WO2005088821A1 - Device for separating the radio noise voltages of three-phase converter systems into a common mode component and a push-pull component - Google Patents

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WO2005088821A1
WO2005088821A1 PCT/EP2005/051098 EP2005051098W WO2005088821A1 WO 2005088821 A1 WO2005088821 A1 WO 2005088821A1 EP 2005051098 W EP2005051098 W EP 2005051098W WO 2005088821 A1 WO2005088821 A1 WO 2005088821A1
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voltage
resistor
common mode
winding
resistors
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PCT/EP2005/051098
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Inventor
Johann W. Kolar
Johann Ertl
Original Assignee
Schaffner Emv Ag
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H02M1/126—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output using passive filters

Definitions

  • Device for separating the five-phase interference voltages of three-phase current connects systems into a common-mode and a push-pull component
  • the invention relates to a device for separating the radio interference voltage of three-phase electrical systems, in particular three-phase converter systems, into a common-mode and a push-pull component.
  • a device for separating the radio interference voltage of three-phase electrical systems, in particular three-phase converter systems into a common-mode and a push-pull component.
  • a network simulation is placed in the supply lines for the standardized measurement of the line-bound interference voltages of a fed three-phase converter system.
  • the network simulation is only placed in the three phase conductors (i.e. without reference to the center conductor).
  • the purpose of the network simulation is, on the one hand, to ensure the standardized network impedance curve for the device under test in the measuring frequency range, which is typically between 150 kHz and 30 MHz, and on the other hand to separate the network components, the power components and the high-frequency interference components.
  • the radio interference voltage is decoupled in each phase via a high pass and measured as a voltage drop in the radio interference currents via a terminating resistor.
  • the terminating resistor usually has a value of 50 ⁇ and is realized in the measured phase by the input resistance of the radio interference measurement receiver and in the other phases by explicit terminating resistors.
  • the measured value does not provide any information about the cause of the fault.
  • common mode and push-pull interference voltages occur in power electronic circuits, which require different filtering measures in order to keep the interference level below a limit value (for example specified in radio interference standards).
  • a limit value for example specified in radio interference standards.
  • only the sum of the two interference voltages can be measured, which makes the interference considerably more difficult.
  • An aim of the invention is therefore to propose a device which allows the radio interference voltage of the three phases of a current system to be split into a common mode component and three push-pull components, with which a targeted interference suppression, i.e. a separate design for common and push-pull components can be made.
  • a device for splitting five-phase interference voltages of a multi-phase electrical system into a common mode component and push-pull components with at least two inputs for feeding five-phase interference voltages into the device and an active or passive electrical circuit for splitting the five-phase interference voltages into a common mode component and at least two push-pull components with: - at least two star-connected elements, each connected between an input and an electrical star point, - a resistive element, which is connected between the star point and a reference potential, - At least two active or passive voice transmitters for transmitting the voltages occurring across the star-connected elements, which are caused by the push-pull components.
  • the basic idea of the invention is to emulate the mathematical relationships to be used for the determination of the common mode and the differential mode components of the five-interference voltage by means of a passive or active electronic circuit.
  • the interference voltages U R , u a u ⁇ can thus by a star connection of three voltage sources, which represent the common mode components U DM, R , u D rv ⁇ , and UDM.T and a common mode voltage source U C , which is between the star point of these three sources and the reference potential, are represented.
  • a common mode voltage source U C which is between the star point of these three sources and the reference potential
  • the start of the primary winding of a transformer is placed, while the ends of the primary windings are connected in a star point, which is connected to the reference potential via a resistor.
  • the ohmic value of the resistor is, for example, equal to one third of the ohmic value of a customary and / or standard terminating resistor.
  • the transformers are preferably the same for all phases. They each have a secondary winding and, for example, a ratio of 1: 1 in the form of twisted primary and secondary conductors.
  • the secondary windings of the transformers s' nd the same direction are connected in series, that is the beginning of the secondary winding of the Mattertragerseiner phase is respectively at the end of the secondary winding of the transmitter to the next phase.
  • a terminating resistor is also placed between the start and end of each secondary winding.
  • the transformers represent a short circuit, because the series connection of the secondary windings enables a flood compensation.
  • a voltage caused by the common mode interference currents thus occurs across the resistance which lies between the star point and the reference potential, which voltage fully characterizes the common mode interference voltage and which can be measured there. If the ohmic value of the resistance between the star point and the earth potential is equal to one third of the ohmic value of the terminating resistors, then the voltage occurring across the resistor is directly equal to the common mode interference voltage U C - to be measured
  • the push-pull voltage of the respective phase comes to lie between the start of the primary winding of each transformer and the transformer star point. This push-pull voltage is therefore translated to the secondary side of the respective transformer. F-voltages thus occur across the terminating resistors, which are caused by the push-pull components of the interference voltage and which can be detected directly.
