EP3391520A1 - Spannungsumrichter, elektrisches antriebssystem und verfahren zum reduzieren von störspannungen - Google Patents

Spannungsumrichter, elektrisches antriebssystem und verfahren zum reduzieren von störspannungen

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EP3391520A1
EP3391520A1 EP16802054.3A EP16802054A EP3391520A1 EP 3391520 A1 EP3391520 A1 EP 3391520A1 EP 16802054 A EP16802054 A EP 16802054A EP 3391520 A1 EP3391520 A1 EP 3391520A1
Authority
EP
European Patent Office
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inverter
capacitor
terminal
voltage source
input
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16802054.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Guido Albert Rasek
Dennis BURGER
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3391520A1 publication Critical patent/EP3391520A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
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    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H02M1/123—Suppression of common mode voltage or current

Definitions

  • the present invention relates to a voltage converter and an electric drive system with a voltage converter and a method for
  • the present invention relates to the reduction of noise from a voltage converter.
  • German patent application DE 41 07 391 AI discloses an electric vehicle with a battery powered inverter, in particular with a
  • Pulse inverter A three-phase traction motor of an electric vehicle is powered by an inverter.
  • the inverter gets its energy from a battery.
  • Pulse inverters can cause common mode noise at a capacitive load, such as occur by stray capacitances in a connected electrical machine. In this case, it is desirable to reduce the interference voltage spectrum emitted in the vicinity of an electrical machine in order, for example, to receive the radio, in particular in the
  • Pulse inverter and electrical machine to integrate a common mode choke Since the connected electrical machines are usually multiphase machines, such a common mode choke must include all connecting cables. Filter structures are also known which partially reduce the noise cancellation due to power electronics switching operations via the electric motor. Interference currents and interference voltages are caused by parasitic capacitances from the motor windings to the motor housing and to the motor rotor. On the one hand, the filter structures have a positive effect because the interference voltage on the rotor
  • Capacitors are limited, filter resonance points are damped and additional negative effects on other emission problems and measuring methods are reduced.
  • the present invention according to a first aspect provides a voltage converter with the features of independent patent claim 1.
  • the present invention provides a voltage converter having an inverter and a reactor, in particular a current-compensated reactor.
  • the inverter includes a two-phase DC input.
  • the DC voltage input is connectable to a DC voltage source.
  • the inverter comprises a multiphase AC voltage output.
  • the AC voltage output may have at least three phase connections.
  • the AC output can be connected to a consumer.
  • the throttle the voltage converter is arranged between the DC voltage input of the inverter and the DC voltage source.
  • the DC input of the inverter includes a first one
  • the choke of the voltage converter further comprises a first winding and a second winding.
  • the first winding of the throttle is between the first port of the
  • the second winding of the choke is between the second terminal of the DC input of
  • Inverter and a second terminal of the DC voltage source arranged. Furthermore, between the choke and the DC voltage source, a first capacitor is arranged, which on one side with the current path between the first terminal of the DC voltage source and the first winding of the inductor and on the other side with an additional
  • a second capacitor is arranged, which is connected on one side with the current path between the second terminal of the DC voltage source and the second winding of the inductor and on the other side with the additional current conductor.
  • the AC output of the inverter includes a plurality of phase terminals.
  • a capacitor is arranged between the additional conductor and each phase connection of the inverter. At the phase connections a multiphase consumer can be connected.
  • the additional conductor consists of an electrically conductive material and is a low-resistance electrical connection of the second terminals of the suppression capacitors. Compared to other electrically conductive connections or housings, the additional current conductor is insulated.
  • Inverter to be isolated and filtered locally on the additional conductor.
  • the disturbances are not connected to the housing of the voltage converter, one DC power source, a connected load or the electrical ground connection, for example. An electrically powered vehicle transmitted.
  • the structure of the filter thus consists on the DC side of a choke between the inverter and a first and a second capacitor, in particular x-capacitors with center tap.
  • the structure of the filter on the DC voltage side consists in particular of a throttle between a DC link capacitor and the first and the second capacitor.
  • the two capacitors lead to an additional current conductor.
  • the center tap between the DC voltage conductors is realized capacitively.
  • Capacitance values of the two capacitors are generally the same. Depending on the application, however, capacitance values of the capacitors of different sizes are possible, in particular in the case of asymmetrical ones
  • the filter On the AC side or motor side of the inverter consists of the filter, in particular small, capacitors, in particular
  • the present invention provides a method for reducing interference voltages having the features of the independent patent claim 7. Accordingly, the present invention provides a method for reducing
  • DC voltage source and a first winding of the throttle and on the other side is connected to an additional power conductor and the
  • the throttle required for this purpose is provided on the DC side of the inverter between the inverter and a first and second input-side capacitor.
  • the first and second capacitors are each between an additional conductor and a terminal of the
  • An optional DC link capacitor can be placed between the two input terminals of the inverter and the choke.
  • the voltage converter according to the invention thus enables a simple and cost-effective suppression of interference.
  • Capacitors are connected on one side of the phase terminals of the inverter, the filtered interference advantageously not back to the Strukur (for example, ground plate or vehicle structure) but on a separate path to the source of interference (power electronics, in particular the inverter) around. This prevents the negative side effects described above.
  • Another advantage is that the three inserted
  • Capacitors on the three phases of the electric machine are no longer against the housing, or reference potential, are guided. As a result, a lower dielectric strength is sufficient. Accordingly, the components can be chosen cheaper and smaller and also be designed as a ceramic component instead of a film component.
  • Capacitor and resistor and / or inductance thus form an RC or RCL element. In this way, it is possible to attenuate the interference voltage spectrum emitted by the inverter specifically for a given frequency range. By introducing the electrical / ohmic resistors of the decoupled common mode current can be minimized.
  • capacitors or the RC or RCL members can be arranged on the consumer side in the vicinity of the terminals of the consumer.
  • the voltage converter further comprises an intermediate circuit capacitor. This DC link capacitor is between the first terminal and the second terminal of the
  • the method comprises a step for arranging in each case a capacitor or a series circuit of capacitor and
  • the present invention provides an electric drive system with a DC voltage source, an electric motor and a voltage converter according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an electric drive system with a voltage converter according to an embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an electric drive system with a voltage converter according to a further embodiment
  • Figure 3 a schematic representation of a flow chart, as it
  • a method for reducing interference voltages according to one embodiment is based.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an electric drive system according to an embodiment.
  • the electric drive system comprises a DC voltage source 2, an electrical load 3 and a
  • the electric drive system may optionally include other components as needed.
  • the electric drive system may optionally include other components as needed.
  • the DC voltage source 2 may be, for example, a battery.
  • the traction battery of an electric vehicle is possible, for example, as a DC voltage source 2.
