 + v C M
Figure DE102022211478A1_0040
mittels Aufschaltung der Common-Mode-Spannung νCM kompensiert werden.In 5b the same situation is shown starting from a three-phase voltage source 18'. The modulated voltage of the semiconductors is again separated into push-pull component V L and floating-mode component (common mode) v = v D C 2 + v C M
Figure DE102022211478A1_0039
shown. Here too, asymmetrical currents i or mains voltages 18' in the individual phases L1, L2 and L3 can lead to asymmetrical voltage drops V ZL on, for example, the filter components, so that on the direct voltage side ν DC a common mode voltage ν CCM drops compared to PE. A displacement voltage or leakage currents can lead to a voltage drop V ZPE at the impedance between the local earthing and the operational earthing, which is added to the common mode voltage ν CCM . These common mode voltages can be fed via the voltage source v = v D C 2 + v C M
Figure DE102022211478A1_0040
by applying the common mode voltage ν CM .

Nachfolgend wird Bezug nehmend auf 6 ein erweitertes Ausführungsbeispiel erläutert.The following refers to 6 an extended embodiment is explained.

6 zeigt eine Stromrichterschaltung 12' mit drei Halbbrücken 12a', 12b' und 12c', die jeweils zwischen zwei Potenzial abgriffen 20a und 20b angeordnet sind. Jede dieser drei Halbbrücken 12a', 12b' und 12c' ist über einen jeweiligen Mittelknoten 16 mit einer der Phasen verbunden. Die Phasen sind mit den Bezugszeichen 18a', 18b' und 18c' versehen. 6 shows a converter circuit 12' with three half-bridges 12a', 12b' and 12c', each of which is arranged between two potential taps 20a and 20b. Each of these three half-bridges 12a', 12b' and 12c' is connected to one of the phases via a respective center node 16. The phases are provided with the reference symbols 18a', 18b' and 18c'.

Darüber hinaus kann die Stromrichterschaltung auch noch einen zusätzlichen Zwischenkreis 22, hier einen symmetrischer Zwischenkreis mit zwei Zwischenkreiskapazitäten 22C1 und 22C2, aufweisen. Über einen Mittelknoten zwischen den zwei Kapazitäten 22C1 und 22C2, der mit dem Bezugszeichen 22m versehen ist, ist entsprechend Ausführungsbeispielen eine oder alle der Phasen 18a', 18b' und 18c' kapazitiv angekoppelt. Hierzu ist zwischen den Phasen 18a', 18b' und 18c' eine Kapazitätsanordnung 24 mit drei Kapazitäten vorgesehen.In addition, the converter circuit can also have an additional intermediate circuit 22, here a symmetrical intermediate circuit with two intermediate circuit capacitances 22C1 and 22C2. According to embodiments, one or all of the phases 18a', 18b' and 18c' are capacitively coupled via a center node between the two capacitances 22C1 and 22C2, which is provided with the reference symbol 22m. For this purpose, a capacitance arrangement 24 with three capacitances is provided between the phases 18a', 18b' and 18c'.

Jeder der Phasenanschlüsse hat hier ein oder mehrere Induktivitäten und Widerstände LD1, RD1, LD2, RD2, LG und RG eingezeichnet. An dieser Stelle sei angemerkt, dass in den Abbildungen RD1, RD2 nicht dargestellt ist, wobei es sich bei RD1, RD2 um die Widerstände bzw. den ohmschen Anteil der jeweiligen Induktivitäten LD1 und LD2 handelt. Bezüglich LG und RG sei angemerkt, dass die Induktivität LG bzw. der Widerstand RG nicht eingezeichnet ist in den beigefügten Zeichnungen und nur der Vollständigkeit halber erwähnt werden. Hierbei handelt es sich um die Netzimpedanz (Netzinduktivität und Netzwiderstand) auf Seiten der Spannungsquelle VG.Each of the phase connections has one or more inductances and resistors L D1 , R D1 , L D2 , R D2 , L G and R G drawn here. It should be noted at this point that R D1 , R D2 are not shown in the figures, whereby R D1 , R D2 are the resistors or the ohmic part of the respective inductances L D1 and L D2 . Regarding L G and R G it should be noted that the inductance L G or the resistor R G is not drawn in the attached drawings and is only mentioned for the sake of completeness. This is the network impedance (network inductance and network resistance) on the side of the voltage source V G .

Die Elemente LD1, LD2, RD1 und RD2 sind aufseiten der Stromrichterschaltung, d. h. also im Ladegerät (vgl. Bezugszeichen L), angeordnet, während die Elemente LG und RG (nicht dargestellt) aufseiten des Wechselspannungsanschlusses N angeordnet sind. Eine Trennung zwischen Ladegerätseite L und Netzseite N ist mittels einer gestrichelten Linie dargestellt. Die Induktivität LG und der Widerstand RG (Kennzeichnung G) liegen jeweils auf Netzseite vor. Die Induktivität LD1 und der Widerstand RD1 stellen die in Serie geschalteten Induktivitäten und deren ohmsche Widerstände zwischen der Kapazitätsanordnung 24 und dem jeweiligen Mittelpunkt 16 dar, während die Induktivität LD2 und der Widerstand R2 zwischen der Kapazitätsanordnung 24 und dem Netzanschluss angeordnet sind. Dadurch sind die Elemente LD1, RD1, LD2, RD2, LG und RG in Reihe angeordnet, d. h. also in Serie verschaltet und zwar je Phasenanschluss 18a', 18b' und 18c'. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass die Induktivitäten und Widerstände nicht zwingend explizit vorgesehene elektrische Komponenten darstellen müssen, sondern auch durch die Leitung an sich gebildet sein können.The elements L D1 , L D2 , R D1 and R D2 are arranged on the side of the converter circuit, i.e. in the charger (see reference symbol L), while the elements L G and R G (not shown) are arranged on the side of the AC voltage connection N. A separation between the charger side L and the mains side N is shown by means of a dashed line. The inductance L G and the resistor R G (marked G) are each on the mains side. The inductance L D1 and the resistor R D1 represent the inductances connected in series and their ohmic resistances between the capacitance arrangement 24 and the respective center point 16, while the inductance L D2 and the resistor R 2 are arranged between the capacitance arrangement 24 and the mains connection. As a result, the elements L D1 , R D1 , L D2 , R D2 , L G and R G are arranged in series, ie connected in series, for each phase connection 18a', 18b' and 18c'. It should also be noted that the inductances and resistors do not necessarily have to be explicitly provided electrical components, but can also be formed by the line itself.

Nachdem nun die Struktur im Detail erläutert wurde, wird auf die Funktionsweise eingegangen.Now that the structure has been explained in detail, we will look at how it works.

Durch die Anbindung der Kondensatoren CX an den Zwischenkreismittelpunkt 22m werden die hochfrequenten Anteile der Common-Mode-Störspannung νCM bereits über LD1 und CX stark reduziert, dies ist jedoch für die Funktion des Steuerverfahrens nicht zwingend notwendig. Die Induktivitäten LD1, LD2, LG und die Widerstände RD1, RD2, RG wurden für die Darstellung jeweils als gleich angenommen. Das Verfahren funktioniert aber auch mit abweichenden Werten für diese Elemente.By connecting the capacitors C X to the intermediate circuit center 22m, the high-frequency components of the common mode interference voltage ν CM are already greatly reduced via L D1 and C X , but this is not absolutely necessary for the control method to work. The inductances L D1 , L D2 , L G and the resistors R D1 , R D2 , R G were assumed to be the same for the illustration. However, the method also works with different values for these elements.

Die Ausgangsspannung der B6-Brücke 12' kann mit einer Common-Mode-Spannung νCM, B6 moduliert werden. Der Zwischenkreis bzw. die Potential abgriffe 20a' und 20b' können dadurch gegenüber dem Erdpotenzial PE verschoben werden (Änderung der Spannung νDC-PE).The output voltage of the B6 bridge 12' can be modulated with a common mode voltage ν CM, B6 . The intermediate circuit or the potential taps 20a' and 20b' can thereby be shifted relative to the earth potential PE (change in the voltage ν DC-PE ).

Ziel des Steuerverfahrens ist es, die Spannung νCCM konstant zu halten, um Ableitströme über den Kondensator CCM zu vermeiden. Das wird dadurch erreicht, dass die Ausgangsspannung der drei Phasen νB6 (1) mit der Common-Mode-Spannung νCM, B6 (2) moduliert wird. Dabei wird der Zwischenkreis gegenüber Erdpotenzial um die halbe Schwankung der Zwischenkreisspannung (abweichend vom gewünschten Mittelwert) verschoben und somit νCCM konstant gehalten. v B 6, L 1 = v L 1 + v C M , B 6 v B 6, L 2 = v L 2 + v C M , B 6 v B 6, L 3 = v L 3 + v C M , B 6

Figure DE102022211478A1_0041
v C M , B 6 = V D C ¯ v D C 2
Figure DE102022211478A1_0042
The aim of the control method is to keep the voltage ν CCM constant in order to avoid leakage currents via the capacitor C CM . This is achieved by modulating the output voltage of the three phases ν B6 (1) with the common mode voltage ν CM, B6 (2). In this case, the intermediate circuit is shifted relative to ground potential by half the fluctuation of the intermediate circuit voltage (deviating from the desired mean value) and thus ν CCM is kept constant. v B 6, L 1 = v L 1 + v C M , B 6 v B 6, L 2 = v L 2 + v C M , B 6 v B 6, L 3 = v L 3 + v C M , B 6
Figure DE102022211478A1_0041
v C M , B 6 = V D C ¯ v D C 2
Figure DE102022211478A1_0042

Der in den Formeln (1) und (2) dargestellte Zusammenhang Kann, wie in obiger Tabelle dargestellt, die aus der Schwankung der Zwischenkreisspannung resultierende Common Mode Spannung (und. Einen Spannungsabfall an den Filterkomponenten + ggf. Leitungsimpedanz) kompensieren. Unsymmetrische Netzströme führen aufgrund abweichender Spannungen über den Elementen LD1, LD2 und LG ebenfalls zu einer Common Mode Spannung an CCM. Diese kann durch den in den Formeln (3) bis (7) dargestellten Zusammenhang berechnet werden. Die Common-Mode-Spannungen νLD1CM und νLD2CM über den Drosseln und Widerständen des Gleichrichters und νGCM über der Impedanz des Netzanschlusses können entsprechend den Formeln (4), (5) und (6) bestimmt werden. In diesem Fall wurde eine LCL-Filterstruktur angenommen (LD1-CX-LD2). Weitere Komponenten im Strompfad des Gleichrichters müssen entsprechend berücksichtigt werden. v B 6, L 1 = v L 1 + v C M , B 6 v B 6, L 2 = v L 2 + v C M , B 6 v B 6, L 3 = v L 3 + v C M , B 6