  • the voltages occurring at the respective terminating resistors are directly equal to the push-pull interference voltages UM, R, u D M, sund and U D , T - Bei der Measurement of a push-pull interference voltage, for example, the terminating resistor of the corresponding secondary winding is replaced by the input resistance of the pentagonal measuring receiver, which is usually connected on one side to the reference potential.
  • the corresponding switchover device is simple to implement and will therefore not be described further here.
  • a common mode inductance is preferably inserted between the secondary winding of each transformer and the associated series connection or the associated terminating resistor, which, due to its high impedance for capacitive interference currents, prevents a Bnf flow of the common mode voltage to the push-pull voltage measurement.
  • the common mode component and the push-pull component of the five-phase interference voltages are formed with an active circuit.
  • the outputs of the buffer amplifiers are connected to a star connection of resistors, the star point of which is connected to the reference potential via a further resistor.
  • a voltage occurs across the resistor connected to the reference potential, which voltage is caused by the common-mode voltage Ucwi and fully characterizes it.
  • All of the star-connected resistors preferably have the same ohmic value, while the resistance lying between the star point and the reference potential has a third of this ohmic value. Since the three star-connected resistors are effective for the common-mode component of the interference voltage in parallel, they then represent a resulting resistance with the same ohmic value as the resistance which lies between the star point and the reference potential. Half of the common mode voltage U C 2 thus occurs across this resistor. The star point can thus optionally be used again with the interposition of a voltage buffer for detecting the common mode interference component.
  • the push-pull component which occurs in each phase between the five-point interference tap and the star point, is detected, for example, by an inverting operational amplifier, the positive path of which is connected to the star point and the negative point of which is connected via a resistor to the corresponding five-point voltage tap and via a feedback resistor to the amplifier output connected is.
  • the amplifier then forms, for example, for phase pure output voltage which fully characterizes the push-pull component u DM, R ⁇ m Snne of the pentagonal measurement, since only the amplitude spectrum, but not the phase spectrum, is used for an evaluation.
  • the buffer amplifiers are dispensed with, which are arranged downstream of the interference voltage taps.
  • each terminating resistor is replaced by a voltage divider (for example with a divider ratio of 10: 1).
  • the star connection of the three identical resistors and the resistors of the inverting amplifiers are then connected to the taps of the voltage conductors of the phases.
  • signals are measured, which have been reduced by a factor of 10, for example.
  • the measurement result must then be raised by 20dB in order to obtain the actual interference voltage level. This increase is usually possible in modern radio interference receivers via operating menus and should therefore not be discussed further here.
  • resistors 9 / 10R and 1 / 10R would have to be used for the division of the division in order to ensure a total resistance R of the divider chain or a terminating resistor R of five-point taps.
  • resistors 9 / 10R and 1 / 10R would have to be used for the division of the division in order to ensure a total resistance R of the divider chain or a terminating resistor R of five-point taps.
  • there will be a slight coupling of the phases, or a deviation of the terminating resistor will occur which, however, generally depends on. is of little importance, since the measured values are primarily used to determine the cause of the fault and are not used to assess the maintenance of a regulation.
  • Another advantage of an attenuation on the input side is that it prevents overloading of the amplifiers of high bandwidth, which generally have a relatively small modulation range. Brief description of the regions
  • FIG. 1 shows a device for separating the five-phase interference voltages into a common-mode and a push-pull component with a passive circuit
  • Rg.2 a device for separating the five interference voltages into a common and differential mode components with an active circuit.
  • the device 11 of the invention comprises a passive electronic circuit for splitting into a common mode component and three push-pull components of the five-interference voltages, which are generated by a three-phase electrical system, not shown.
  • the three-phase electrical system has no center conductor, either because it is not guided or because it is not available at all.
  • the three-phase electrical system (not shown), the five-phase interference voltages of which are split up and measured, is, for example, a three-phase power converter system which is combined with a network simulation.
  • the network replica is placed in the supply lines of the converter system in order to separate the network-frequency input components, which are decisive for energy transmission, and the high-frequency interference components.
  • the high-frequency interference components are then fed to the device 11 of the invention via the interference voltage taps 8, 9, 10, in which, according to the invention, they are split into common-mode and push-pull components.
  • Rg. 1 shows the five-point interference voltages to be measured by equivalent voltage sources 1, with a division into a DC clock component and push-pull components is made.