  • the DC voltage source 2 may be, for example, a battery.
  • the electrical consumer 3 may, as shown here, for example, be a three-phase electric motor. As an electrical consumer 3, for example, any electric motors are possible. In particular, the electric motor 3 may be an asynchronous machine or a synchronous machine. The number of three electrical phases for the electrical load 3 shown here is likewise to be understood only as an example. In addition, any electric motors, or also any other electrical consumers possible, which have one of three different number of phases. In particular, electrical consumers with six phases are possible. Even if the electric drive system will be described below in that a voltage converter 1 of a
  • the DC power source 2 is fed and the inverter 1 is connected at the output to an electrical load 3, the drive system may also optionally in a further operating mode and electrical energy, which is provided by the electric motor in a generator mode, through the inverter 1 in a Reshape DC.
  • This DC voltage can then be fed to the DC voltage source 2, for example, to charge a battery in this way.
  • the voltage converter 1 in this case comprises an inverter 10.
  • Inverter 10 may be, for example, a pulse-controlled inverter (PWR).
  • PWR pulse-controlled inverter
  • Pulse inverters however, is known, so that the structure here does not need to be described in detail.
  • the inverter 10 On the DC side, the inverter 10 has a two-phase
  • DC input 100 is connected to a terminal 21 of the
  • DC input 110 of the inverter 10 is connected to a further terminal 22 of the DC voltage source 2.
  • DC voltage source 2 and the inverter 10 includes the
  • the choke 11 includes two windings IIa and IIb.
  • a first winding IIa of the choke 11 is in this case between the first terminal 21 of the DC voltage source 2 and the first terminal 111 of the inverter 10 is arranged.
  • the second winding IIb of the inductor 11 is arranged between the second terminal 22 of the DC voltage source 2 and the second terminal 112 of the DC input 110 of the inverter 10.
  • DC link capacitor 12 include. This DC link capacitor 12 is connected to a connection with the current path between the first winding IIa of the throttle 11 and the first terminal 111 of the
  • the other terminal of the DC link capacitor 12 is connected to the current path between the second winding IIb of the reactor 11 and the second terminal 112 of the DC input 110 of the inverter 10.
  • the voltage converter 1 between the reactor 11 and the DC power source 2 includes first and second capacitors 13-1 and 13-2.
  • the first capacitor 13-1 is connected on one side to the current path between the first terminal 21 of the DC voltage source and the first winding IIa of the reactor 11.
  • the other terminal of the first capacitor 13-1 is connected to an additional current conductor 16.
  • a second capacitor 13-2 is connected on the one side to a current path between the second terminal 22 of the DC voltage source 2 and the second winding IIb of the reactor 11.
  • the other terminal of this second capacitor 13-2 is also connected to the additional current conductor 16.
  • the voltage converter 1 can be connected to the DC voltage source 2 via a suitable cable connection 20.
  • the inverter 10 of the voltage converter 1 On the output side of the inverter 10 of the voltage converter 1, the inverter 10 provides a multiphase AC voltage at an AC output 120.
  • the three-phase alternating voltage output shown here is only an example understand.
  • AC output 120 three connections 121, 122 and 123. Each of these
  • Terminals 121 to 123 is connected to a corresponding terminal of the electrical load 3. Again, between the
  • Voltage converter 1 and the electrical load 3 may be provided a suitable cable connection 30.
  • this ground line 40 connects the housing of the DC voltage source 2, the connected consumer 3, the
  • an output-side capacitor 14-1, 14-2 and 14-3 is provided in each case.
  • a first terminal of a first capacitor 14-1 is electrically connected to a current path between the first terminal 121 of FIG.
  • the other terminal of the first capacitor 14-1 is electrically connected to the additional current conductor 16.
  • the second capacitor 14-2 with the current path between the second terminal 122 of the AC output 120 and the second phase terminal of the electrical load 3 on the one
  • a third capacitor 14-3 is also connected to the current path between the third terminal 123 of the AC output 120 and the third one
  • AC output 120 can be arranged, for example, together with the inverter 110 in a common power module.
  • the inverter 10 and the capacitors 14-i for example, on a common carrier substrate.
  • the capacitors 14-i disposed between the terminals 121, 122 and 123 at the AC voltage terminal 120 of the inverter 10 and the additional current conductor 16 may also be arranged together with the electrical load 3 together in one unit.
  • the capacitors 14-i can be arranged at the connection terminals of the electrical load 3.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of an electric drive system with a voltage converter 1 according to an embodiment.
  • Embodiment is largely identical to the embodiment described above.
  • the two embodiments differ only in that in the embodiment of Figure 2 instead of the capacitors 14-i between the terminals 121, 122 and 123 of the
  • AC output 120 and the additional current conductor 16 is now a series circuit of a respective capacitor 14-i and a
  • electrical / ohmic resistor 15-1, 15-2, 15-3 and / or an inductance 17-1, 17-2, 17-3 is provided. It is irrelevant whether the electrical resistors 15-i and / or the inductors 17-i are arranged between the additional current conductor 16 and the corresponding capacitors 14-i, or alternatively, the resistors and / or the inductances between the capacitors 14-i. i and the individual terminals 121, 122 and 123 of the AC output 120 are arranged and thus all three
  • Capacitors 14-i are connected on one side with the common additional current conductor 16.
  • Each series connection of a resistor 15-i and / or an inductance 17-i and the corresponding capacitor 14-i thus forms an RC or RCL element.
  • the additional ohmic resistors 15-i serve as Damping resistors.
  • the additional inductances 17-i are used for frequency-specific tuning of the filter.
  • the individual RC or RCL members can be optimized for filtering a predetermined frequency range, for suppressing resonance and / or for limiting the current.
  • a frequency range to be filtered for example, a
  • Frequency band for radio reception for example, in the medium wave band to be selected.
  • the additionally introduced resistors 15-i and / or inductors 17-i thereby enable a minimization of the additionally decoupled common-mode current and a damping of the interference voltage spectrum emitted by the inverter 10, in particular for a specifically predetermined frequency range.
  • the resistors 15-i and / or inductors 17-i or the RC or RCL members from the series connection of the resistors 15-i and / or inductors 17-i and the capacitors 14-i together with the
  • Components of the inverter 10 arranged in a common power module, so a particularly efficient structure is possible in this case.
  • the RC or RCL elements from the resistors 14-i and 15-i or 17-i can also be arranged in the electrical load 3 here.
  • inductors 17-i or as capacitors 14-i in principle any desired embodiments can be selected.
  • ceramic S MD capacitors and SMD chip resistors are possible.
  • DC input of the inverter 10 can be used for any applications.
  • electric current of the inverter 10 can be used for any applications.