Figure DE102022211478A1_0043
v L D 1 C M = 1 3 ( R L D 1 ( i L D 1, L 1 + i L D 1, L 2 + i L D 1, L 3 ) + L L D 1 ( d d t i L D 1, L 1 + d d t i L D 1, L 2 + d d t i L D 1, L 3 ) )
Figure DE102022211478A1_0044
v L D 2 C M = 1 3 ( R L D 2 ( i L D 2, L 1 + i L D 2, L 2 + i L D 2, L 3 ) + L L D 2 ( d d t i L D 2, L 1 + d d t i L D 2, L 2 + d d t i L D 2, L 3 ) )
Figure DE102022211478A1_0045
v G C M = 1 3 ( R G ( i L 1 + i L 2 + i L 3 ) + L G ( d d t i L 1 + d d t i L 2 + d d t i L 3 ) )
Figure DE102022211478A1_0046
v C M , B 6 = V D C ¯ v D C 2 + v L D 1 C M + v L D 2 C M + v G C M
Figure DE102022211478A1_0047
The relationship shown in formulas (1) and (2) can, as shown in the table above, compensate for the common mode voltage resulting from the fluctuation in the intermediate circuit voltage (and a voltage drop across the filter components + possibly line impedance). Asymmetrical mains currents also lead to a common mode voltage at C CM due to deviating voltages across the elements L D1 , L D2 and L G . This can be calculated using the relationship shown in formulas (3) to (7). The common mode voltages ν LD1CM and ν LD2CM across the chokes and resistors of the rectifier and ν GCM across the impedance of the mains connection can be determined using formulas (4), (5) and (6). In this case, an LCL filter structure was assumed (L D1 -C X -L D2 ). Other components in the current path of the rectifier must be taken into account accordingly. v B 6, L 1 = v L 1 + v C M , B 6 v B 6, L 2 = v L 2 + v C M , B 6 v B 6, L 3 = v L 3 + v C M , B 6
Figure DE102022211478A1_0043
v L D 1 C M = 1 3 ( R L D 1 ( i L D 1, L 1 + i L D 1, L 2 + i L D 1, L 3 ) + L L D 1 ( d d t i L D 1, L 1 + d d t i L D 1, L 2 + d d t i L D 1, L 3 ) )
Figure DE102022211478A1_0044
v L D 2 C M = 1 3 ( R L D 2 ( i L D 2, L 1 + i L D 2, L 2 + i L D 2, L 3 ) + L L D 2 ( d d t i L D 2, L 1 + d d t i L D 2, L 2 + d d t i L D 2, L 3 ) )
Figure DE102022211478A1_0045
v G C M = 1 3 ( R G ( i L 1 + i L 2 + i L 3 ) + L G ( d d t i L 1 + d d t i L 2 + d d t i L 3 ) )
Figure DE102022211478A1_0046
v C M , B 6 = V D C ¯ v D C 2 + v L D 1 C M + v L D 2 C M + v G C M
Figure DE102022211478A1_0047

Bei obigen Formeln, insbesondere Formel 6, ist RG und LG weiterhin aufgeführt, der Vollständigkeit halber. Die Berücksichtigung der Netzimpedanz ist nicht zwingend erforderlich, da diese in der Regel unbekannt ist. Insofern kann die Berechnung entsprechend Ausführungsbeispielen auch ohne νGCM erfolgen.In the above formulas, especially formula 6, R G and L G are still listed for the sake of completeness. It is not absolutely necessary to take the network impedance into account, as this is usually unknown. In this respect, the calculation can also be carried out without ν GCM in accordance with the exemplary embodiments.

Die obigen Beschreibungen anhand der Formeln haben gezeigt, dass eine Kompensation des Spannungsabfalls an den Filterkomponenten und gegebenenfalls auch an der Leitungsimpedanz möglich ist. Die Diskussion ist insbesondere für den dreiphasigen Fall aufbereitet, kann aber in analoger Weise für den einphasigen Fall angewendet werden.The above descriptions using the formulas have shown that it is possible to compensate for the voltage drop across the filter components and, if necessary, also across the line impedance. The discussion is prepared especially for the three-phase case, but can be applied analogously to the single-phase case.

Im Allgemeinen ist festzustellen, dass obige Erläuterungen im Zusammenhang mit dem einphasigen Fall natürlich auf den dreiphasigen Fall oder umgekehrt übertragbar sind.In general, it can be stated that the above explanations in connection with the single-phase case are of course transferable to the three-phase case or vice versa.

Zu den Formeln sei angemerkt, dass die Position von LD1, RD1, LD2, RD2, LG, RG bereits ausführlich erläutert wurde. Bezüglich iLD1,L1, iLD1,l2, iLD1, L3, iL1, iL2, iL3 sei angemerkt, dass dies die entsprechenden Ströme in den Phasen 18a'(R), 18b'(R) und 18c'(R) darstellen.Regarding the formulas, it should be noted that the position of L D1 , R D1 , L D2 , R D2 , L G , R G has already been explained in detail. Regarding i LD1,L1 , i LD1,l2 , i LD1, L3 , i L1 , i L2 , i L3 , it should be noted that these represent the corresponding currents in the phases 18a'(R), 18b'(R) and 18c'(R).

Die Variablen νCM, νB6 und νCM, B6 wurden bereits eingeführt. Das Gleiche gilt für die Variable νDC.The variables ν CM , ν B6 and ν CM, B6 have already been introduced. The same applies to the variable ν DC .

Im einphasigen Betrieb ist an die erste Halbbrücke die Phase L1 und an die zweite Halbbrücke der Neutralleiter N angeschlossen. Die erste Halbbrücke L1 wird mit der Netzspannung vL1 (in der Praxis mit dem Ausgangsspannungssollwert des Stromreglers) und der Common-Mode-Spannung νCM, H4 angesteuert (8). Die zweite Halbbrücke N wird mit der Common-Mode-Spannung νCM, H4 angesteuert (9). v H 4, L 1 = v L 1 + v C M , H 4

Figure DE102022211478A1_0048
v H 4, N = v C M , H 4
Figure DE102022211478A1_0049
In single-phase operation, the phase L1 is connected to the first half-bridge and the neutral conductor N is connected to the second half-bridge. The first half-bridge L1 is controlled with the mains voltage v L1 (in practice with the output voltage setpoint of the current regulator) and the common mode voltage ν CM, H4 (8). The second half-bridge N is controlled with the common mode voltage ν CM, H4 (9). v H 4, L 1 = v L 1 + v C M , H 4
Figure DE102022211478A1_0048
v H 4, N = v C M , H 4
Figure DE102022211478A1_0049

Für den einphasigen Betrieb ergeben sich die Common-Mode-Spannungen entsprechend den Formeln (10) bis (12). Die Common-Mode-Modulationsspannung für die H4-Brücke ist in Formel (13) zusammengefasst. v L D 1 C M = R L D 1 i L D 1, N + L L D 1 d d t i L D 1, N

Figure DE102022211478A1_0050
v L D 2 C M = R L D 2 i L D 2, N + L L D 2 d d t i L D 2, N
Figure DE102022211478A1_0051
v G C M = R G i N + L G d d t i N
Figure DE102022211478A1_0052
v C M , H 4 = V D C ¯ v D C 2 + v L D 1 C M + v L D 2 C M + v G C M
Figure DE102022211478A1_0053
For single-phase operation, the common mode voltages are calculated according to formulas (10) to (12). The common mode modulation voltage for the H4 bridge is summarized in formula (13). v L D 1 C M = R L D 1 i L D 1, N + L L D 1 d d t i L D 1, N
Figure DE102022211478A1_0050
v L D 2 C M = R L D 2 i L D 2, N + L L D 2 d d t i L D 2, N
Figure DE102022211478A1_0051
v G C M = R G i N + L G d d t i N
Figure DE102022211478A1_0052
v C M , H 4 = V D C ¯ v D C 2 + v L D 1 C M + v L D 2 C M + v G C M
Figure DE102022211478A1_0053

Die Kapazität CCM kann auch am positiven Zwischenkreisanschluss angeschlossen werden. Am Zwischenkreis kann auch ein zusätzlicher DCDC-Wandler angeschlossen werden (z.B. für eine Batterie). Je nach Ausführungsform (DC- oder DC+ durchgehend) ist die Kapazität CCM der Batterie von DC- oder von DC+ zum Erdpotenzial geschaltet. Bei der Kompensation der Schwankung der Zwischenkreisspannung muss dann die Schwankung entsprechend mit negativem Vorzeichen erfolgen (Formeln (14) und (15)). v C M , B 6 = V D C ¯ v D C 2 + v L D 1 C M + v L D 2 C M + v G C M

Figure DE102022211478A1_0054
v C M , H 4 = V D C ¯ v D C 2 + v L D 1 C M + v L D 2 C M + v G C M
Figure DE102022211478A1_0055
The capacitance C CM can also be connected to the positive intermediate circuit connection. An additional DCDC converter can also be connected to the intermediate circuit (e.g. for a battery). Depending on the design (DC- or DC+ continuous), the capacitance C CM of the battery is connected from DC- or from DC+ to earth potential. When compensating for the fluctuation in the intermediate circuit voltage, the fluctuation must then have a negative sign (formulas (14) and (15)). v C M , B 6 = V D C ¯ v D C 2 + v L D 1 C M + v L D 2 C M + v G C M
Figure DE102022211478A1_0054
v C M , H 4 = V D C ¯ v D C 2 + v L D 1 C M + v L D 2 C M + v G C M
Figure DE102022211478A1_0055

Der Spannungsabfall an den Halbleitern und der Spannungsabfall über den Common-Mode-Drosseln im EMV-Filter kann bei der Kompensation der Common Mode Spannung ebenfalls berücksichtigt werden, wurde aber aufgrund des geringeren Einflusses bei der Darstellung und in den Formeln nicht berücksichtigt.The voltage drop across the semiconductors and the voltage drop across the common mode chokes in the EMC filter can also be taken into account when compensating the common mode voltage, but was not taken into account in the representation and in the formulas due to its smaller influence.