  • the terminals 8, 9, 10 of the common mode voltage sources 3, 4, 5 facing away from the star point 6 represent, for example, the usual five-star measuring outputs of the three-phase network simulation, which are usually to be measured with terminating resistances of, for example, 50 ⁇ against reference potential 7.
  • the equivalent circuit designated by reference 1 is therefore only a basic illustration of the interference voltages to be measured. Other models, which are not discussed further here, would also be possible to represent these disorders.
  • This equivalent circuit shows, however, that at the perturbation voltage taps 8, 9, 10, which also correspond to the input terminals of the device of the invention, preferably only the perturbation disturbances spreading on the corresponding phases are carried out. As already mentioned above, the interference is isolated for each phase, for example in a network simulation, not shown.
  • the passive device 11 of the invention comprises three transformers 12, 13, 14 with preferably the same primary windings 15, 16, 17 and the same secondary windings 18, 19, 20, which have a 1: 1 ratio of turns, for example.
  • the three transmitters 12, 13, 14 are arranged in a star connection with star point 21.
  • the start of the winding 22 of the primary winding 15 of the transformer 12 is connected to the pentagonal measurement output 8
  • the start of the winding 23 of the primary winding 16 of the transformer 13 is connected to the pentagonal measurement output 9
  • the start of the winding 24 of the primary winding 17 from the transformer 14 is connected to the pentagonal measurement output 10.
  • the secondary windings 18, 19, 20 of the transformers 12, 13, 14 are terminated with the interposition of common mode inductors 29, 30, 31 with preferably the same terminating resistors 41, 42, 43.
  • the common mode inductors 29, 30, 31 and formed, for example, by two windings 32, 33 and 34, 35 and 36, 37 of the same winding sense on magnetic cores 38, 39, 40.
  • the voltages occurring across the terminating resistors 41, 42, 43 are roughly connected in series.
  • the end 45 of the terminating resistor 41 which is connected to the start 44 of the secondary winding 18 via the partial winding 32 of the common mode inductor 29, is thus connected to the end 47 of the terminating resistor 43, which is connected to the end 46 via the partial winding 37 of the common mode inductance 31 the secondary winding 20 is connected.
  • the end 49 of the terminating resistor 43 which is connected to the start 48 of the secondary winding 20 via the partial winding 36 of the common mode inductance 31, is connected to the end 51 of the terminating resistor 42, which is connected to the end 50 of the secondary winding 19 via the partial winding 35 of the common mode inductance 30 connected is.
  • the end 53 of the terminating resistor 42 which is connected to the start 52 of the secondary winding 19 via the partial winding 34 of the common mode inductor 30, is connected to the end 55 of the terminating resistor 41, which is connected to the end 54 of the secondary winding 18 via the partial winding 33 of the common mode inductance 29 connected is.
  • the ohmic value of the resistor 28 is advantageously equal to 50 ⁇ / 3 and the ohmic value of the terminating resistors 41, 42, 43 of the secondary Windings 18, 19, 20 of the transformers 12, 13, 14 selected equal to 50 ⁇ .
  • the device 11 thus terminates the interference voltage taps ⁇ , 9, 10 of the phases as required for a standard-compliant measurement with 50 ⁇ against the reference potential.
  • the voltages that can be tapped at the star point 21 and via the terminating resistors immediately equal the common-mode and push-pull interference voltages to be measured.
  • the resistor 28 and for the terminating resistors 41, 42, 43 are also possible within the scope of the invention.
  • the voltage amplitudes measured at star point 21 and above the terminating resistors may then have to be mathematically revised in order to be the same as the interference voltage amplitudes to be measured, for example in accordance with standards.
  • transformers with transmission ratios other than 1: 1 can be used within the scope of the invention, this possibly also resulting in further mathematical processing of the measured voltages.
  • the transformers and terminating resistors are preferably the same in all phases.
  • the terminating resistor 41, 42 or 43 and the associated secondary winding 18, 19 or 20 are formed, for example, by the transition resistance of a perturbation disturbance analyzer, not shown, which is usually connected on one side to reference potential 7.
  • the primary and secondary windings are preferably designed to be magnetically closely coupled. There is therefore a high capacitive coupling of each primary winding with the associated secondary winding.
  • capacitive current components would be drained off directly or via the associated terminating resistor 41, 42, 43 of the secondary winding 18, 19, 20 against reference potential 7. The common mode interference voltage would therefore flow to the push-pull interference voltage measurement.
  • the device of the invention for splitting the interference voltages of a three-phase electrical system into a common-mode component and a push-pull component.