  • electric current of the inverter 10 can be used for any applications.
  • electric current of the inverter 10 can be used for any applications.
  • electric current of the inverter 10 can be used for any applications.
  • electric current of the inverter 10 can be used for any applications.
  • electric current of the inverter 10 can be used for any applications. For example, electric
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a flowchart for a
  • step Sl becomes
  • Inverter 10 is provided with a two-phase DC input 110 and a multi-phase AC output 120. In step S2, this provided inverter 10 is connected to the DC input
  • step S3 is between a
  • additional current conductor 16 and a respective phase connection 121, 122, 123 of the polyphase AC output 120 of the inverter each have a capacitor 14-i or alternatively a series circuit of a capacitor 14-i and an electrical resistance 15-i and / or an inductance 17-i arranged and a first capacitor 13-1 arranged on one side with a current path between a first terminal 21 of the
  • DC voltage source 2 and a first winding IIa of the throttle 11 and on the other side is connected to the additional current conductor 16, and a second capacitor 13-2 arranged on the one side with a
  • the present invention relates to a cost effective and efficient suppression of noise from an inverter.
  • an inductor in particular a current-compensated inductor, is provided on the input side of an inverter, in particular a pulse inverter.
  • This throttle is preferably arranged between a DC voltage source and a DC link capacitor of the inverter.
  • Inverter omitted. Further, by the provision of an additional conductor, with which a first and second capacitor between the inductor and the DC voltage source and capacitors to the
  • Phase connections of the inverter are unilaterally connected, the filtered
  • Ground line or ground plate or vehicle structure back but on a separate path to the source of interference (power electronics, in particular the inverter) passed around.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Entstörung von Störsignalen aus einem Wechselrichter. Hierzu wird an einem Wechselrichter, insbesondere einem Pulswechselrichter, eingangsseitig eine Drossel vorgesehen. Diese Drossel wird vorzugsweise zwischen einer Gleichspannungsquelle und dem Wechselrichter angeordnet. Weiter sind zwischen der Drossel und der Gleichspannungsquelle zwei Kondensatoren vorgesehen, deren eine Seite mit einem zusätzlichen Stromleiter verbunden ist und an den Phasenanschlüssen des Wechselrichters weitere Kondensatoren, deren eine Seite ebenfalls mit dem zusätzlichen Stromleiterverbunden ist.

Description

Beschreibung Titel
Spannungsumrichter, elektrisches Antriebssystem und Verfahren zum
Reduzieren von Störspannungen
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spannungsumrichter und ein elektrisches Antriebssystem mit einem Spannungsumrichter sowie ein Verfahren zum
Reduzieren von Störspannungen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Reduzierung von Störspannungen von einem Spannungsumrichter.
Stand der Technik
Die Deutsche Patentanmeldung DE 41 07 391 AI offenbart ein Elektrofahrzeug mit einem batteriegespeisten Wechselrichter, insbesondere mit einem
Pulswechselrichter. Ein dreiphasiger Fahrmotor eines Elektrofahrzeugs wird dabei über einen Wechselrichter gespeist. Der Wechselrichter bezieht seine Energie von einer Batterie.
Pulswechselrichter können bei einer kapazitiven Belastung, wie sie zum Beispiel durch Streu kapazitäten in einer angeschlossenen elektrischen Maschine auftreten, Gleichtaktstörungen hervorrufen. Dabei ist es wünschenswert, das im Umfeld einer elektrischen Maschine emittierte Störspannungsspektrum zu reduzieren, um beispielsweise den Rundfunkempfang, insbesondere im
Mittelwellen- Frequenzbereich, zu verbessern. Neben aktiven Filtertechniken ist es dabei beispielsweise bekannt, in die Anschlussleitung zwischen
Pulswechselrichter und elektrischer Maschine eine Gleichtaktdrossel zu integrieren. Da es sich bei den angeschlossenen elektrischen Maschinen in der Regel um mehrphasige Maschinen handelt, muss eine solche Gleichtaktdrossel sämtliche Anschlussleitungen umfassen. Bekannt sind auch Filterstrukturen, die die Störauskopplung aufgrund von Leistugselektronikschaltvorgängen über den Elektromotor teilweise reduzieren. Störströme und Störspannungen kommen durch parasitäre Kapazitäten von den Motorwicklungen zum Motorgehäuse und zum Motorrotor zustande. Dabei wirken die Filterstrukturen einerseits positiv da die Störspannung am Rotor
(Fahrzeugwelle, MW-Störung im KFZ) reduziert wird, andererseits negativ, da die parasitäre Kapazität zwischen den Motorwicklungen und dem Stator (Gehäuse) aufgrund des zusätzlich eingebauten Filterkondensators erhöht wird. Dadurch werden die ungewollten Störströme weiter erhöht. Dies wirkt sich nachteilig bei z.B. Magnetfeldemissionen und Störspannungen bzw. Strömen an den HV-DC Zuleitungen aus.
Aufgrund der steigenden Bedeutung von Elektrofahrzeugen besteht daher ein Bedarf nach einem Spannungsumrichter, der eine effektive und gleichzeitig kostengünstige Filterung von Störspannungen ermöglicht. Dabei sollen der Aufwand für die Filterbauteile reduziert, eine Eingrenzung der Filterwirkung bezüglich Frequenzbereich ermöglicht, der Strom durch die eingefügten
Kondensatoren begrenzt, Filterresonanzstellen gedämpft und zusätzlich negative Wirkungen auf andere Emissionsprobleme und Messverfahren reduziert werden.
Offenbarung der Erfindung
Hierzu schafft die vorliegende Erfindung gemäß einem ersten Aspekt einen Spannungsumrichter mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1.
Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung in einem ersten Aspekt einen Spannungsumrichter mit einem Wechselrichter und einer Drossel, insbesondere einer stromkompensierten Drossel. Der Wechselrichter umfasst einen zweiphasigen Gleichspannungseingang. Der Gleichspannungseingang ist mit einer Gleichspannungsquelle verbindbar. Ferner umfasst der Wechselrichter einen mehrphasigen Wechselspannungsausgang. Insbesondere kann der Wechselspannungsausgang mindestens drei Phasenanschlüsse aufweisen. Der Wechselspannungsausgang ist mit einem Verbraucher verbindbar. Die Drossel des Spannungsumrichters ist dabei zwischen dem Gleichspannungseingang des Wechselrichters und der Gleichspannungsquelle angeordnet.