Bei obigen Ausführungsbeispielen werden also die Halbbrücken so angesteuert, dass die Spannung basierend auf der Common-Mode-Spannung moduliert wird. Bei obigen Ausführungsbeispielen wurde davon ausgegangen, dass die Common-Mode-Spannung auf Basis einer Formel mit dem Term V D C ¯ v D C 2

Figure DE102022211478A1_0056
berechnet wird. Diese Berechnungsmethode ermöglicht vorteilhafterweise, dass die aus der Schwankung der Zwischenkreisspannung resultierende Common Mode Spannung kompensiert werden kann. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen ist diese Kompensation der Schwankung der Common Mode Spannung auch noch mit weiteren Berechnungsmethoden möglich. Eine Übersicht über vier verschiedene Berechnungsmethoden ist in 3 gezeigt.In the above embodiments, the half-bridges are controlled in such a way that the voltage is modulated based on the common mode voltage. In the above embodiments, it was assumed that the common mode voltage is based on a formula with the term V D C ¯ v D C 2
Figure DE102022211478A1_0056
This calculation method advantageously allows the common mode voltage resulting from the fluctuation of the intermediate circuit voltage to be compensated. According to further embodiments, this compensation of the fluctuation of the common mode voltage is also possible with other calculation methods. An overview of four different calculation methods is provided in 3 shown.

3 zeigt eine Tabelle mit den vier Berechnungsmethoden für die Modulationsspannung νCM, nämlich: v C M = V D C ¯ v D C 2

Figure DE102022211478A1_0057
v C M * = v D C P E V D C ¯ 2
Figure DE102022211478A1_0058
v C M * = V C X + V D C ¯ 2 V C 2
Figure DE102022211478A1_0059
v C M = R i ( t ) + L d i ( t ) d t
Figure DE102022211478A1_0060
3 shows a table with the four calculation methods for the modulation voltage ν CM , namely: v C M = V D C ¯ v D C 2
Figure DE102022211478A1_0057
v C M * = v D C P E V D C ¯ 2
Figure DE102022211478A1_0058
v C M * = V C X + V D C ¯ 2 V C 2
Figure DE102022211478A1_0059
v C M = R i ( t ) + L d i ( t ) d t
Figure DE102022211478A1_0060

Wie oben bereits erwähnt sind diese Berechnungsmethoden einzeln oder auch in Kombination anwendbar. Eine bevorzugte Kombination ist 1 und 2 oder 1 und 4, wobei selbstverständlich auch mehr als zwei Methoden miteinander kombiniert werden können. In der hier vorliegenden Erläuterung der Ausführungsbeispiele ist eine Kombination, nämlich 1 + 4 exemplarisch erläutert. Nachfolgend wird auf die Vorteile der einzelnen Berechnungsmethoden eingegangen.As already mentioned above, these calculation methods can be used individually or in combination. A preferred combination is 1 and 2 or 1 and 4, although of course more than two methods can be combined. In the explanation of the embodiments presented here, a combination, namely 1 + 4, is explained as an example. The advantages of the individual calculation methods are discussed below.

Zu 1. sei im Wesentlichen auf die obigen Ausführungen verwiesen. Wie bereits erwähnt, kann so die aus der Schwankung der Zwischenkreisspannung resultierende Common Mode Spannung kompensiert werden. Die Berechnungsmethoden 2 und 3 ermöglichen ebenfalls, Schwankungen der Zwischenkreisspannung zu kompensieren, wobei beide vorteilhafterweise auch noch eine Kompensation der Spannungsabfälle an Filter und Netzimpedanz ermöglichen. Berechnungsmethode 2 berücksichtigt hierbei auch noch Verlagerungsspannungen und Potenzialdifferenzen zwischen Betriebs- und Anlagenerder.For point 1, please refer to the above explanations. As already mentioned, the common mode voltage resulting from the fluctuation in the intermediate circuit voltage can be compensated in this way. Calculation methods 2 and 3 also make it possible to compensate for fluctuations in the intermediate circuit voltage, whereby both advantageously also allow compensation for the voltage drops at the filter and network impedance. Calculation method 2 also takes into account displacement voltages and potential differences between the operational and system earthing.

Die Berechnungsmethode 4 ermöglicht eine Kompensation des Spannungsabfalls an Filter und Netzimpedanz.Calculation method 4 allows compensation of the voltage drop across the filter and mains impedance.

Je nach entsprechender Ausgangssituation kann entsprechend Ausführungsbeispielen eine der vier Varianten gewählt werden. Unterschiede ergeben sich einerseits in der Art und Weise bzw. Umfänglichkeit der Kompensation und andererseits auch in der Verwendung der Messgrößen. Als Messgröße für die Berechnungsmethode 1 kann die Zwischenkreisspannung νDC oder die Teilspannungen νDC = νC1 + νC2 verwendet werden. Für die zweite Berechnungsmethode kann als Eingangsgröße die Spannungsmessung νCCM mit z.B. νCCM = νDC-PE oder νCCM = νMPE - νC2 dienen. Die dritte Berechnungsmethode basiert beispielsweise auf einer Spannungsmessung von νCX und νC2. Für die vierte Berechnungsmethode wird eine Messung der Phasenströme oder der Ströme in den jeweilig betreffenden Induktivitäten verwendet.Depending on the initial situation, one of the four variants can be selected according to the examples. Differences arise on the one hand in the type and extent of the compensation and on the other hand in the use of the measured variables. The measured variable for the For calculation method 1, the intermediate circuit voltage ν DC or the partial voltages ν DC = ν C1 + ν C2 can be used. For the second calculation method, the voltage measurement ν CCM with e.g. ν CCM = ν DC-PE or ν CCM = ν MPE - ν C2 can serve as the input variable. The third calculation method is based, for example, on a voltage measurement of ν CX and ν C2 . For the fourth calculation method, a measurement of the phase currents or the currents in the respective inductances is used.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass die zulässigen Arbeitsströme in Abhängigkeit von der Geräteklasse festgelegt sind.It should be noted here that the permissible operating currents are determined depending on the device class.

Das hier beschriebene Steuerverfahren zeigt in Simulationen eine starke Reduktion der Ableitströme gegenüber einer herkömmlichen Ansteuerung.The control method described here shows in simulations a strong reduction in leakage currents compared to conventional control.

Bezugnehmend auf 7a-c wird nun ein weiteres Ausführungsbeispiel erläutert, das für das TT System besonders geeignet ist.Referring to 7a -c another embodiment is now explained which is particularly suitable for the TT system.

7a zeigt eine weitere elektrische Schaltung, hier ein elektrisches Ladegerät, das an ein TN-C-S System angeschlossen ist. In 7b ist das gleiche Ladegerät an ein TN-S System angeschlossen. Wie hier zu erkennen ist, wird für PE ein separater Leiter und nicht der gemeinsame PEN-Leiter verwendet. In 7c wird der Anschluss desselben Ladegeräts an einem TT System verwendet. Sowohl auf Anlagenseite als auch auf Netzseite gibt es einen eigenen Erder, der im Gegensatz zu den TN-S und TN-C-S Systemen nicht durch eine separate Verbindung ein gemeinsames Potenzial aufweist, Insofern kann es hier zu Verlagerungsspannungen bzw. Potenzialdifferenzen zwischen Betriebs- und Anlagenerder kommen. 7a shows another electrical circuit, here an electrical charger connected to a TN-CS system. In 7b the same charger is connected to a TN-S system. As can be seen here, a separate conductor is used for PE and not the common PEN conductor. In 7c the connection of the same charger is used on a TT system. There is a separate earthing electrode on both the system side and the network side, which, unlike the TN-S and TN-CS systems, does not have a common potential through a separate connection. As a result, displacement voltages or potential differences between the operating and system earthing electrodes can occur.

Bevor auf die Lösung gemäß diesem Ausführungsbeispiel eingegangen wird, wird grob das Ladegerät mit seinen Bestandteilen erläutert. An dieser Stelle sei angemerkt, dass nicht alle Bestandteile zwingend sind, sondern auch optionale Bestandteile enthalten sind.Before we go into the solution according to this embodiment, we will briefly explain the charger and its components. It should be noted here that not all components are mandatory, but that optional components are also included.

Das Ladegerät, z.B. aus 7a, 7b oder 7c umfasst eingangsseitig einen EMV-Filter 1000, der das jeweilige Stromsystem (vgl. Spannungsquelle VG) mit dem eigentlichen Gleichrichter 1100 verbindet. Der Gleichrichter (hier ein PVC-Gleichrichter mit LCL-Sinusfilter (differential mode filter) verbindet also die Wechselspannungsseite vom Netz mit der Gleichspannungsseite 1200. 1200 bezeichnet hier den Gleichspannungszwischenkreis, der zwischen den zwei Potenzialabgriffen 20a und 20b angeordnet ist. Der Zwischenkreis 12 umfasst hier zwei in Serie geschaltete Kapazitäten mit einem Mittelpunkt M, über welchen die eingangsseitig angeordneten Filter (EMV-Filter und LCL-Sinusfilter) angeordnet sind.The charger, e.g. from 7a , 7b or 7c comprises an EMC filter 1000 on the input side, which connects the respective power system (cf. voltage source V G ) with the actual rectifier 1100. The rectifier (here a PVC rectifier with LCL sine filter (differential mode filter)) thus connects the AC voltage side of the network with the DC voltage side 1200. 1200 here designates the DC voltage intermediate circuit, which is arranged between the two potential taps 20a and 20b. The intermediate circuit 12 here comprises two series-connected capacitors with a center point M, over which the filters arranged on the input side (EMC filter and LCL sine filter) are arranged.

Auf Gleichspannungsseite kann dann ein optionaler (nicht isolierter) Gleichspannungswandler 1300 sowie ein optionaler EMV-Filter 1400 folgen. Mit dem Bezugszeichen 1500 ist eine DC-Quelle und/oder DC-Senke, wie z. B. eine Batterie, gekennzeichnet.On the DC voltage side, an optional (non-isolated) DC-DC converter 1300 and an optional EMC filter 1400 can then follow. The reference symbol 1500 designates a DC source and/or DC sink, such as a battery.