  • the device of the invention is an active device 56.
  • the pentagonal measuring taps ⁇ , 9, 10 are led via connecting lines 57, 58, 59 to the free ends 60, 61, 62 of terminating resistors 63, 64, 65, which are connected on one side to reference potential 7. All terminating resistors 63, 64, 65 are preferably the same and have, for example, an ohmic value of 50 ⁇ .
  • the perturbation voltages occurring at the terminating resistors 63, 64, 65 are conducted to the high-impedance connections 66, 67, 68 by acceptors 69, 70, 71 with a sufficiently high bandwidth, so that the voltages of the pentagonal measuring taps 8 at their outputs 72, 73, 74 , 9, 10 are available with low resistance.
  • the outputs 72, 73, 74 of the voltage followers 69, 70, 71 are now connected to a star circuit 75 of preferably identical resistors 76, 77, 78 with a star point 79, a resistor 80 being connected between the star point 79 and the reference potential 7 becomes.
  • the resistors 76, 77, 78 advantageously have three times the ohmic value of the resistor 80.
  • the star-connected resistors 76, 77, 78 are effective in parallel for the common-mode interference voltage. 3e thus represent a resulting resistor with the same ohmic value as the ohmic value of resistor 80.
  • the output 72, 73 or 74 of the voltage follower 69, 70 or 71 is preferably connected to the input of a voltage inverter 90, 91 or 92, which is connected, for example, by means of operational amplifiers 81, 82 or 83 and two identical resistors 84, 85; 86, 87 or 88, 89 is formed.
  • a pickup coupling resistance 84, 86 or 88 is present as a negative feedback between the respective output 93, 94 or 95 of the operational amplifier 81, 82 or 83, which also forms the output of the corresponding voltage converter 90, 91, 92, and the associated negative operational amplifier input 96, 97 or 98.
  • a resistor 85, 87 or 89 is connected to the associated output of the voltage inverter 90, 91 or 92, that is to say to the respective output 72, 73 or 74 of the voltage followers 69, 70 or 71 switched.
  • the positive channels 99, 100, 101 of all operational amplifiers 81, 82, 83 are connected to the star point 79. At the outputs of the voltage converter 90, 91, 92 are thus
  • Voltages are available which depend on the push-pull components 3, 4, 5 of the five interference voltages occurring at the pentagonal measuring taps 8, 9, 10 with respect to reference potential 7. If the amplification factor of the voltage followers 69, 70, 71 is equal to one and the resistors 84, 85; 86, 87; 88, 89 all have the same ohmic value, then the voltages at the outputs 93, 94, 95 of the voltage inverters 90, 91, 92 are equal to the inverted values of the push-pull radio interference voltages on the corresponding phases.
  • Half point of the common mode component 2 of the five-phase interference voltages of the phases can also be tapped from the star point 79 compared to the reference potential, because the parallel connection of the resistors 76, 77, 78, which is effective for the common mode component 2, in the dimensioning described above has the same resistance value as resistance 80 lying in series with reference potential 7.
  • Other ohmic values and amplification factors are also possible within the scope of the invention for the resistors and voltage followers of the active circuit, the J voltages measured at the star point 79 and at the outputs 93, 94, 95 of the voltage converters may then need further mathematical processing to be equal to the voltages to be measured in accordance with the standard.
  • each terminating resistor 63, 64, 65 is replaced by a voltage divider (for example with a divider ratio of 10: 1).
  • the star-connected resistors 76, 77, 78 and the transition resistors 85, 87, 89 of the voltage inverters 90, 91, 92 are then connected directly to the pentagonal measuring taps ⁇ , 9, 10.
  • signals are measured, which have been reduced by a factor of 10, for example, by the voltage dividers.
  • the measurement result must then be raised by 20dB in order to obtain the actual interference voltage level. This increase is usually possible in modern five-star test receivers via operating menus and should therefore not be discussed further here.
  • a further advantage of an attenuation on the input side is that this prevents overdriving of the amplification of high bandwidths, which generally have a relatively low modulation range.
  • the principle of the device according to the invention can thus be summarized as follows.
  • the voltages occurring at the gears 8, 9, 10 of the device have a common-mode component 2 and push-pull components 3, 4, 5.
  • the transitions ⁇ , 9, 10 are star-connected via passive and / or active electrical cements, the star point being connected to a reference potential 7 (for example to the earth) via a re-active cement 80, 28.
  • the voltage lying between the star point 21, 79 and the reference potential 7 is caused by the common-mode component 2 of the interference voltage, while between the star point 21, 79 and the respective outputs 8, 9, 10 there is a voltage which is caused by the corresponding push-pull component 3, 4 or 5 is caused.