Der Gleichspannungseingang des Wechselrichters umfasst einen ersten
Anschluss und einen zweiten Anschluss. Die Drossel des Spannungsumrichters umfasst ferner eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung. Die erste Wicklung der Drossel ist dabei zwischen dem ersten Anschluss des
Gleichspannungseingangs des Wechselrichters und einem ersten Anschluss der Gleichspannungsquelle angeordnet. Die zweite Wicklung der Drossel ist zwischen dem zweiten Anschluss des Gleichspannungseingangs des
Wechselrichters und einem zweiten Anschluss der Gleichspannungsquelle angeordnet. Ferner ist zwischen der Drossel und der Gleichspannungsquelle ein erster Kondensator angeordnet, der auf der einen Seite mit dem Strompfad zwischen dem ersten Anschluss der Gleichspannungsquelle und der ersten Wicklung der Drossel und auf der anderen Seite mit einem zusätzlichen
Stromleiter verbunden ist. Ferner ist ein zweiter Kondensator angeordnet, der auf der einen Seite mit dem Strompfad zwischen dem zweiten Anschluss der Gleichspannungsquelle und der zweiten Wicklung der Drossel und auf der anderen Seite mit dem zusätzlichen Stromleiter verbunden ist.
Der Wechselspannungsausgang des Wechselrichters umfasst eine Mehrzahl von Phasenanschlüssen. Dabei ist zwischen dem zusätzlichen Stromleiter und jedem Phasenanschluss des Wechselrichters ein Kondensator angeordnet. An den Phasenanschlüssen ist ein mehrphasiger Verbraucher anschließbar.
Der zusätzliche Stromleiter besteht aus einem elektrisch leitenden Material und ist eine niederohmige elektrische Verbindung der zweiten Anschlüsse der Entstörkondensatoren. Gegenüber weiteren elektrisch leitenden Verbindungen oder Gehäusen ist der zusätzliche Stromleiter isoliert.
Durch eine derartige Anordnung der Kondensatoren ist es möglich, Störungen von der Wechselspannungsseite auf die Gleichspannungsseite des
Wechselrichters zu führen, wobei die Störungen lokal auf dem zusätzlichen Stromleiter isoliert und gefiltert werden. Insbesondere werden die Störungen nicht auf das Gehäuse des Spannungsumrichters, einer angeschlossenen Gleichspannungsquelle, eines angeschlossenen Verbrauchers oder den elektrischen Masseanschluss bspw. eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges übertragen.
Der Aufbau des Filters besteht somit auf der Gleichspannungsseite aus einer Drossel zwischen dem Wechselrichter und einem ersten und einem zweiten Kondensator, insbesondere x- Kondensatoren mit Mittenabgriff. Alternativ besteht der Aufbau des Filters auf der Gleichspannungsseite insbesondere aus einer Drossel zwischen einem Zwischenkreis- Kondensator und dem ersten und dem zweiten Kondensator. Einseitig, insbesondere mit dem Mittenabgriff, führen die beiden Kondensatoren auf einen zusätzlichen Stromleiter. Der Mittenabgriff zwischen den Gleichspannungsleitern wird kapazitiv realisiert. Die
Kapazitätswerte der beiden Kondensatoren sind im Allgemeinen gleich groß. Je nach Anwendung sind jedoch auch unterschiedlich große Kapazitätswerte der Kondensatoren möglich, insbesondere bei asymmetrischem
Hochfrequenzverhalten des Spannungsumrichters oder des
Spannungsumrichters und den angeschlossenen Komponenten.
Auf der Wechselspannungsseite oder Motorseite des Wechselrichters besteht der Filter aus, insbesondere kleinen, Kondensatoren, insbesondere
Entstörkondensatoren, die auf einen Sternpunkt zwischen den
Wechselspannungsleitern führen. Dieser Sternpunkt ist mit dem zusätzlichen Stromleiter verbunden. Dieser zusätzliche Stromleiter führt den Störstrom unter Umgehung der eingangs beschriebenen Nachteile.
Vorteilhaft wird bei diesem Aufbau des Filters mittels des zusätzlichen
Stromleiters die Filterwirkung der gleichspannungsseitigen Kondensatoren, insbesondere x- Kondensatoren, mit den wechselspannungsseitigen Filtern, insbesondere auf der Motorseite, des Wechselrichters kombiniert. Dadurch kann der Aufwand für die notwendigen Bauteile minimiert werden. Insbesondere wird mit dem Mittenabgriff auch gleichzeitig eine x-Entstörung bereitgestellt, sodass eine doppelte Ausführung der Bauteile dafür nicht notwendig ist. Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Reduzieren von Störspannungen mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 7. Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Reduzieren von
Störspannungen von einem Spannungsumrichter mit den Schritten des
Bereitstellens eines Wechselrichters mit einem zweiphasigen
Gleichspannungseingang und einem mehrphasigen Wechselspannungsausgang, des Koppeins einer Drossel mit dem Gleichspannungseingang des
Wechselrichters sowie des Anordnens eines ersten Kondensators, der auf der einen Seite mit einem Strompfad zwischen einem ersten Anschluss der
Gleichspannungsquelle und einer ersten Wicklung der Drossel und auf der anderen Seite mit einem zusätzlichen Stromleiter verbunden ist und des
Anordnens eines zweiten Kondensators, der auf der einen Seite mit einem Strompfad zwischen einem zweiten Anschluss der Gleichspannungsquelle und einer zweiten Wicklung der Drossel und auf der anderen Seite mit dem
zusätzlichen Stromleiter verbunden ist, und des Anordnens jeweils eines
Kondensators oder einer Reihenschaltung aus einem Kondensator, einem elektrischen Widerstand und/ oder Induktivität zwischen dem zusätzlichen Stromleiter und jeder Phase des mehrphasigen Wechselspannungsausgangs des Wechselrichters.