Entsprechend Ausführungsbeispielen können im Ladegerät im EMV-Filter 1400 optional Y-Kondensatoren als Gleichtaktfilterkondensator eingesetzt werden (CY1 und CY2). Diese Kapazitäten werden auf Gleichspannungsseite mit dem Erdpotential verbunden. Y-Kondensatoren im HV-Bordnetz eines Fahrzeuges können je nach Ausführung eine höhere Kapazität aufweisen und sind optional.According to the design examples, Y capacitors can optionally be used as common mode filter capacitors in the EMC filter 1400 in the charger (C Y1 and C Y2 ). These capacitors are connected to the ground potential on the DC voltage side. Y capacitors in the HV electrical system of a vehicle can have a higher capacitance depending on the design and are optional.

Bei diesem Ausführungsbeispiel können unterschiedliche Spannungen messtechnisch ermittelt werden, bevorzugter Weise Spannungen auf DC-Seite, um die Common-Mode-Spannung auszuregeln.In this embodiment, different voltages can be measured, preferably voltages on the DC side, in order to regulate the common mode voltage.

Entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel zur Strommessung wird νC2, d. h. also zwischen Mittelpunkt M des Zwischenkreises 12 und einem der Potenzialabgriffe 20a und 20b, auf Gleichspannungsseite gemessen. In vielen Ladegeräten erfolgt diese Messung sowieso, so dass das keinen zusätzlichen Aufwand darstellt. Alternativ oder additiv kann auch auf Wechselspannungsseite νCX bestimmt werden. Unter Verwendung dieser zwei Werte kann beispielsweise eine Konstantregelung auf einem konstanten Wert v C M * = v C X + V D C ¯ 2 v C 2

Figure DE102022211478A1_0061
 
Figure DE102022211478A1_0062
erfolgen. Dies ist eine Alternative für die Berechnung des Spannungsabfalls an der Induktivität LD1, wobei keine Ableitung des Stroms nach der Zeit notwendig ist. Dieser Ansatz weist eine geringere Dynamik auf, da der Messwert einen Filter bzw. einen Regler aufweisen muss (TF in 8 (b)). Verlagerungsspannungen und Potenzialdifferenzen zwischen Betriebs- und Anlagenerder und weiteren Filterkomponenten z.B. LD2 können mit dieser Methode nicht kompensiert werden. Hier wird dann bevorzugter Weise nur auf Gleichspannungsseite gemessen, so dass eine Kompensation durch direkte Messung der Spannung nach PE erfolgt. Hierfür kann zwischen einigen Ausführungsorten unterschieden werden.According to a first embodiment of current measurement, ν C2 is measured on the DC side, i.e. between the center point M of the intermediate circuit 12 and one of the potential taps 20a and 20b. In many chargers, this measurement is carried out anyway, so it does not represent any additional effort. Alternatively or additionally, ν CX can also be determined on the AC side. Using these two values, for example, a constant control at a constant value can be achieved. v C M * = v C X + V D C ¯ 2 v C 2
Figure DE102022211478A1_0061
Figure DE102022211478A1_0062
This is an alternative for calculating the voltage drop across the inductance L D1 , where no derivative of the current with respect to time is necessary. This approach has a lower dynamic range, since the measured value must have a filter or a regulator (TF in 8 (b) ). Displacement voltages and potential differences between the operating and system earthing and other filter components, e.g. L D2, cannot be compensated with this method. In this case, measurements are preferably only taken on the direct voltage side, so that compensation is achieved by directly measuring the voltage to PE. A distinction can be made between several design locations for this.

Entsprechend einer ersten Ausführungsart kann eine Spannungsmessung von νMPE sowie νC2 erfolgen. Diese zwei Spannungen können auch gemeinsam als νDC-PE = νMPE - νC2 bestimmt werden.According to a first embodiment, a voltage measurement of ν MPE and ν C2 can be carried out. These two voltages can also be determined together as ν DC-PE = ν MPE - ν C2 .

Entsprechend einer weiteren Variante kann auch eine direkte Spannungsmessung von νDC-PE durchgeführt werden.According to another variant, a direct voltage measurement of ν DC-PE can also be carried out.

Die Spannung νDC-PE = νMPE - νC2 repräsentiert die Common-Mode-Spannung νCCM, so dass die Common-Mode-Schwankung von νCCM zu Null geregelt werden kann und damit die resultierenden Ableitströme kompensiert bzw. verringert werden können. Bei der zweiten Art der Messung wird statt zwei Einzelmessung eine direkte Messung der Common-Mode-Spannung νCCM = νDC-PE durchgeführt.The voltage ν DC-PE = ν MPE - ν C2 represents the common mode voltage ν CCM , so that the common mode fluctuation of ν CCM can be regulated to zero and the resulting leakage currents can be compensated or reduced. In the second type of measurement, a direct measurement of the common mode voltage ν CCM = ν DC-PE is carried out instead of two individual measurements.

Entsprechend einer alternativen Variante kann auch eine Messung von DC+ nach PE oder von der Batterie+ nach PE durchgeführt werden. Basierend hierauf ist ebenfalls eine Ausregelung der Common-Mode-Spannung bzw. Common-Mode-Spannungsschwankung möglich. Vorteilhafterweise werden bei allen drei zuletzt erläuterten Varianten mit der Messung auf Gleichspannungsseite alle Elemente kompensiert, insbesondere die Filterkomponenten, die Zwischenkreisspannung, die Netzimpedanz, die Verlagerungsspannung, sowie Potenzialdifferenzen zwischen Betriebs- und Anlagenerder.According to an alternative variant, a measurement can also be carried out from DC+ to PE or from the battery+ to PE. Based on this, it is also possible to regulate the common mode voltage or common mode voltage fluctuation. In all three variants explained last, the measurement on the DC voltage side advantageously compensates for all elements, in particular the filter components, the intermediate circuit voltage, the network impedance, the displacement voltage, and potential differences between the operational and system earthing.

Zusammenfassend lässt sich also feststellen, dass es verschiedene Möglichkeiten zur Messung der Spannung nach PE gibt (z. B. von DC+, M, DC- nach PE). Auch eine Kombination wäre denkbar oder auch eine Kombination mit der Messung der Zwischenkreisspannung νC1 und νC2. Allgemein formuliert heißt es, dass entsprechend Ausführungsbeispielen eine Spannungsmessung auf Gleichspannungsseite zwischen der Gleichspannungsseite und PE durchgeführt wird, um hier eine Größe abzuleiten, die einen Rückschluss auf die Common-Mode-Spannung zulässt. Basierend auf der gemessenen Größe wird dann die Common-Mode-Spannung berechnet bzw. die Schwankung der Common-Mode-Spannung berechnet, so dass selbige dann kompensiert werden kann, indem die Ansteuerung der Stromrichterschaltung angepasst wird. Bezüglich dem Anpassen sei angemerkt, dass sowohl hier als auch bei allen anderen Ausführungsbeispielen das Anpassen derart erfolgt, dass die berechnete oder auf Basis von Messwerten berechnete Common-Mode-Spannung bzw. Common-Mode-Spannungsschwankung dadurch ausgeglichen werden kann, dass beispielsweise die entsprechende Sollgröße auf DC-Seite entsprechend angepasst (reduziert oder erhöht um die Schwankung) wird.In summary, it can be said that there are various ways of measuring the voltage to PE (e.g. from DC+, M, DC- to PE). A combination would also be conceivable, or a combination with the measurement of the intermediate circuit voltage ν C1 and ν C2 . In general terms, this means that, according to the embodiments, a voltage measurement is carried out on the DC voltage side between the DC voltage side and PE in order to derive a value that allows a conclusion to be drawn about the common mode voltage. Based on the measured value, the common mode voltage is then calculated or the fluctuation in the common mode voltage is calculated so that it can then be compensated by adjusting the control of the converter circuit. With regard to the adaptation, it should be noted that both here and in all other embodiments, the adaptation is carried out in such a way that the common mode voltage or common mode voltage fluctuation calculated or calculated on the basis of measured values can be compensated for by, for example, adjusting the corresponding target value on the DC side accordingly (reducing or increasing by the fluctuation).

Nachfolgend wird Bezug nehmend auf 8a und 8b die Berechnungsmethode mit einem exemplarischen Blockschaltbild erläutert. Hierbei wird explizit auf die anzuwendende Pulsbreitenmodulierung zur Ausregelung der Common-Mode-Spannung eingegangen.The following refers to 8a and 8b The calculation method is explained using an example block diagram. The pulse width modulation to be used to regulate the common mode voltage is discussed explicitly.

8a zeigt eine Regelstrecke mit den drei Elementen 16, 17 und 18 Das Element 1600 stellt die Stellspannung für den Gleichrichter (z. B. vom Stromregler generiert) dar und entspricht beispielsweise dem Prinzip der DE 10 2017 216 468 A1 (Modulation N mit 0V und L mit der Phasenspannung) oder bzw. der Regelung bekannt aus der US 11,228,238 B2 (vgl. US 11,228,238 B2 , 2, Modulation 120+130 durch 110+140+150 so, dass wieder die Kurven wie in DE 10 2017 216 468 A1 gebildet wird -> sprich N=0V L=volle Phasenspannung). Hier stellen die Halbbrücken im einphasigen Betrieb für den Neutralleiter die Spannung 0 V bzw. duty cycle 0,5 ein und die Halbbrücken für die Phase die volle Spannung. Im dreiphasigen Betrieb stellen alle Halbbrücken die volle Spannung. Ausgehend von den zwei Steuerspannungen kann dann der Pulsbreitenmodulierer 1700 den Modulationsgrad generieren und anschließend die Pulsbreitenmodulation durchführen. Hierbei sei angemerkt, dass dies je nach Schaltungstopologie anders ausgeführt sein kann. Der Block 1800 illustriert die Aufschaltung der Common-Mode-Spannung für das Steuerverfahren. Die Spannung νCM wird dabei auf alle Spannungen addiert (Neutralleiter und Phasen). Der um die Gleichtaktspannung νCM kompensierte Wert wird dann unter Berücksichtigung der Zwischenkreisspannung νDC in die Pulsbreitenmodulation überführt. 8a shows a control system with the three elements 16, 17 and 18. Element 1600 represents the control voltage for the rectifier (e.g. generated by the current controller) and corresponds, for example, to the principle of EN 10 2017 216 468 A1 (Modulation N with 0V and L with the phase voltage) or the control known from the US 11,228,238 B2 (see. US 11,228,238 B2 , 2 , Modulation 120+130 by 110+140+150 so that again the curves as in EN 10 2017 216 468 A1 is formed -> i.e. N=0V L=full phase voltage). Here, the half-bridges in single-phase operation set the voltage 0 V or duty cycle 0.5 for the neutral conductor and the half-bridges for the phase set the full voltage. In three-phase operation, all half-bridges set the full voltage. Based on the two control voltages, the pulse width modulator 1700 can then generate the modulation level and then carry out the pulse width modulation. It should be noted that this can be implemented differently depending on the circuit topology. Block 1800 illustrates the application of the common mode voltage for the control process. The voltage ν CM is added to all voltages (neutral conductor and phases). The value compensated for by the common mode voltage ν CM is then transferred to the pulse width modulation, taking into account the intermediate circuit voltage ν DC .