  • the common-mode component 2 and the push-pull components 3, 4, 5 of the five-interference voltage can be determined individually.
  • the electrical properties of the components of the device 11, 56 are preferably selected such that the amplitude of the measured voltages are the same as the value of the common and push-pull voltages 2, 3, 4, 5.
  • the measured values are proportional to the common and push-pull voltages 2, 3, 4, 5, with ae, for example, being weighted outside the device 11, 56 by a predetermined factor in order to provide the desired values.
  • the properties of the electrical components are preferably also determined such that the interference voltage attacks ⁇ , 9, 10 are terminated with the desired terminating resistance value when the device of the invention is electrically connected to the interference voltage attacks ⁇ , 9, 10.
  • the apparatus of the invention is shown in the illustrated examples a dreiphaa 'ges electrical system.
  • the device of the invention can also be designed for electrical systems with two, four or more phases, wherein these electrical phases can in particular also comprise a zero phase. A device with two steps can thus be used, for example, to split the interference voltages on the lines of an electrical system with a current-carrying phase and a neutral conductor.

Abstract

The invention relates to a device (11, 56) for splitting radio noise voltages of a multi-phase electrical system into a common mode part (2) and push-pull parts (3, 4, 5), said device comprising at least two inputs (8, 9, 10) for feeding radio noise voltages into the device (11, 56), and an active or passive electrical circuit for splitting the radio noise voltages into a common mode part (2) and at least two push-pull parts (3, 4, 5). Said device also comprises at least two star-connected elements (12, 13, 14, 76, 77, 78) that are respectively mounted between an input (8, 9, 10) and an electrical star point (21, 79), a resistive element mounted between the star point (21, 79) and a reference potential (7), and at least two active or passive voltage transmitters (12, 13, 14, 90, 91, 92) for transmitting the voltages occurring on the at least two star-connected elements (12, 13, 14, 76, 77, 78), caused by said push-pull parts (3, 4, 5).

Description

Vorrichtung zur Trennung der Fünkstörspannungen dreiphasiger Strom rieht ersysteme in eine Gleichtakt- und Gegentaktkomponente Device for separating the five-phase interference voltages of three-phase current connects systems into a common-mode and a push-pull component
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trennung der Funk- störspannung dreiphasiger elektrischer Systeme, insbesondere dreiphasiger Stromrichtersysteme, in einen Gleichtakt- und einen Gegentaktanteil. Mit einer solchen Vorrichtung wird ein gezieltes Design der für die Störungsunterdrückung vorzusehenden Rlterkomponenten möglich.The invention relates to a device for separating the radio interference voltage of three-phase electrical systems, in particular three-phase converter systems, into a common-mode and a push-pull component. With such a device, a targeted design of the filter components to be provided for interference suppression is possible.
Stand der TechnikState of the art
Gemässdem Stand der Technik wird für die normgerechte Messung der leitungsgebunden Fünkstörspannungen eines gespeisten dreiphasigen Stromrichtersystemseine Netznachbildung in die Zuleitungen gelegt. Im Allgemeinen wird die Netznachbildung nur in die drei Phasen- leit'er (d.h. ohne Bezug auf den Mittelpunktsleiter) gelegt. Der Zweck der Netznachbildung ist einerseitsfür den Prüfling im Messfrequenzbereich, welcher typischerweise zwischen 150 kHz und 30 Mhz liegt, in jeder Phase den genormten Netzimpedanzverlauf sicherzustellen und andererseits eine Trennung der netzf requenten, für die Energieübertragung massgeb liehen annungsanteile und der hochfrequenten Störanteile vorzunehmen.According to the state of the art, a network simulation is placed in the supply lines for the standardized measurement of the line-bound interference voltages of a fed three-phase converter system. In general, the network simulation is only placed in the three phase conductors (i.e. without reference to the center conductor). The purpose of the network simulation is, on the one hand, to ensure the standardized network impedance curve for the device under test in the measuring frequency range, which is typically between 150 kHz and 30 MHz, and on the other hand to separate the network components, the power components and the high-frequency interference components.
Die Funkstörspannung wird dabei in jeder Phase über einen Hochpass ausgekoppelt und als Spannungsabfall der Funkstörströme über einem Abschlusswiderstand gemessen. Der Abschlusswiderstand weist üblicherweise einen Wert von 50Ω auf und wird bei der gemessenen Phase durch den Eingangswiderstand des Funkstörmessempfängers und bei den übrigen Phasen durch explizite Abschlusswiderstände realisiert.The radio interference voltage is decoupled in each phase via a high pass and measured as a voltage drop in the radio interference currents via a terminating resistor. The terminating resistor usually has a value of 50Ω and is realized in the measured phase by the input resistance of the radio interference measurement receiver and in the other phases by explicit terminating resistors.