Vorteile der Erfindung Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, am Eingang eines
Wechselrichters eine Drossel vorzusehen, um auf diese Weise
Gleichtaktstörungen des Wechselrichters zu minimieren. Vorzugsweise ist die hierfür erforderliche Drossel auf der Gleichspannungsseite des Wechselrichters zwischen dem Wechselrichter und einem ersten und zweiten eingangsseitigen Kondensator vorgesehen. Der erste und zweite Kondensator ist jeweils zwischen einem zusätzlichen Stromleiter und einem Anschluss des
Gleichspannungseingangs des Wechselrichters angeordnet. Ein optionaler Zwischenkreiskondensator kann zwischen den beiden Eingangsanschlüssen des Wechselrichters und der Drossel angeordnet werden. Durch die Anordnung einer Drossel auf der Eingangsseite des Wechselrichters können Gleichtaktstörungen des Wechselrichters sehr gut minimiert werden. Daher kann ausgangsseitig in der mehrphasigen Verbindung zwischen
Wechselrichter und Verbraucher auf eine Drossel, insbesondere eine
stromkompensierte Drossel, verzichtet werden, die aufgrund der höheren Phasenanzahl zwischen Wechselrichter und Verbraucher sehr aufwändig wäre. Der erfindungsgemäße Spannungsumrichter ermöglicht somit eine einfache und kostengünstige Unterdrückung von Störungen. Durch das Vorsehen eines zusätzlichen Stromleiters, mit dem der erste und der zweite Kondensator zwischen der Drossel und der Gleichspannungsquelle als auch die
Kondensatoren an den Phasenanschlüssen des Wechselrichters einseitig verbunden sind werden die gefilterten Störungen vorteilhaft nicht auf die Strukur (beispielsweise Masseplatte bzw. Fahrzeugstruktur) zurück sondern auf einem separaten Pfad um die Störquelle (Leistungselektronik, insbesondere der Wechselrichter) herum geleitet. Das verhindert die eingangs beschriebenen negativen Nebeneffekte. Weiter vorteilhaft ist, dass die drei eingefügten
Kondensatoren an den drei Phasen der elektrischen Maschine nicht mehr gegen das Gehäuse, beziehungsweise Bezugspotential, geführt sind. Dadurch ist eine geringere Spannungsfestigkeit ausreichend. Entsprechend können die Bauteile günstiger und kleiner gewählt werden und auch als Keramikbauteil statt als Folienbauteil ausgeführt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen dem zusätzlichen
Stromleiter und jedem Phasenanschluss des Wechselrichters eine
Reihenschaltung aus dem Kondensator und einem elektrischen Widerstand und/ oder Induktivität angeordnet. Kondensator und Widerstand und/ oder Induktivität bilden somit ein RC-oder RCL-Glied. Auf diese Weise ist es möglich, das von dem Wechselrichter emittierte Störspannungsspektrum gezielt für einen vorgegebenen Frequenzbereich zu dämpfen. Durch das Einbringen der elektrischen/ohmschen Widerstände kann der ausgekoppelte Gleichtaktstrom minimiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Kondensator bzw. die
Reihenschaltung aus Kondensator und elektrischem Widerstand und/ oder Induktivität zusammen mit dem Wechselrichter in einem gemeinsamen Leistungsmodul angeordnet. Durch die Integration von Wechselrichter und Kondensator bzw. RC- oder RCL-Glied in einem gemeinsamen Modul ist ein kompakter Aufbau möglich. Darüber hinaus kann für die Entwärmung des Wechselrichters und das Abführen der elektrischen Verlustleistung des RC- oder RCL-Gliedes eine gemeinsame Kühlung vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Kondensator bzw. die
Reihenschaltung aus Kondensator und elektrischem Widerstand und/ oder Induktivität auf einem Anschlusselement des elektrischen Verbrauchers angeordnet. Beispielsweise können die Kondensatoren bzw. die RC- oder RCL- Glieder verbraucherseitig in der Nähe der Anschlussklemmen des Verbrauchers angeordnet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Spannungsumrichter ferner einen Zwischenkreiskondensator. Dieser Zwischenkreiskondensator ist zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss des
Gleichspannungseingangs des Wechselrichters angeordnet. Insbesondere ist der Zwischenkreiskondensator zwischen der Drossel und dem
Gleichspannungseingang des Wechselrichters angeordnet.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Reduzieren von Störspannungen umfasst das Verfahren einen Schritt zum Anordnen jeweils eines Kondensators oder eine Reihenschaltung aus Kondensator und
elektrischem Widerstand und/ oder Induktivität (RC- oder RCL-Glied) zwischen dem zusätzlichen Stromleiter und jeder Phase des mehrphasigen
Wechselspannungsausgangs des Wechselrichters.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein elektrisches Antriebssystem mit einer Gleichspannungsquelle, einem elektrischen Motor und einem erfindungsgemäßen Spannungsumrichter.
Weitere Ausführungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen Dabei zeigen:
Figur 1: eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems mit einem Spannungsumrichter gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Figur 2: eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems mit einem Spannungsumrichter gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; und
Figur 3: eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es
einem Verfahren zum Reduzieren von Störspannungen gemäß einem Ausführungsbeispiel zugrunde liegt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems gemäß einer Ausführungsform. Das elektrische Antriebssystem umfasst eine Gleichspannungsquelle 2, einen elektrischen Verbraucher 3 sowie einen
Spannungsumrichter 1. Darüber hinaus kann das elektrische Antriebssystem gegebenenfalls je nach Bedarf auch noch weitere Komponenten umfassen. Zum besseren Verständnis der Erfindung wurden jedoch mögliche weitere
Komponenten des elektrischen Antriebssystems hier nicht dargestellt. Bei der Gleichspannungsquelle 2 kann es sich beispielsweise um eine Batterie handeln. Insbesondere ist zum Beispiel als Gleichspannungsquelle 2 die Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs möglich. Darüber hinaus sind jedoch als
Gleichspannungsquelle 2 beliebige weitere Gleichspannungsquellen möglich. Bei dem elektrischen Verbraucher 3 kann es sich, wie hier dargestellt, beispielsweise um einen dreiphasigen elektrischen Motor handeln. Als elektrischer Verbraucher 3 sind dabei zum Beispiel beliebige Elektromotoren möglich. Insbesondere kann es sich bei dem elektrischen Motor 3 um eine Asynchronmaschine oder eine Synchronmaschine handeln. Die hier dargestellte Anzahl von drei elektrischen Phasen für den elektrischen Verbraucher 3 ist dabei ebenfalls nur beispielhaft zu verstehen. Darüber hinaus sind auch beliebige elektrische Motoren, oder auch beliebige andere elektrische Verbraucher möglich, die ein von drei abweichende Anzahl von Phasen haben. Insbesondere sind auch elektrische Verbraucher mit sechs Phasen möglich. Auch wenn im Nachfolgenden das elektrische Antriebssystem dahingehend beschrieben wird, dass ein Spannungsumrichter 1 von einer
Gleichspannungsquelle 2 gespeist wird und der Wechselrichter 1 am Ausgang mit einem elektrischen Verbraucher 3 verbunden ist, so kann das Antriebssystem darüber hinaus gegebenenfalls in einem weiteren Betriebsmodus auch elektrische Energie, die von dem elektrischen Motor in einem Generatorbetrieb bereitgestellt wird, durch den Wechselrichter 1 in eine Gleichspannung umformen. Diese Gleichspannung kann daraufhin in die Gleichspannungsquelle 2 eingespeist werden, um beispielsweise auf diese Weise eine Batterie zu laden. Der Spannungsumrichter 1 umfasst dabei einen Wechselrichter 10. Bei dem
Wechselrichter 10 kann es sich zum Beispiel um einen Pulswechselrichter (PWR) handeln. Insbesondere kann der Wechselrichter 10, wie in Figur 1 schematisch dargestellt, beispielsweise eine Mehrzahl von Schaltelementen Sl bis S6 umfassen. Bei diesen Schaltelementen kann es sich beispielsweise um Halbleiterschaltelemente in Form von IGBT oder MOSFET handeln. Der grundsätzliche Aufbau von Wechselrichter, insbesondere von
Pulswechselrichtern, ist jedoch bekannt, so dass der Aufbau hier nicht im Detail beschrieben werden muss. Auf der Gleichspannungsseite weist der Wechselrichter 10 einen zweiphasigen
Gleichspannungseingang 110 auf. Ein erster Anschluss 111 des
Gleichspannungseingangs 100 ist dabei mit einem Anschluss 21 der
Gleichspannungsquelle 2 verbunden. Der andere Anschluss 112 des
Gleichspannungseingangs 110 des Wechselrichters 10 ist mit einem weiteren Anschluss 22 der Gleichspannungsquelle 2 verbunden. Zwischen der
Gleichspannungsquelle 2 und dem Wechselrichter 10 umfasst der
Spannungsumrichter 1 darüber hinaus eine Drossel 11, insbesondere eine stromkompensierte Drossel 11. Die Drossel 11 umfasst dabei zwei Wicklungen IIa und IIb. Eine erste Wicklung IIa der Drossel 11 ist dabei zwischen dem ersten Anschluss 21 der Gleichspannungsquelle 2 und dem ersten Anschluss 111 des Wechselrichters 10 angeordnet. Die zweite Wicklung IIb der Drossel 11 ist zwischen dem zweiten Anschluss 22 der Gleichspannungsquelle 2 und dem zweiten Anschluss 112 des Gleichspannungseingangs 110 des Wechselrichters 10 angeordnet.