8b geht ebenfalls von den Blöcken 1600, 1700 aus, ist aber um den Block 1900 erweitert, bei welchem die Common-Mode-Spannung entsprechend obigen Ausführungsbeispielen ausgeregelt wird. 8b also starts from blocks 1600, 1700, but is extended by block 1900, in which the common mode voltage is regulated according to the above embodiments.

Bei der Einheit 1900 dient ν*CM als Eingangssignal für die Übertragungsfunktion TF, welche die Common-Mode-Spannung νCM ausgibt. Die Übertragungsfunktion TF kann z. B. in Form eines Filters oder eines Reglers realisiert sein.In the 1900 unit, ν* CM serves as the input signal for the transfer function TF, which outputs the common mode voltage ν CM . The transfer function TF can be implemented, for example, in the form of a filter or a controller.

Entsprechend Ausführungsbeispielen wird die Modulationsspannung an den Phasenanschlüssen aus der Netzspannung bzw. Netzspannungsmessung vL1, vL2, vL3 und der Common-Mode-Spannung νCM wie folgt berechnet v B 6, L 1 = v L 1 + v C M , B 6 v B 6, L 2 = v L 2 + v C M , B 6 v B 6, L 3 = v L 3 + v C M , B 6

Figure DE102022211478A1_0063
According to the embodiments, the modulation voltage at the phase connections is calculated from the mains voltage or mains voltage measurement v L1 , v L2 , v L3 and the common mode voltage ν CM as follows v B 6, L 1 = v L 1 + v C M , B 6 v B 6, L 2 = v L 2 + v C M , B 6 v B 6, L 3 = v L 3 + v C M , B 6
Figure DE102022211478A1_0063

Dieser Zusammenhang, der beispielsweise in 8a gezeigt ist, ermöglicht beispielsweise die Kombination der Methoden 1+4. Nachfolgender mathematische Zusammenhang zeigt die Berechnung der Modulationsspannung im Allgemeinen. v m   b z w .   v B 6 = v A C + v C M

Figure DE102022211478A1_0064
This connection, which can be seen for example in 8a shown, for example, allows the combination of methods 1+4. The following mathematical relationship shows the calculation of the modulation voltage in general. v m b z w . v B 6 = v A C + v C M
Figure DE102022211478A1_0064

Dieser allgemeine Zusammenhang ist z.B. für Methode 1+2 oder 1+3 anzuwenden (vgl. Zusammenschau 8a und 8b).This general relationship is applicable, for example, to method 1+2 or 1+3 (see overview 8a and 8b) .

Im Detail: Wie anhand von dem Block 1800 dargestellt ist, kann über diesen Pfad sowohl die Methode 1 als auch die Methode 4 als auch die Kombination aus den Methoden 1 und 4 als einfache Summe der Formeln zugehörig zu den Methoden 1 und 4 berücksichtigt werden. Die Summe der Common-Mode-Spannung nach den Methoden 1 und 4 wird dann über den Summenpunkt des Blocks 16 der Spannung νAC aufaddiert.In detail: As shown by block 1800, this path can take into account both method 1 and method 4 as well as the combination of methods 1 and 4 as a simple sum of the formulas associated with methods 1 and 4. The sum of the common mode voltage according to methods 1 and 4 is then added to the voltage ν AC via the summation point of block 16.

In analoger Weise ist das in 8b möglich, was hier ebenfalls anhand des Pfeils 1800, der zu dem Summenpunkt des Blocks 1600 führt, deutlich gemacht ist. Zusätzlich ermöglicht 8b die Berücksichtigung der Berechnungen nach Methode 1 und/oder 2. Hierfür wird die Transferfunktion TF in dem Block 1900 verwendet.In an analogous way, this is 8b possible, which is also made clear here by the arrow 1800, which leads to the sum point of block 1600. In addition, 8b the consideration of the calculations according to method 1 and/or 2. For this purpose, the transfer function TF in block 1900 is used.

Zusammenfassend ist also festzustellen, dass die Common-Mode-Spannung nach Verfahren 1 und/oder 4 durch Addition der Common-Mode-Spannung zu νAC berücksichtigt werden kann, während alternativ oder additiv die Common-Mode-Spannung nach Verfahren 2 und 3 unter Berücksichtigung einer Übertragungsfunktion TF ebenfalls dem Signal νAC hinzugefügt werden kann.In summary, it can be stated that the common mode voltage according to methods 1 and/or 4 can be taken into account by adding the common mode voltage to ν AC , while alternatively or additively the common mode voltage according to methods 2 and 3 can also be added to the signal ν AC taking into account a transfer function TF.

Zu den vorherigen Ausführungsbeispielen sei nachfolgend auf die Zielsetzung und insbesondere auf die Effizienz eingegangen.With regard to the previous embodiments, the objectives and in particular the efficiency will be discussed below.

Bei diesen Ausführungsbeispielen ist es wiederum Zielsetzung, die Spannung νCCM möglichst schwankungsfrei bereitzustellen. Das heißt also, dass eine Reduktion des Arbeitsstromes durch CCM gewünscht ist. In den ist jeweils t = 0 bis 0,1 ohne Steuerverfahren und t = 0,1 bis 0,2 mit aktiviertem Steuerverfahren dargestellt.In these embodiments, the aim is to provide the voltage ν CCM with as little fluctuation as possible. This means that a reduction in the operating current by C CM is desired. In the t = 0 to 0.1 is shown without control procedure and t = 0.1 to 0.2 with activated control procedure.

9a illustriert das Verhalten bei einer Kompensation des Einflusses der Schwankung der Zwischenkreisspannung νDC. Dafür wurde die Spannung der oberen Zwischenkreishälfte νC1 konstant gehalten und eine Schwankung für die untere Zwischenkreishälfte νC2 angenommen. Die Schwankung der Spannung νC2 führt zu einer Schwankung der Spannung νCCM über Kapazität CCM und damit zum Ableitstrom iCCM. Durch Aufschaltung der Spannung νCM entsprechend der Methode 1 kann die Schwankung von νCCM und damit der Ableitstrom iCCM kompensiert werden. 9a illustrates the behavior when compensating for the influence of the fluctuation of the intermediate circuit voltage ν DC . For this, the voltage of the upper intermediate circuit half ν C1 was kept constant and a fluctuation was assumed for the lower intermediate circuit half ν C2 . The fluctuation in the voltage ν C2 leads to a fluctuation in the voltage ν CCM across the capacitance C CM and thus to the leakage current i CCM . By applying the voltage ν CM according to method 1, the fluctuation in ν CCM and thus the leakage current i CCM can be compensated.

In 9b ist die Regelung basierend auf einer νDC-PE = νCCM Messung illustriert. Dabei wurde ein Spannungsabfall an den Filterkomponenten νZN (siehe 5a), eine Verlagerungsspannung bzw. Spannungsdifferenz Betriebs- und Anlagenerder νZPE und eine Schwankung der Zwischenkreisspannung νDC angenommen. Die Überlagerung dieser Anteile führt zu der dargestellten Common-Mode-Spannung νCCM über Kapazität CCM und damit zum Ableitstrom iCCM. Die Kompensation nach Methode 2 kann den Ableitstrom stark reduzieren. Die Höhe des verbleibenden Ableitstroms hängt von der Filterung bzw. dem eingesetzten Regler (TF 8 b) ab.In 9b The control is illustrated based on a ν DC-PE = ν CCM measurement. A voltage drop at the filter components ν ZN (see 5a) , a displacement voltage or voltage difference between the operating and system earthing ν ZPE and a fluctuation in the intermediate circuit voltage ν DC are assumed. The superposition of these components leads to the shown common mode voltage ν CCM over capacitance C CM and thus to the leakage current i CCM . Compensation according to method 2 can greatly reduce the leakage current. The level of the remaining leakage current depends on the filtering or the controller used (TF 8 b) away.

9c illustriert eine Kompensation über die Spannungsmessung νCX im Neutralleiterpfad und νC2 nach Methode 3 unter Verwendung eines Reglers. Hier wird insbesondere der Spannungsabfall an LD1 im Neutralleiter νZN (siehe 5 a) und eine Schwankung der Zwischenkreisspannung kompensiert. Die Kompensation nach Methode 3 kann den Ableitstrom stark reduzieren. Die Höhe des verbleibenden Ableitstroms hängt von der Filterung bzw. dem eingesetzten Regler (TF 8 b) ab. 9c illustrates a compensation via the voltage measurement ν CX in the neutral conductor path and ν C2 according to method 3 using a controller. Here, in particular, the voltage drop at L D1 in the neutral conductor ν ZN (see 5 a) and compensates for fluctuations in the intermediate circuit voltage. The com compensation according to method 3 can greatly reduce the leakage current. The level of the remaining leakage current depends on the filtering or the regulator used (TF 8 b) away.

9d zeigt eine Kompensation des Spannungsabfalls νZN über den Filterkomponenten (z.B. LD1). Die Kompensation nach Methode 4 kann den Ableitstrom stark reduzieren. Die Höhe des verbleibenden Ableitstroms hängt von der Filterung bzw. dem eingesetzten Regler (TF 8 b) ab. 9d shows a compensation of the voltage drop ν ZN across the filter components (eg L D1 ). Compensation according to method 4 can greatly reduce the leakage current. The level of the remaining leakage current depends on the filtering or the regulator used (TF 8 b) away.