Der Messwert liefert aber allerdings keine Aussage über die Störursache. Grundsätzlich treten bei leistungselektronischen Schaltungen Gleichtakt- und Gegentaktstörspannungen auf, welche unterschiedliche Rltermassnahmen erfordern, um den Störpegel unter einen (zum Beispiel in Funkstörnormen vorgegebenen) Grenzwert zu drücken. Im Stand der Technik ist aber nur die Summe beider Störspannungen messbar, wasdie Entstörung massgeblich erschwert. Eswird also letztlich unter Umständen ein höherer Rlteraufwand aisunbedingt notwendig vorgesehen, was zu erhöhten Kosten deszu entstörenden Systemsführt.However, the measured value does not provide any information about the cause of the fault. Fundamentally, common mode and push-pull interference voltages occur in power electronic circuits, which require different filtering measures in order to keep the interference level below a limit value (for example specified in radio interference standards). In the prior art, however, only the sum of the two interference voltages can be measured, which makes the interference considerably more difficult. In the end, it may be necessary to provide a higher repair effort, which leads to increased costs of the system to be cleared.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Ein Ziel der Erfindung ist also, eine Vorrichtung vorzuschlagen, welche eine Aufspaltung der Funkstörspannung der drei Phasen eines Strom rieht ersystems in eine Gleichtaktkomponente und drei Gegentaktkomponenten erlaubt, womit dann eine gezielte Entstörung, d.h. ein für Gleich- und Gegentaktkomponenten getrennter RIterentwurf vorgenommen werden kann.An aim of the invention is therefore to propose a device which allows the radio interference voltage of the three phases of a current system to be split into a common mode component and three push-pull components, with which a targeted interference suppression, i.e. a separate design for common and push-pull components can be made.
Diese Ziele werden durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs erreicht, wobei weitere Ausführungsformen den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen sind. Erreicht werden diese Ziele insbesondere durch eine Vorrichtung zur Aufspaltung von Fünkstörspannungen eines mehrphasigen elektrischen Systems in einen Gleichtaktanteil und Gegentaktanteile, mit mindestens zwei Eingängen zur Einspeisung von Fünkstörspannungen in die Vorrichtung und einer aktiven oder passiven elektrischen Schaltung zur Aufspal- tung der Fünkstörspannungen in einen Gleichtaktanteil und mindestens zwei Gegentaktanteile mit: - mindestenszwei sterngeschalteten Elementen, welche je zwischen einem Eingang und einem elektrischen Sternpunkt geschaltet and, - einem resistiven Element, welcheszwischen dem Sternpunkt und einem Bezugspotential geschaltet ist, - mindestenszwei aktiven oder passiven S annungsübertragern zur Übertragung der über den sterngeschalteten Elementen auftretenden Spannungen, welche durch die Gegentaktanteile verursacht sind.These goals are achieved by a device with the features of the independent claim, further embodiments being given in the dependent claims. These goals are achieved in particular by a device for splitting five-phase interference voltages of a multi-phase electrical system into a common mode component and push-pull components, with at least two inputs for feeding five-phase interference voltages into the device and an active or passive electrical circuit for splitting the five-phase interference voltages into a common mode component and at least two push-pull components with: - at least two star-connected elements, each connected between an input and an electrical star point, - a resistive element, which is connected between the star point and a reference potential, - At least two active or passive voice transmitters for transmitting the voltages occurring across the star-connected elements, which are caused by the push-pull components.