Darüber hinaus kann der Spannungsumrichter 1 zwischen der Drossel 11 und dem Gleichspannungseingang 110 des Wechselrichters 10 einen
Zwischenkreiskondensator 12 umfassen. Dieser Zwischenkreiskondensator 12 ist dabei mit einem Anschluss mit dem Strompfad zwischen der ersten Wicklung IIa der Drossel 11 und dem ersten Anschluss 111 des
Gleichspannungseingangs 110 des Wechselrichters 10 verbunden. Der andere Anschluss des Zwischenkreiskondensators 12 ist mit dem Strompfad zwischen der zweiten Wicklung IIb der Drossel 11 und dem zweiten Anschluss 112 der Gleichspannungseingangs 110 des Wechselrichters 10 verbunden.
Darüber hinaus umfasst der Spannungsumrichter 1 zwischen der Drossel 11 und der Gleichspannungsquelle 2 einen ersten und einen zweiten Kondensator 13-1 und 13-2. Dabei ist der erste Kondensator 13-1 auf der einen Seite mit dem Strompfad zwischen dem ersten Anschluss 21 der Gleichspannungsquelle und der ersten Wicklung IIa der Drossel 11 verbunden. Der andere Anschluss des ersten Kondensators 13-1 ist mit einem zusätzlichen Stromleiter 16 verbunden. Analog ist ein zweiter Kondensator 13-2 auf der einen Seite mit einem Strompfad zwischen dem zweiten Anschluss 22 der Gleichspannungsquelle 2 und der zweiten Wicklung IIb der Drossel 11 verbunden. Der andere Anschluss dieses zweiten Kondensators 13-2 ist ebenfalls mit dem zusätzlichen Stromleiter 16 verbunden.
Zur Verbindung des Spannungsumrichters 1 mit der Gleichspannungsquelle 2 kann der Spannungsumrichter 1 über eine geeignete Kabelverbindung 20 mit der Gleichspannungsquelle 2 verbunden sein.
Auf der Ausgangsseite des Wechselrichters 10 des Spannungsumrichters 1 stellt der Wechselrichter 10 an einem Wechselspannungsausgang 120 eine mehrphasige Wechselspannung bereit. Wie bereits zuvor beschrieben, ist der hier dargestellte dreiphasige Wechselspannungsausgang nur beispielhaft zu verstehen. Eine von drei abweichende Anzahl von Phasen für die
Wechselspannung ist darüber hinaus ebenso möglich.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der
Wechselspannungsausgang 120 drei Anschlüsse 121, 122 und 123. Jeder dieser
Anschlüsse 121 bis 123 ist mit einem korrespondierenden Anschluss des elektrischen Verbrauchers 3 verbunden. Auch hier kann zwischen dem
Spannungsumrichter 1 und dem elektrischen Verbraucher 3 eine geeignete Kabelverbindung 30 vorgesehen sein.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist insbesondere ein gemeinsames Bezugpotential 40, oder eine Masseleitung, des elektrischen Antriebssystems dargestellt. Beispielsweise verbindet diese Masseleitung 40 die Gehäuse der Gleichspannungsquelle 2, des angeschlossenen Verbrauchers 3, des
Spannungsumrichters 1 (diese Verbindung ist aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt) und/ oder die Schirmleiter der Kabelverbindungen 20,30 miteinander.
