DE10241249A1

DE10241249A1 - Filteranordnung zur Unterdrückung von Oberschwingungsströmen

Info

Publication number: DE10241249A1
Application number: DE10241249A
Authority: DE
Inventors: Norbert Lehmann
Original assignee: Dr Hielscher GmbH
Current assignee: Dr Hielscher GmbH
Priority date: 2002-09-06
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2004-03-18

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Filteranordnung zur Unterdrückung von Oberschwingungsströmen.
Die Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von Oberschwingungsströmen zu beschreiben, mit der die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden und mit der eine weitgehende Unterdrückung von Oberschwingungsströmen mit einfachen Mitteln preiswert und universell einsetzbar gewährleistet ist, wird dadurch gelöst, dass ein Transformator (7) mit seiner niedriginduktiven Wicklung (1) in Reihe zu einem Verbraucher (4) angeordnet und seine höherinduktive Wicklung (2) mit einem Kondensator (3) auf Resonanz mit der Netzfrequenz abgestimmt ist.

Description

Die Erfindung beschreibt eine Filteranordnung zur Unterdrückung von Oberschwingungsströmen, insbesondere zur Erfüllung der EN 61000-3-2 gemäß den Merkmalen des Anspruches 1.

Es sind Schaltungen bekannt, mit denen Oberschwingungsströme unterdrückt werden sollen (B. Fuld:" Oberschwingungsströme: Die EN 61000-3-2 und Ansätze zur Erfüllung ihrer Anforderungen", Vortrag TU Darmstadt, 10.05.2001).

Dabei sieht die eine vorgeschlagene Lösung für elektronische Vorschaltgeräte für kleine Leistungen die Ladung über einen Vorwiderstand vor, wobei jedoch Ladungsverluste und eine sehr hohe Spannungswelligkeit auftreten.

Eine weitere Lösung schlägt den Einsatz von Anoden- oder Gleichstromdrosseln vor, mit denen jedoch eine nur mäßige Reduzierung der Oberschwingungsströme erreicht werden kann und bei größeren Leistungen große, schwere und teure Drosseln erforderlich sind.

Eine verbreitete aktive Schaltung sieht Hochsetzsteller als PFC vor, mit der eine weitgehende Elimination der Oberschwingungsströme erreicht wird, jedoch EMV-Emissionen hervorgerufen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von Oberschwingungsströmen zu beschreiben, mit der die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden und mit der eine weitgehende Unterdrückung von Oberschwingungsströmen mit einfachen Mitteln preiswert und universell einsetzbar gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Filteranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Filteranordnung zur Unterdrückung von Oberschwingungsströmen ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Transformator mit seiner niedriginduktiven Wicklung in Reihe zu einem Verbraucher angeordnet und seine höherinduktive Wicklung mit einem Kondensator auf Resonanz mit der Netzfrequenz abgestimmt ist.

Mit der resonanten Filteranordnung nach der Erfindung ist eine technisch einfache Lösung gegeben, die keine zusätzlichen EMV-Probleme herbeiführt und für kleinere und mittlere Leistungen (bis ca. 1 kW) einsetzbar ist.

Unter Last bricht die Zwischenkreisspannung nur minimal ein, es wird eine gute Dämpfung der Oberschwingungsströme gemäß EN 61000-3-2 erreicht.

Die resonante Filteranordnung ist als separates Vorschaltgerät einsetzbar oder sie kann bei Geräten, die als Eingang eine einfache Gleichrichterschaltung für ihre Stromversorgung aufweisen, in diese integriert sein.

Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind in Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung wird nachfolgend in zwei Ausführungsbeispielen einer Filteranordnung zur Unterdrückung von Oberschwingungsströmen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen
1 : die schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Filteranordnung nach der Erfindung,
2 : die schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Filteranordnung nach der Erfindung und
3 : die grafische Darstellung des Eingangsscheinwiderstandes in Abhängigkeit von der Frequenz für eine Drossel und die Filteranordnung nach der Erfindung.
Entsprechend der Darstellung in der 1 besteht die erste Ausführungsform der Schaltungsanordnung aus einer Filteranordnung 5, die über eine Zuführungsleitung N und eine Zuführungsleitung L1 mit einem Verbraucher 4 verbunden ist.
Die Filteranordnung 5 wird aus einem Transformator 7 gebildet, der so angeordnet ist, dass seine niedriginduktive Wicklung 1 in Reihe zu dem Verbraucher 4 liegt und seine im Vergleich höherinduktive Wicklung 2 mit einem Kondensator 3 auf Resonanz mit der Netzfrequenz (50 Hz) abgestimmt ist.
Die zweite Ausführungsform der Filteranordnung 5 sieht die Aufteilung der niedriginduktiven Wicklung 1 des Transformators 7 in eine Wicklung 1a in der Zuführungsleitung N zum Verbraucher 4 und in eine Wicklung 1b in der Zuführungsleitung L1 zum Verbraucher 4 vor, wobei die Wicklung 2 wiederum über den Kondensator 3 in Resonanz mit der Netzfrequenz abgestimmt ist.
Aus dem Diagramm der 3 ist ersichtlich, dass die Dämpfung bei der verwendeten Filteranordnung 5 nach der Erfindung durch deren ausgeprägtes Resonanzverhalten im Bereich der Netzfrequenz wesentlich niedriger als bei der vergleichsweise verwendeten Drosselspule 6. Bei höheren Frequenzen ist das Dämpfungsverhalten der Filteranordnung 5 gegenüber der Drosselspule 6 wesentlich höher.
Das resonante Verhalten der Filteranordnung 5 führt zu geringen Verlusten bei Netzfrequenz und gleichzeitig zu einer hohen Dämpfung der Oberschwingungsströme im höheren Frequenzbereich.
Die Realisierung der Filteranordnung 5 nach der Erfindung ist mit einfachen Mitteln möglich. Als Trafo 7 ist ein Standardnetztrafo einsetzbar, der zum Beispiel eine Eingangs-Netzspannung von 230 V/50 Hz und zwei 6 V-Wicklungen aufweist, die in die Zuführungsleitungen L, N eingebracht werden können, und dessen 230 V-Wicklung mit einem Kondensator von 15 μF auf Netzfrequenz abgeglichen werden kann. Eine solche Ausführung kann für Anwendungen bis ca. 3 A eingesetzt werden.

1, 1a, 1b: Niedriginduktive Wicklung
2: Höherinduktive Wicklung
3: Kondensator
4: Verbraucher
5: Filteranordnung
6: Drosselspule
7: Trafo
N, L1: Zuführungsleitung

Claims

Filteranordnung zur Unterdrückung von Oberschwingungsströmen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Transformator (7) mit seiner niedriginduktiven Wicklung (1) in Reihe zu einem Verbraucher (4) angeordnet und seine höherinduktive Wicklung (2) mit einem Kondensator (3) auf Resonanz mit der Netzfrequenz abgestimmt ist.
Filteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die niedriginduktive Wicklung (1) in zwei Wicklungen (1a, 1b) aufgeteilt und jeweils in eine Hin- und Rückleitung (L, N) zum Verbraucher (4) angeordnet ist.