Grundgedanke der Erfindung ist, die für die Ermittlung der Gleichtakt- und der Gegentaktkomponenten der Fünkstörspannung heranzuziehenden mathematischen Beziehungen durch eine passive oder aktive elektronische Schaltung nachzubilden. Vorzugsweise stellt ausserdem die elektronische Schaltung für jeden Phaseneingang den benötigten Abschlusswiderstand von beispielsweise 50Ω sicher. Werden zum Beispiel die von einen konventionellen Messsystem erfassten Gesamtfunkstörspannungen der Phasen R, S, T eines dreiphasigen elektrischen Systems mit uR, ua uτ bezeichnet, dann berechnet sich die Gleichtaktkomponente über
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Die Gegentaktkomponente ist dann zum Beispiel für Phase R über UDM,R=UR-UCM ZU ermitteln. Die Stör- Spannungen UR, ua uτ können also durch eine Sternschaltung von drei Spannungsquellen, die die gleichtaktfreien Komponenten UDM,R, uDrvι,sund UDM.T darstellen und eine Gleichtaktspannungsquelle UC , die zwischen dem Sternpunkt dieser drei annungsquellen und dem Bezugspotential liegt, repräsentiert werden. An jede der noch freien Klemmen der StörspannungsquellenThe basic idea of the invention is to emulate the mathematical relationships to be used for the determination of the common mode and the differential mode components of the five-interference voltage by means of a passive or active electronic circuit. In addition, the electronic circuit preferably ensures the required terminating resistance of, for example, 50Ω for each phase input. If, for example, the total radio interference voltages of phases R, S, T of a three-phase electrical system detected by a conventional measuring system are referred to as u R , u a u τ , then the common mode component is calculated
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The push-pull component is then to be determined, for example, for phase R via UDM, R = UR-UCM. The interference voltages U R , u a u τ can thus by a star connection of three voltage sources, which represent the common mode components U DM, R , u D rvι, and UDM.T and a common mode voltage source U C , which is between the star point of these three sources and the reference potential, are represented. To each of the free terminals of the interference voltage sources
UDM.R, UD ,sund uDM,τwird gemäss einer Ausführungsform der Erfindung der Anfang der Primärwicklung eines Übertragers gelegt, während die Enden der Primärwicklungen in einem Sternpunkt verbunden werden, welcher über einen Widerstand mit dem Bezugspotential verbunden ist. Aus weiter unten erklärten Gründen ist der Ohmwert des Widerstandes beispielsweise gleich ein Drittel desOhmwertseinesüblichen und/oder normgerechten Abschlusswiderstands. Vorzugsweise sind die Übertrager für alle Phasen gleich. Se weisen je eine Sekundärwicklung und zum Beispiel ein Übersetzungsverhältnisvon 1 :1 in Form verdrillter Primär- und Sekundärleiter auf. Die Sekundärwicklungen der Übertrager s'nd gleichsinnig in Reihe geschaltet, d.h. der Anfang der Sekundärwicklung des Übertragerseiner Phase wird jeweilsan das Ende der Sekundärwicklung des Übertragerseiner nächsten Phase geführt. Zwischen Anfang und Ende jeder Sekundärwicklung wird ausserdem ein Abschlusswiderstand gelegt.U D M. R , U D , sund u DM , τ, according to one embodiment of the invention, the start of the primary winding of a transformer is placed, while the ends of the primary windings are connected in a star point, which is connected to the reference potential via a resistor. For reasons explained below, the ohmic value of the resistor is, for example, equal to one third of the ohmic value of a customary and / or standard terminating resistor. The transformers are preferably the same for all phases. They each have a secondary winding and, for example, a ratio of 1: 1 in the form of twisted primary and secondary conductors. The secondary windings of the transformers s' nd the same direction are connected in series, that is the beginning of the secondary winding of the Übertragerseiner phase is respectively at the end of the secondary winding of the transmitter to the next phase. A terminating resistor is also placed between the start and end of each secondary winding.
Für Gleichtakt störströme, welche durch UCM getrieben sind und in allen Phasen den gleichen Betrag und die gleiche Richtung aufweisen, stellen die Übertrager einen Kurzschlussdar, weil durch die Serien Schaltung der Sekundärwicklungen ein Durchflutungsausgleich möglich ist. Über dem Widerstand, der zwischen dem Sternpunkt und dem Bezugspotential liegt, tritt somit eine durch die Gleichtaktstörströme verursachte Spannung auf, welche die Gleichtaktstörspannung völlig charakterisiert und welche dort gemessen werden kann. Ist der Ohmwert des Widerstandes zwischen dem Sternpunkt und dem Erdpotential gleich ein Drittel des Ohmwerts der Abschlusswiderstände, dann ist die über dem Widerstand auftretende Spannung direkt gleich der zu messenden Gleichtaktstörspannung UC -For common-mode interference currents, which are driven by U C M and have the same amount and the same direction in all phases, the transformers represent a short circuit, because the series connection of the secondary windings enables a flood compensation. A voltage caused by the common mode interference currents thus occurs across the resistance which lies between the star point and the reference potential, which voltage fully characterizes the common mode interference voltage and which can be measured there. If the ohmic value of the resistance between the star point and the earth potential is equal to one third of the ohmic value of the terminating resistors, then the voltage occurring across the resistor is directly equal to the common mode interference voltage U C - to be measured