Zwischen den einzelnen Phasenanschlüssen, also den Verbindungen zwischen den Anschlüssen 121 bis 123 des Wechselrichters 10 und dem elektrischen
Verbraucher 3 auf der einen Seite und dem zusätzlichen Stromleiter 16 auf der anderen Seite ist jeweils ein ausgangsseitiger Kondensator 14-1, 14-2 und 14-3 vorgesehen. Ein erster Anschluss eines ersten Kondensators 14-1 ist dabei elektrisch mit einem Strompfad zwischen dem ersten Anschluss 121 des
Wechselspannungsausgangs 120 des Wechselrichters sowie dem ersten
Phasenanschluss des elektrischen Verbrauchers 3 verbunden. Der andere Anschluss des ersten Kondensators 14-1 ist mit dem zusätzlichen Stromleiter 16 elektrisch verbunden. Analog ist der zweite Kondensator 14-2 mit dem Strompfad zwischen dem zweiten Anschluss 122 des Wechselspannungsausgangs 120 und dem zweiten Phasenanschluss des elektrischen Verbrauchers 3 auf der einen
Seite und mit dem zusätzlichen Stromleiter 16 auf der anderen Seite verbunden. Ein dritter Kondensator 14-3 ist ebenso mit dem Strompfad zwischen dem dritten Anschluss 123 des Wechselspannungsausgangs 120 und dem dritten
Phasenanschluss des elektrischen Verbrauchers 3 auf der einen Seite und mit dem zusätzlichen Stromleiter 16 auf der anderen Seite verbunden. Die ausgangsseitigen Kondensatoren 14-i zwischen dem zusätzlichen
Stromleiter 16 und den Anschlüssen 121, 122 und 123 am
Wechselspannungsausgang 120 können dabei beispielsweise gemeinsam mit dem Wechselrichter 110 in einem gemeinsamen Leistungsmodul angeordnet werden. Insbesondere ist es dabei möglich, den Wechselrichter 10 und die Kondensatoren 14-i beispielsweise auf einem gemeinsamen Trägersubstrat anzuordnen. Alternativ können die Kondensatoren 14-i, die zwischen den Anschlüssen 121, 122 und 123 an dem Wechselspannungsanschluss 120 des Wechselrichters 10 und dem zusätzlichen Stromleiter 16 angeordnet sind, auch gemeinsam mit dem elektrischen Verbraucher 3 zusammen in einer Einheit angeordnet werden. Beispielsweise können die Kondensatoren 14-i an den Anschlussklemmen des elektrischen Verbrauchers 3 angeordnet werden.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines elektrischen Antriebssystems mit einem Spannungsumrichter 1 gemäß einer Ausführungsform. Diese
Ausführungsform ist dabei weitestgehend identisch mit der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Die beiden Ausführungsformen unterscheiden sich dabei nur darin, dass in der Ausführungsform gemäß Figur 2 anstelle der Kondensatoren 14-i zwischen den Anschlüssen 121, 122 und 123 des
Wechselspannungsausgangs 120 und dem zusätzlichen Stromleiter 16 nun eine Reihenschaltung aus jeweils einem Kondensator 14-i und einem
elektrischen/ohmschen Widerstand 15-1, 15-2, 15-3 und/oder einer Induktivität 17-1, 17-2, 17-3 vorgesehen ist. Dabei ist es unerheblich, ob die elektrischen Widerstände 15-i und/oder die Induktivitäten 17-i zwischen dem zusätzlichen Stromleiter 16 und den entsprechenden Kondensatoren 14-i angeordnet sind, oder ob alternativ die Widerstände und/oder die Induktivitäten zwischen den Kondensatoren 14-i und den einzelnen Anschlüssen 121, 122 und 123 des Wechselspannungsausgangs 120 angeordnet sind und somit alle drei
Kondensatoren 14-i auf der einen Seite mit dem gemeinsamen zusätzlichen Stromleiter 16 verbunden sind.
Jede Reihenschaltung aus einem Widerstand 15-i und/oder einer Induktivität 17-i und dem korrespondierenden Kondensator 14-i bildet somit ein RC- oder RCL- Glied. Die zusätzlichen ohmschen Widerstände 15-i dienen dabei als Dämpfungswiderstände. Die zusätzlichen Induktivitäten 17-i dienen zur frequenzspezifischen Abstimmung des Filters.
Bei der Dimensionierung der Widerstände 15-i und/oder der Induktivitäten 17-i können die einzelnen RC- oder RCL-Glieder dabei zur Filterung eines vorgegebenen Frequenzbereiches, zur Resonanzunterdrückung und/oder zur Strombegrenzung optimiert werden.
Insbesondere kann als zu filternder Frequenzbereich beispielsweise ein
Frequenzband für den Rundfunkempfang, beispielsweise im Mittelwellen-Band, gewählt werden. Die so zusätzlich eingebrachten Widerstände 15-i und/oder Induktivitäten 17-i ermöglichen dabei eine Minimierung des zusätzlich ausgekoppelten Gleichtaktstroms und eine Dämpfung des vom Wechselrichter 10 emittierten Störspannungsspektrums insbesondere für einen gezielt vorgegebenen Frequenzbereich.
Werden dabei die Widerstände 15-i und/oder Induktivitäten 17-i bzw. die RC- oder RCL-Glieder aus der Reihenschaltung von den Widerständen 15-i und/oder Induktivitäten 17-i und den Kondensatoren 14-i gemeinsam mit den
Bauelementen des Wechselrichters 10 in einem gemeinsamen Leistungsmodul angeordnet, so ist in diesem Fall ein besonders effizienter Aufbau möglich. Insbesondere ist es möglich, die für die Kühlung des Wechselrichters 10 vorgesehene Kühlung auch gleichzeitig zur Entwärmung der RC- oder RCL- Glieder, insbesondere der an den ohmschen Widerständen 15-i und/oder Induktivitäten 17-i in Wärme umgesetzten elektrischen Energie vorzusehen. Alternativ können analog zu dem in Figur 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel auch hier die RC- oder RCL-Glieder aus den Widerständen 14-i und 15-i bzw. 17-i in dem elektrischen Verbraucher 3 angeordnet werden.
Als elektrische Widerstände 15-i, Induktivitäten 17-i bzw. als Kondensatoren 14-i können dabei grundsätzlich beliebige Ausführungsformen gewählt werden. Insbesondere sind zum Beispiel keramische S MD- Kondensatoren und SMD- Chip-Widerstände möglich. Der erfindungsgemäße Spannungsumrichter 1 mit einer Drossel 11 am
Gleichspannungseingang des Wechselrichters 10 kann dabei für beliebige Anwendungen eingesetzt werden. So sind zum Beispiel elektrische
Antriebssysteme für Elektro- oder Hybridfahrzeuge möglich. Darüber hinaus sind ebenso Wechsel richter-gespeiste Industrieantriebe denkbar. Ferner kann der erfindungsgemäße Spannungsumrichter beispielsweise auch für
Industriewechselrichter, wie zum Beispiel für Solaranlagen oder ähnliches, eingesetzt werden. Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms für ein
Verfahren zum Reduzieren von Störspannungen von einem Spannungsumrichter 1, wie es einer Ausführungsform zugrunde liegt. In Schritt Sl wird ein
Wechselrichter 10 mit einem zweiphasigen Gleichspannungseingang 110 und einem mehrphasigen Wechselspannungsausgang 120 bereitgestellt. In Schritt S2 wird dieser bereitgestellte Wechselrichter 10 am Gleichspannungseingang
110 mit einer Drossel 11 gekoppelt. In Schritt S3 wird zwischen einem
zusätzlichen Stromleiter 16 und je einem Phasenanschluss 121, 122, 123 des mehrphasigen Wechselspannungsausgangs 120 des Wechselrichters jeweils ein Kondensator 14-i oder alternativ eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 14-i und einem elektrischen Widerstand 15-i und/oder einer Induktivität 17-i angeordnet und ein erster Kondensator 13-1 angeordnet, der auf der einen Seite mit einem Strompfad zwischen einem ersten Anschluss 21 der
Gleichspannungsquelle 2 und einer ersten Wicklung IIa der Drossel 11 und auf der anderen Seite mit dem zusätzlichen Stromleiter 16 verbunden ist, und ein zweiter Kondensator 13-2 angeordnet, der auf der einen Seite mit einem
Strompfad zwischen einem zweiten Anschluss 22 der Gleichspannungsquelle 2 und einer zweiten Wicklung IIb der Drossel 11 und auf der anderen Seite mit dem zusätzlichen Stromleiter 16 verbunden ist. Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine kostengünstige und effiziente Entstörung von Störsignalen aus einem Wechselrichter. Hierzu wird an einem Wechselrichter, insbesondere einem Pulswechselrichter, eingangsseitig eine Drossel, insbesondere eine stromkompensierte Drossel, vorgesehen. Diese Drossel wird vorzugsweise zwischen einer Gleichspannungsquelle und einem Zwischenkreiskondensator des Wechselrichters angeordnet. Auf diese Weise können mehrphasige Drosseln am Wechselspannungsausgang des
Wechselrichters entfallen. Weiter werden durch das Vorsehen eines zusätzlichen Stromleiters, mit dem ein erster und zweiter Kondensator zwischen der Drossel und der Gleichspannungsquelle als auch Kondensatoren an den
Phasenanschlüssen des Wechselrichters einseitig verbunden sind, die gefilterten
Störungen vorteilhaft nicht auf die Strukur (beispielsweise Masse oder
Masseleitung oder Masseplatte bzw. Fahrzeugstruktur) zurück sondern auf einem separaten Pfad um die Störquelle (Leistungselektronik, insbesondere der Wechselrichter) herum geleitet.