Es können alle Elemente im Pfad berücksichtigt werden, in dem die Summe der Spannungsabfälle gebildet wird. Einfluss haben beispielsweise die Induktivitäten LD1 und LD2 deren ohmschen Anteile, der Spannungsabfall der Halbleiterschalter sowie die Netzimpedanz (in der Regel ist dieser Wert unbekannt) und Anschlussleitungen. Für den einphasigen Betrieb werden z.B. LD1, LD2 und die Netzimpedanz im Neutralleiter durch die letzten drei Terme in Formel 13 berücksichtigt. Für den mehrphasigen Anwendungsfall werden die Elemente der drei Phasen durch die letzten drei Terme in Formel 7 berücksichtigt. Allgemein kann die Spannung an den Elementen durch die folgende Formel ausgedrückt werden. v L = R L i ( t ) + L d i ( t ) d t

Figure DE102022211478A1_0065
All elements in the path in which the sum of the voltage drops is formed can be taken into account. Examples of factors that influence this are the inductances L D1 and L D2 , their ohmic components, the voltage drop of the semiconductor switches, the network impedance (this value is usually unknown) and connecting cables. For single-phase operation, for example, LD1, LD2 and the network impedance in the neutral conductor are taken into account by the last three terms in formula 13. For the multi-phase application, the elements of the three phases are taken into account by the last three terms in formula 7. In general, the voltage at the elements can be expressed using the following formula. v L = R L i ( t ) + L d i ( t ) d t
Figure DE102022211478A1_0065

Es sei angemerkt, dass die notwendige Ableitung des Stroms nach der Zeit in der praktischen Umsetzung/Implementierung in der Regel schwierig ist.It should be noted that the necessary derivation of the current with time is usually difficult in practical implementation.

Zu obigen Ausführungsbeispielen sei angemerkt, dass statt der Batterie natürlich auch eine andere Gleichspannungsquelle oder Gleichspannungssenke vorliegen kann, z. B. eine Brennstoffzelle oder eine Elektrolyse.With regard to the above embodiments, it should be noted that instead of the battery, there may of course also be another DC voltage source or DC voltage sink, e.g. a fuel cell or an electrolysis.

Bei oben erläuterten Ausführungsbeispielen lag der Fokus auf bestimmten Systemen, wie hier z. B. dem TN-C-S System. Bei weiteren Systemen, wie z. B. dem TN-S System oder dem TT System sind die Einflüsse auf die Common-Mode-Spannung unterschiedlich. Beispielsweise treten Verlagerungsspannungen und Potenzialdifferenzen zwischen Betriebs- und Anlagenerder auf, z. B. im TT System (vgl. 7c). Vorteilhafterweise werden durch oben beschriebene Ansätze und insbesondere durch den Ansatz aus 3, z.B. Methode 2 diese Verlagerungsspannungspotenzialdifferenzen bestmöglich ausgeregelt.In the above-described examples, the focus was on certain systems, such as the TN-CS system. In other systems, such as the TN-S system or the TT system, the influences on the common mode voltage are different. For example, displacement voltages and potential differences occur between the operational and system earthing, e.g. in the TT system (see. 7c ). Advantageously, the approaches described above and in particular the approach from 3 , e.g. Method 2 regulates these displacement voltage potential differences as best as possible.

Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung realisiert werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.Although some aspects have been described in the context of a device, it is to be understood that these aspects also represent a description of the corresponding method, so that a block or component of a device can also be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Analogously, aspects described in the context of or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device. Some or all of the method steps can be implemented by a hardware apparatus (or using a hardware apparatus), such as a microprocessor, a programmable computer, or an electronic circuit. In some embodiments, some or more of the key method steps can be performed by such an apparatus.

Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.Depending on particular implementation requirements, embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software. The implementation may be performed using a digital storage medium, for example a floppy disk, a DVD, a Blu-ray Disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or a FLASH memory, a hard disk or other magnetic or optical storage on which electronically readable control signals are stored that can or do interact with a programmable computer system in such a way that the respective method is carried out. Therefore, the digital storage medium may be computer readable.

Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.Some embodiments according to the invention thus comprise a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system such that one of the methods described herein is carried out.

Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahingehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft.In general, embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product having a program code, wherein the program code is operable to perform one of the methods when the computer program product is run on a computer.

Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.The program code can, for example, also be stored on a machine-readable medium.

Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist. Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.Other embodiments include the computer program for carrying out one of the methods described herein, wherein the computer program is stored on a machine-readable medium. In other words, an embodiment of the method according to the invention is thus a computer program that has a program code for carrying out one of the methods described herein when the computer program runs on a computer.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.A further embodiment of the methods according to the invention is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program for carrying out one of the methods described herein is recorded.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahingehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.A further embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals which represents the computer program for carrying out one of the methods described herein. The data stream or the sequence of signals can be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahingehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.A further embodiment comprises a processing device, for example a computer or a programmable logic device, which is configured or adapted to carry out one of the methods described herein.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.A further embodiment comprises a computer on which the computer program for carrying out one of the methods described herein is installed.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das ausgelegt ist, um ein Computerprogramm zur Durchführung zumindest eines der hierin beschriebenen Verfahren zu einem Empfänger zu übertragen. Die Übertragung kann beispielsweise elektronisch oder optisch erfolgen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, ein Mobilgerät, ein Speichergerät oder eine ähnliche Vorrichtung sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Datei-Server zur Übertragung des Computerprogramms zu dem Empfänger umfassen.A further embodiment according to the invention comprises a device or a system which is designed to transmit a computer program for carrying out at least one of the methods described herein to a recipient. The transmission can be carried out electronically or optically, for example. The recipient can be, for example, a computer, a mobile device, a storage device or a similar device. The device or system can, for example, comprise a file server for transmitting the computer program to the recipient.

Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.In some embodiments, a programmable logic device (e.g., a field programmable gate array, an FPGA) may be used to perform some or all of the functionality of the methods described herein. In some embodiments, a field programmable gate array may interact with a microprocessor to perform any of the methods described herein. In general, in some embodiments, the methods are performed by any hardware device. This may be general-purpose hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the method such as an ASIC.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.The above-described embodiments are merely illustrative of the principles of the present invention. It is understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will occur to others skilled in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the following claims and not by the specific details presented in the description and explanation of the embodiments herein.

Literaturliterature

  1. [1] Common Mode Analysis of Non-Isolated Three-Phase EV-Charger for BiDirectional Vehicle-to-Grid Operation, B. Strothmann, PCIM Europe2019, 7-9 May 2019, Nuremberg, Germany [1] Common Mode Analysis of Non-Isolated Three-Phase EV-Charger for BiDirectional Vehicle-to-Grid Operation, B. Strothmann, PCIM Europe2019, 7-9 May 2019, Nuremberg, Germany
  2. [2] Common-Mode-Free Bidirectional Three-Phase PFC-Rectifier for Non-Isolated EV Charger, B. Strothmann, 2021 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition [2] Common-Mode-Free Bidirectional Three-Phase PFC-Rectifier for Non-Isolated EV Charger, B. Strothmann, 2021 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition
  3. [3] Single-Phase Operation of Common-Mode-Free Bidirectional Three-Phase PFC-Rectifier for Non-Isolated EV Chargerwith Minimized DC-Link, B. Strothmann, PCIM Europe digital days 2021, 3 - 7 May 2021 [3] Single-Phase Operation of Common-Mode-Free Bidirectional Three-Phase PFC-Rectifier for Non-Isolated EV Chargerwith Minimized DC-Link, B. Strothmann, PCIM Europe digital days 2021, 3 - 7 May 2021
  4. [4] Elimination of Common-Mode Voltage in Three-Phase Sinusoidal Power Converters, Alexander L. Julian, IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 14, NO. 5, SEPTEMBER 1999 [4] Elimination of Common-Mode Voltage in Three-Phase Sinusoidal Power Converters, Alexander L. Julian, IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 14, NO. 5, SEPTEMBER 1999

BezugszeichenReference symbols

1010
Schaltungcircuit
1212
StromrichterschaltungPower converter circuit
20a, 20b20a, 20b
PotenzialabgriffPotential tap
18a, 18b, 18a', 18b', 18c'18a, 18b, 18a', 18b', 18c'
PhasenanschlüssePhase connections
2525
Steuerungsteering
1414
Elementeelements
2222
ZwischenkreisIntermediate circuit
2424
KapazitätsanordnungCapacity arrangement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102017216468 A1 [0102]DE 102017216468 A1 [0102]
  • US 11228238 B2 [0102]US 11228238 B2 [0102]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Common Mode Analysis of Non-Isolated Three-Phase EV-Charger for BiDirectional Vehicle-to-Grid Operation, B. Strothmann, PCIM Europe2019, 7-9 May 2019, Nuremberg, Germany [0133]Common Mode Analysis of Non-Isolated Three-Phase EV-Charger for BiDirectional Vehicle-to-Grid Operation, B. Strothmann, PCIM Europe2019, 7-9 May 2019, Nuremberg, Germany [0133]
  • Common-Mode-Free Bidirectional Three-Phase PFC-Rectifier for Non-Isolated EV Charger, B. Strothmann, 2021 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition [0133]Common-Mode-Free Bidirectional Three-Phase PFC-Rectifier for Non-Isolated EV Charger, B. Strothmann, 2021 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition [0133]
  • Single-Phase Operation of Common-Mode-Free Bidirectional Three-Phase PFC-Rectifier for Non-Isolated EV Chargerwith Minimized DC-Link, B. Strothmann, PCIM Europe digital days 2021, 3 - 7 May 2021 [0133]Single-Phase Operation of Common-Mode-Free Bidirectional Three-Phase PFC-Rectifier for Non-Isolated EV Chargerwith Minimized DC-Link, B. Strothmann, PCIM Europe digital days 2021, 3 - 7 May 2021 [0133]
  • Elimination of Common-Mode Voltage in Three-Phase Sinusoidal Power Converters, Alexander L. Julian, IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 14, NO. 5, SEPTEMBER 1999 [0133]Elimination of Common-Mode Voltage in Three-Phase Sinusoidal Power Converters, Alexander L. Julian, IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 14, NO. 5, SEPTEMBER 1999 [0133]

Claims (24)

Schaltung (10), mit folgenden Merkmalen: einer Stromrichterschaltung (12), die einen Gleichspannungsanschluss mit zwei Potenzialabgriffen (20a, 20b) und ein oder mehreren Phasenanschlüssen (18a, 18b, 18a', 18b', 18c') aufweist; und einer Steuerung (25), wobei die Steuerung (25) ausgebildet ist schaltbare Elemente (14) der Stromrichterschaltung (12) so zu steuern, dass eine Spannung an einem der zwei Potenzialabgriffe (20a, 20b) und/oder an einem der ein oder mehreren Phasenanschlüssen (18a, 18b, 18a', 18b', 18c') basierend auf einer Common-Mode-Spannung moduliert wird; wobei die Common-Mode-Spannung νCM auf Basis der Formel v C M = V D C ¯ v D C 2
Figure DE102022211478A1_0066
berechnet wird oder wobei die Common-Mode-Spannung νCM auf Basis einer Formel, die den Term V D C ¯ v D C 2
Figure DE102022211478A1_0067
enthält, berechnet wird, wobei νDC die Spannung zwischen zwei Potenzialabgriffen (20a, 20b) des Gleichspannungsanschlusses darstellt; und/oder wobei die Common-Mode-Spannung ν*CM auf Basis der Formel v C M * = v D C P E + V D C ¯ 2
Figure DE102022211478A1_0068
berechnet wird, wobei νDC die Spannung zwischen zwei Potenzialabgriffen (20a, 20b) des Gleichspannungsanschlusses darstellt; und/oder wobei die Common-Mode-Spannung v C M *
Figure DE102022211478A1_0069
auf Basis der Formel v C M * = v C X + V D C ¯ 2 v C 2
Figure DE102022211478A1_0070
berechnet wird, wobei νDC die Spannung zwischen zwei Potenzialabgriffen (20a, 20b) des Gleichspannungsanschlusses darstellt; und/oder wobei die Common-Mode-Spannung νCM auf Basis der Formel v C M = R i ( t ) + L d i ( t ) d t
Figure DE102022211478A1_0071
berechnet wird.
Circuit (10), with the following features: a converter circuit (12) which has a DC voltage connection with two potential taps (20a, 20b) and one or more phase connections (18a, 18b, 18a', 18b', 18c'); and a controller (25), wherein the controller (25) is designed to control switchable elements (14) of the converter circuit (12) such that a voltage at one of the two potential taps (20a, 20b) and/or at one of the one or more phase connections (18a, 18b, 18a', 18b', 18c') is modulated based on a common mode voltage; wherein the common mode voltage ν CM is based on the formula v C M = V D C ¯ v D C 2
Figure DE102022211478A1_0066
or where the common mode voltage ν CM is calculated based on a formula that contains the term V D C ¯ v D C 2
Figure DE102022211478A1_0067
where ν DC represents the voltage between two potential taps (20a, 20b) of the DC voltage connection; and/or where the common mode voltage ν* CM is calculated based on the formula v C M * = v D C P E + V D C ¯ 2
Figure DE102022211478A1_0068
is calculated, where ν DC represents the voltage between two potential taps (20a, 20b) of the DC voltage connection; and/or where the common mode voltage v C M *
Figure DE102022211478A1_0069
based on the formula v C M * = v C X + V D C ¯ 2 v C 2
Figure DE102022211478A1_0070
is calculated, where ν DC represents the voltage between two potential taps (20a, 20b) of the DC voltage connection; and/or where the common mode voltage ν CM is calculated based on the formula v C M = R i ( t ) + L d i ( t ) d t
Figure DE102022211478A1_0071
is calculated.
Schaltung (10) gemäß Anspruch 1, wobei Ströme in der einen oder den mehreren Phasen (18a', 18b', 18c') symmetrisch sind und/oder wobei die Stromrichterschaltung (12) für einen dreiphasigen Betrieb ausgebildet sind.Circuit (10) according to Claim 1 , wherein currents in the one or more phases (18a', 18b', 18c') are symmetrical and/or wherein the converter circuit (12) is designed for three-phase operation. Schaltung (10) gemäß Anspruch 1, wobei Ströme in dem einen oder mehreren Phasenanschlüssen (18a, 18b) unsymmetrisch sind und/oder wobei die Stromrichterschaltung (12) für den einphasigen Betrieb ausgebildet sind.Circuit (10) according to Claim 1 , wherein currents in the one or more phase connections (18a, 18b) are asymmetrical and/or wherein the converter circuit (12) is designed for single-phase operation. Schaltung (10) gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Common-Mode-Spannung νCM, B6 auf Basis der Formel v C M , B 6 = V D C ¯ v D C 2 + v L D 1 C M + v L D 2 C M + v G C M
Figure DE102022211478A1_0072
mit v L D 1 C M = 1 3 ( R L D 1 ( i L D 1, L 1 + i L D 1, L 2 + i L D 1, L 3 ) + L L D 1   ( d d t i L D 1, L 1 + d d t i L D 1, L 2 + d d t i L D 1, L 3 ) )
Figure DE102022211478A1_0073
v L D 2 C M = 1 3 ( R L D 2 ( i L D 2, L 1 + i L D 2, L 2 + i L D 2, L 3 ) + L L D 2   ( d d t i L D 2, L 1 + d d t i L D 2, L 2 + d d t i L D 2, L 3 ) )
Figure DE102022211478A1_0074
v G C M = 1 3 ( R G ( i L 1 + i L 2 + i L 3 ) + L G ( d d t i L 1 + d d t i L 2 + d d t i L 3 ) )
Figure DE102022211478A1_0075
berechnet wird.
Circuit (10) according to Claim 2 or 3 , where the common mode voltage ν CM, B6 is based on the formula v C M , B 6 = V D C ¯ v D C 2 + v L D 1 C M + v L D 2 C M + v G C M
Figure DE102022211478A1_0072
with v L D 1 C M = 1 3 ( R L D 1 ( i L D 1, L 1 + i L D 1, L 2 + i L D 1, L 3 ) + L L D 1 ( d d t i L D 1, L 1 + d d t i L D 1, L 2 + d d t i L D 1, L 3 ) )
Figure DE102022211478A1_0073
v L D 2 C M = 1 3 ( R L D 2 ( i L D 2, L 1 + i L D 2, L 2 + i L D 2, L 3 ) + L L D 2 ( d d t i L D 2, L 1 + d d t i L D 2, L 2 + d d t i L D 2, L 3 ) )
Figure DE102022211478A1_0074
v G C M = 1 3 ( R G ( i L 1 + i L 2 + i L 3 ) + L G ( d d t i L 1 + d d t i L 2 + d d t i L 3 ) )
Figure DE102022211478A1_0075
is calculated.
Schaltung (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Common-Mode-Spannung auf Basis der Kombination der Formeln v C M = V D C ¯ v D C 2  und  v C M * = v D C P E + V D C ¯ 2
Figure DE102022211478A1_0076
berechnet wird, wobei v C M *
Figure DE102022211478A1_0077
mittels einer Transferfunktion mit νCM kombinierbar ist, um die Common-Mode-Spannung zu erhalten.
Circuit (10) according to one of the preceding claims, wherein the common mode voltage is based on the combination of the formulas v C M = V D C ¯ v D C 2 and v C M * = v D C P E + V D C ¯ 2
Figure DE102022211478A1_0076
is calculated, where v C M *
Figure DE102022211478A1_0077
can be combined with ν CM using a transfer function to obtain the common mode voltage.
Schaltung (10) gemäß Anspruch 2, 3, 4 oder 5, wobei das Verhältnis zwischen einer Spannung an den Phasenanschlüssen (18a, 18b, 18a', 18b', 18c') und einer Common-Mode-Spannung durch die Formel v M = v A C + v C M
Figure DE102022211478A1_0078
für den symmetrischen oder unsymmetrischen Fall bestimmt wird.
Circuit (10) according to Claim 2 , 3 , 4 or 5 , wherein the ratio between a voltage at the phase terminals (18a, 18b, 18a', 18b', 18c') and a common mode voltage is given by the formula v M = v A C + v C M
Figure DE102022211478A1_0078
is determined for the symmetrical or asymmetrical case.
Schaltung (10) gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Common-Mode-Spannung durch die Formel v C M , H 4 = V D C ¯ v D C 2 + v L D 1 C M + v L D 2 C M + v G C M
Figure DE102022211478A1_0079
mit v L D 1 C M = R L D 1 i L D 1, N + L L D 1 d d t i L D 1, N v L D 2 C M = R L D 2 i L D 2, N + L L D 2 d d t i L D 2, N v G C M = R G i N + L G d d t i N
Figure DE102022211478A1_0080
berechnet wird.
Circuit (10) according to Claim 2 or 3 , where the common mode voltage is given by the formula v C M , H 4 = V D C ¯ v D C 2 + v L D 1 C M + v L D 2 C M + v G C M
Figure DE102022211478A1_0079
with v L D 1 C M = R L D 1 i L D 1, N + L L D 1 d d t i L D 1, N v L D 2 C M = R L D 2 i L D 2, N + L L D 2 d d t i L D 2, N v G C M = R G i N + L G d d t i N
Figure DE102022211478A1_0080
is calculated.
Schaltung (10) gemäß Anspruch 3 oder 7, wobei ein Verhältnis zwischen einer Spannung an einem der Phaseneingänge und der Common-Mode-Spannung durch die Formel v H 4, L 1 = v L 1 + v C M , H 4 v H 4, N = v C M , H 4
Figure DE102022211478A1_0081
für den einphasigen Fall definiert ist.
Circuit (10) according to Claim 3 or 7 , where a relationship between a voltage at one of the phase inputs and the common mode voltage is given by the formula v H 4, L 1 = v L 1 + v C M , H 4 v H 4, N = v C M , H 4
Figure DE102022211478A1_0081
is defined for the single-phase case.
Schaltung (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei diese einen Zwischenkreis (22) und/oder einen symmetrischen Zwischenkreis (22) aufweist, wobei der Zwischenkreis (22) oder der symmetrische Zwischenkreis (22) zwischen den zwei Potenzialabgriffen (20a, 20b) des Gleichspannungsanschlusses angeordnet ist.Circuit (10) according to one of the preceding claims, wherein it comprises an intermediate circuit (22) and/or a symmetrical intermediate circuit (22), wherein the intermediate circuit (22) or the symmetrical intermediate circuit (22) is arranged between the two potential taps (20a, 20b) of the DC voltage connection. Schaltung (10) gemäß Anspruch 9, wobei ein Mittelpunkt des Zwischenkreises (22) über eine Kapazität mit einer Phase oder über eine Kapazitätsanordnung (24) mit mehreren Phasen verbunden ist.Circuit (10) according to Claim 9 , wherein a center point of the intermediate circuit (22) is connected to one phase via a capacitor or to several phases via a capacitor arrangement (24). Stromrichterschaltung (12) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im einphasigen Betrieb νCX = νCXN definiert ist und im dreiphasigen Betrieb νCX = νCXL1 + νCXL2 + νCXL3 definiert ist; und/oder wobei im einphasigen Betrieb i = iN definiert ist und im dreiphasigen Betrieb i = iL1 + iL2 + iL3 definiert ist.Power converter circuit (12) according to one of the preceding claims, wherein in single-phase operation ν CX = ν CXN is defined and in