Claims

Ansprüche
1. Spannungsumrichter einem Wechselrichter (10), mit einem zweiphasigen Gleichspannungseingang (110), der mit einer Gleichspannungsquelle (2) verbindbar ist, und mit einem mehrphasigen Wechselspannungsausgang (120), der mit einem elektrischen
Verbraucher (3) verbindbar ist; und einer Drossel (11), die zwischen dem Gleichspannungseingang (110) des Wechselrichters (10) und der Gleichspannungsquelle (2) angeordnet ist, wobei der Gleichspannungseingang (120) einen ersten Anschluss (111) und einen zweiten Anschluss (112) umfasst und wobei die Drossel (11) eine erste Wicklung (IIa) und eine zweite Wicklung (IIb) umfasst, wobei die erste Wicklung (IIa), zwischen dem ersten Anschluss (111) des Gleichspannungseingangs (110) des Wechselrichters (10) und einem ersten Anschluss (21) der
Gleichspannungsquelle (2) angeordnet ist und die zweite Wicklung (IIb), zwischen dem zweiten Anschluss (112) des Gleichspannungseingangs (110) des Wechselrichters (10) und einem zweiten Anschluss (22) der
Gleichspannungsquelle (2) angeordnet ist, wobei zwischen der Drossel (11) und der Gleichspannungsquelle (2)
ein erster Kondensator (13-1), der auf der einen Seite mit dem Strompfad zwischen dem ersten Anschluss (21) der Gleichspannungsquelle (2) und der ersten Wicklung (IIa) der Drossel (11) und auf der anderen Seite mit einem zusätzlichen Stromleiter (16) verbunden ist
und ein zweiter Kondensator (13-2), der auf der einen Seite mit dem Strompfad zwischen dem zweiten Anschluss (22) der Gleichspannungsquelle (2) und der zweiten Wicklung (IIb) der stromkompensierten Drossel (11) und auf der anderen Seite mit dem zusätzlichen Stromleiter (16) verbunden ist,
angeordnet ist,
wobei der Wechselspannungsausgang (120) des Wechselrichters (10) eine Mehrzahl von Phasenanschlüssen (121, 122, 123) umfasst, und wobei zwischen jedem Phasenanschluss (121, 122, 123) des Wechselrichters (10) und dem zusätzlichem Stromleiter (16) ein Kondensator (14-i) angeordnet ist.
2. Spannungsumrichter (1) nach Anspruch 1, zwischen jedem
Phasenanschluss (121, 122, 123) des Wechselrichters (10) und dem
zusätzlichen Stromleiter eine Reihenschaltung aus dem Kondensator (14-i) und einem elektrischen Widerstand (15-i) und/oder einer Induktivität (17-i) angeordnet ist.
3. Spannungsumrichter (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der
Wechselrichter (14) sowie der Kondensator (14-i) bzw. die Reihenschaltung von Kondensator (14-i) und elektrischem Widerstand (15-i) und/oder der Induktivität (17-i) in einem gemeinsamen Leistungsmodul angeordnet sind.
4. Spannungsumrichter (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der
Kondensator (14-i) bzw. die Reihenschaltung aus Kondensator (14-i) und elektrischem Widerstand (15-i) und/oder der Induktivität (17-i) auf einem
Anschlusselement des elektrischen Verbrauchers (3) angeordnet sind.
5. Spannungsumrichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend einen Zwischenkreiskondensator (12), der zwischen dem ersten Anschluss (111) und dem zweiten Anschluss (112) des
Gleichspannungseingangs (110) des Wechselrichters (10) angeordnet ist, wobei der Zwischenkreiskondensator (12) zwischen der Drossel (11) und dem
Gleichspannungseingang (110) des Wechselrichters (10) angeordnet ist.
6. Elektrisches Antriebssystem, mit:
einer Gleichspannungsquelle (2);
einem elektrischen Motor (3); und
einem Spannungsumrichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
7. Verfahren zum Reduzieren von Störspannungen von einem
Spannungsumrichter, mit den Schritten: Bereitstellen (Sl) eines Wechselrichters (10) mit einem zweiphasigen
Gleichspannungseingang (110) und einem mehrphasigen
Wechselspannungsausgang (120);
Koppeln (S2) einer Drossel (11) mit dem Gleichspannungseingang (110) des Wechselrichters (10);
Anordnen (S3)
eines ersten Kondensators (13-1), der auf der einen Seite mit einem Strompfad zwischen einem ersten Anschluss (21) der Gleichspannungsquelle (2) und einer ersten Wicklung (IIa) der Drossel (11) und auf der anderen Seite mit einem zusätzlichen Stromleiter (16) verbunden ist
und eines zweiten Kondensators (13-2), der auf der einen Seite mit einem Strompfad zwischen einem zweiten Anschluss (22) der Gleichspannungsquelle (2) und einer zweiten Wicklung (IIb) der Drossel (11) und auf der anderen Seite mit dem zusätzlichen Stromleiter (16) verbunden ist,
und jeweils eines Kondensators (14-i) oder einer Reihenschaltung aus einem Kondensator (14-i) und einem elektrischen Widerstand (15-i) und/oder einer Induktivität (17-i) zwischen dem zusätzlichen Stromleiter (16) und jeder Phase des mehrphasigen Wechselspannungsausgangs (120) des Wechselrichters (10).
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