three-phase operation ν CX = ν CXL1 + ν CXL2 + ν CXL3 is defined; and/or wherein in single-phase operation i = i N is defined and in three-phase operation i = i L1 + i L2 + i L3 is defined. Stromrichterschaltung (12) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stromrichterschaltung (12) einen Gleichrichter, Wechselrichter oder Wechselspannungs-Gleichspannungswandler aufweist.Power converter circuit (12) according to one of the preceding claims, wherein the power converter circuit (12) comprises a rectifier, inverter or AC-DC converter. Schaltung (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, die eine Messeinheit aufweist, die ausgebildet ist, um νDC = νC1 + νC2 als Eingangsgröße für die Berechnung zu bestimmen und/oder um νCCM mit νCCM = νDC-PE = νMPE - νC2 als Eingangsgröße für die Berechnung zu bestimmen und/oder um νCX und νC2 als Eingangsgröße für die Berechnung zu bestimmenCircuit (10) according to one of the preceding claims, which has a measuring unit which is designed to determine ν DC = ν C1 + ν C2 as an input variable for the calculation and/or to determine ν CCM with ν CCM = ν DC-PE = ν MPE - ν C2 as an input variable for the calculation and/or to determine ν CX and ν C2 as an input variable for the calculation Gleichrichter oder nicht isolierter Gleichrichter oder Batterieladegerät mit einer Schaltung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.Rectifier or non-isolated rectifier or battery charger comprising a circuit (10) according to any one of the preceding claims. Gleichrichter oder nicht isolierter Gleichrichter oder Batterieladegerät gemäß Anspruch 14 zum Betrieb an einen TN-C, TN-C-S oder TN-S System.Rectifier or non-isolated rectifier or battery charger in accordance with Claim 14 for operation on a TN-C, TN-CS or TN-S system. Verfahren zum Betreiben einer Schaltung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren einen Schritt des Modulierens einer Spannung an einem der zwei Potenzialabgriffe (20a, 20b) und/oder an einem der Phasenanschlüsse (18a, 18b, 18a', 18b', 18c') basierend auf einer Common-Mode-Spannung aufweist, wobei die Common-Mode-Spannung νCM,B6 auf Basis der Formel v C M = V D C ¯ v D C 2
Figure DE102022211478A1_0082
berechnet wird oder wobei die Common-Mode-Spannung νCM auf Basis einer Formel, die den Term V D C ¯ v D C 2
Figure DE102022211478A1_0083
enthält, berechnet wird, wobei νDC die Spannung zwischen zwei Potenzialabgriffen (20a, 20b) des Gleichspannungsanschlusses darstellt; und/oder wobei die Common-Mode-Spannung v C M *
Figure DE102022211478A1_0084
auf Basis der Formel v C M * = v D C P E + V D C ¯ 2
Figure DE102022211478A1_0085
berechnet wird, wobei νDC die Spannung zwischen zwei Potenzialabgriffen (20a, 20b) des Gleichspannungsanschlusses darstellt; und/oder wobei die Common-Mode-Spannung v C M *
Figure DE102022211478A1_0086
auf Basis der Formel v C M * = v C X + V D C ¯ 2 v C 2
Figure DE102022211478A1_0087
berechnet wird, wobei νDC die Spannung zwischen zwei Potenzialabgriffen (20a, 20b) des Gleichspannungsanschlusses darstellt; und/oder wobei die Common-Mode-Spannung νCM auf Basis der Formel v C M = R i ( t ) + L d i ( t ) d t
Figure DE102022211478A1_0088
berechnet wird.
Method for operating a circuit (10) according to one of the preceding claims, wherein the method comprises a step of modulating a voltage at one of the two potential taps (20a, 20b) and/or at one of the phase connections (18a, 18b, 18a', 18b', 18c') based on a common mode voltage, wherein the common mode voltage ν CM,B6 is based on the formula v C M = V D C ¯ v D C 2
Figure DE102022211478A1_0082
or where the common mode voltage ν CM is calculated based on a formula that contains the term V D C ¯ v D C 2
Figure DE102022211478A1_0083
is calculated, where ν DC represents the voltage between two potential taps (20a, 20b) of the DC voltage connection; and/or where the common mode voltage v C M *
Figure DE102022211478A1_0084
based on the formula v C M * = v D C P E + V D C ¯ 2
Figure DE102022211478A1_0085
is calculated, where ν DC represents the voltage between two potential taps (20a, 20b) of the DC voltage connection; and/or where the common mode voltage v C M *
Figure DE102022211478A1_0086
based on the formula v C M * = v C X + V D C ¯ 2 v C 2
Figure DE102022211478A1_0087
is calculated, where ν DC represents the voltage between two potential taps (20a, 20b) of the DC voltage connection; and/or where the common mode voltage ν CM is calculated based on the formula v C M = R i ( t ) + L d i ( t ) d t
Figure DE102022211478A1_0088
is calculated.
Computerprogramm zum Durchführen eines Verfahrens nach Anspruch 16, wenn das Verfahren auf einer Strom richterschaltung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 abläuft.Computer program for carrying out a method according to Claim 16 if the method is based on a converter circuit (12) according to one of the Claims 1 until 13 expires. Schaltung (10), mit folgenden Merkmalen: einer Stromrichterschaltung (12), die einen Gleichspannungsanschluss mit zwei Potenzialabgriffen (20a, 20b) und ein oder mehrere Phasenanschlüsse (18a, 18b, 18a', 18b', 18c') aufweist; und einer Steuerung (25), wobei die Steuerung (25) ausgebildet ist schaltbare Elemente (14) der Stromrichterschaltung (12) so zu steuern, dass eine Spannung an einem der zwei Potenzialabgriffe (20a, 20b) und/oder an einem der Phasenanschlüsse (18a, 18b, 18a', 18b', 18c') basierend auf einer Common-Mode-Spannung moduliert wird; Messeinheit ausgebildet, um eine Spannung auf Gleichspannungsseite in Bezug auf Erde zu bestimmen; wobei die Common-Mode-Spannung unter Verwendung der durch die Messeinheit gemessenen Spannung ermittelt wird.Circuit (10), with the following features: a converter circuit (12) which has a DC voltage connection with two potential taps (20a, 20b) and one or more phase connections (18a, 18b, 18a', 18b', 18c'); and a controller (25), wherein the controller (25) is designed to switchable elements (14) of the converter circuit (12) to control such that a voltage at one of the two potential taps (20a, 20b) and/or at one of the phase connections (18a, 18b, 18a', 18b', 18c') is modulated based on a common mode voltage; measuring unit designed to determine a voltage on the DC side with respect to earth; wherein the common mode voltage is determined using the voltage measured by the measuring unit. Schaltung gemäß Anspruch 18, wobei die Spannung zwischen einem Mittelpunkt eines Zwischenkreises, der zwischen den zwei Potenzialabgriffen (20a und 20b) angeordnet ist, und einem der Potenzialabgriffe gemessen wird; oder wobei die Spannung zwischen einem Mittelpunkt eines Zwischenkreises, der zwischen den zwei Potenzialabgriffen angeordnet ist, und einem der Potenzialabgriffe gemessen wird, wobei eine zusätzliche Spannung auf Wechselspannungsseite zwischen einer der Phasen und dem Mittelpunkt des Zwischenkreises gemessen wird oder wobei die zusätzliche Spannung zwischen einer der Phasen und der Erdung gemessen wird.Circuit according to Claim 18 , wherein the voltage is measured between a midpoint of an intermediate circuit arranged between the two potential taps (20a and 20b) and one of the potential taps; or wherein the voltage is measured between a midpoint of an intermediate circuit arranged between the two potential taps and one of the potential taps, wherein an additional voltage on the AC side is measured between one of the phases and the midpoint of the intermediate circuit or wherein the additional voltage is measured between one of the phases and earth. Schaltung gemäß Anspruch 19, wobei die Spannung zwischen einem der Potenzialabgriffe und Erdung gemessen wird oder wobei die Spannung zwischen dem negativen oder dem positiven Potenzialabgriff und Erdung gemessen wird.Circuit according to Claim 19 , where the voltage is measured between one of the potential taps and earth or where the voltage is measured between the negative or the positive potential tap and earth. Gleichrichter oder nicht isolierter Gleichrichter oder Batterieladegerät mit einer Schaltung (10) gemäß Anspruch 18, 19 oder 20.Rectifier or non-isolated rectifier or battery charger with a circuit (10) according to Claim 18 , 19 or 20 . Gleichrichter oder nicht isolierter Gleichrichter oder Batterieladegerät gemäß Anspruch 23 zum Betrieb an einen TT System.Rectifier or non-isolated rectifier or battery charger in accordance with Claim 23 for operation on a TT system. Verfahren zum Betreiben einer Schaltung (10) gemäß Anspruch 20, 21 oder 22, wobei das Verfahren einen Schritt des Modulierens einer Spannung an einem der zwei Potenzialabgriffe (20a, 20b) und/oder an einem der Phasenanschlüsse (18a, 18b, 18a', 18b', 18c') basierend auf einer Common-Mode-Spannung aufweist, wobei die Common-Mode-Spannung unter Verwendung der durch die Messeinheit gemessenen Spannung auf Gleichspannungsseite in Bezug auf Erde ermittelt wird.Method for operating a circuit (10) according to Claim 20 , 21 or 22 , wherein the method comprises a step of modulating a voltage at one of the two potential taps (20a, 20b) and/or at one of the phase terminals (18a, 18b, 18a', 18b', 18c') based on a common mode voltage, wherein the common mode voltage is determined using the voltage measured by the measuring unit on the DC side with respect to earth. Computerprogramm zum Durchführen eines Verfahrens nach Anspruch 23, wenn das Verfahren auf einer Schaltung (10) nach Anspruch 18 abläuft.Computer program for carrying out a method according to Claim 23 , if the method is carried out on a circuit (10) according to Claim 18 expires.
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