Andererseits kommt zwischen den Anfang der Primärwicklung jedes Übertragersund dem Übertragersternpunkt jeweilsdie Gegentakt- spannung der jeweiligen Phase zu liegen. Diese Gegentaktspannung wird also auf die Sekundärseite des jeweiligen Übertragers übersetzt. Über den Abschlusswiderständen treten somit f-pannungen auf, welche durch die Gegentaktkomponenten der Störspannung verursacht werden, und die ummittelbar erfasst werden können. Wenn die Übertrager ein Übersetzungsverhältnis von 1 :1 und die Abschlusswiderstände den erwünschten Ohmwert aufweisen, dann sind die an den jeweiligen Abschlusswiderständen auftretenden Spannungen direkt gleich den zu messenden Gegen- taktstörspannungen U M,R, uDM,sund UD ,T- Bei der Messung einer Gegentaktstörspannung wird zum Beispiel der Abschlusswiderstand der entsprechenden Sekundärwicklung durch den Eingangswiderstand des Fünkstörmessempfängers ersetzt, welcher üblicherweise einseitig mit dem Bezugspotential verbunden ist. Die entsprechende Umschaltvorrichtung ist einfach realisierbar und soll daher hier nicht weiter beschrieben werden. Um einen Bnf lussder relativ hohen Koppelkapazitäten beider Wicklungen des Übertragers zu unterbinden, welche durch die bifilare Wicklung von Primär- und Sekundärwicklung verursacht sind, wird vorzugsweise zwischen der Sekundärwicklung jedes Übertragers und der zugehörigen Serienverbindung bzw. dem zugehörigen Abschlusswiderstand eine Gleichtaktinduktivität eingefügt, welche aufgrund ihrer hohen Impedanz für kapazitive Störströme einen Bnf lussder Gleichtaktspannung auf die Gegentaktspannungsmessung unterbindet.On the other hand, the push-pull voltage of the respective phase comes to lie between the start of the primary winding of each transformer and the transformer star point. This push-pull voltage is therefore translated to the secondary side of the respective transformer. F-voltages thus occur across the terminating resistors, which are caused by the push-pull components of the interference voltage and which can be detected directly. If the transformers have a transmission ratio of 1: 1 and the terminating resistors have the desired ohmic value, then the voltages occurring at the respective terminating resistors are directly equal to the push-pull interference voltages UM, R, u D M, sund and U D , T - Bei der Measurement of a push-pull interference voltage, for example, the terminating resistor of the corresponding secondary winding is replaced by the input resistance of the pentagonal measuring receiver, which is usually connected on one side to the reference potential. The corresponding switchover device is simple to implement and will therefore not be described further here. In order to prevent the relatively high coupling capacities of both windings of the transformer from flowing through the bifilar winding of the primary and secondary windings are caused, a common mode inductance is preferably inserted between the secondary winding of each transformer and the associated series connection or the associated terminating resistor, which, due to its high impedance for capacitive interference currents, prevents a Bnf flow of the common mode voltage to the push-pull voltage measurement.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden die Gleichtaktkomponente und die Gegentaktkomponente der Fünkstörspannungen mit einer aktiven Schaltung gebildet. Hierbei wird zum Beispiel der Fünkstörspannungsabgriff jeder Phase über einen Abschluss- widerstand mit Bezugspotential verbunden und an den Bngang eines Puff erverstärkers mit beispielsweise einer Verstärkung v=1 (^Dannungs- folger) gelegt. Die Ausgänge der Pufferverstärker werden an eine Sternschaltung von Widerständen verbunden, deren Sternpunkt über einen weiteren Widerstand mit Bezugspotential verbunden wird. Über dem mit Bezugspotential verbundenen Widerstand tritt damit eine Spannung auf, welche durch die Gleichtaktspannung Ucwi verursacht wird und diese völlig charakterisiert. Vorzugsweise weisen alle sterngeschalteten Widerstände den gleichen Ohmwert auf, während der zwischen dem Sternpunkt und dem Bezugspotential liegende Widerstand ein Drittel dieses Ohmwerts aufweist. Da die drei sterngeschalteten Widerstände für die Gleichtaktkomponente der Störspannung in Parallelschaltung wirksam sind, stellen sie dann einen resultierenden Widerstand dar mit dem gleichem Ohmwert wie der Widerstand, welcher zwischen dem Sternpunkt und dem Bezugspotential liegt. Über diesem Widerstand tritt somit die halbe Gleichtakt- Spannung UC 2 auf. Der Sternpunkt kann somit gegebenenfallswieder unter Zwischenschaltung einesSbannungspuffersfür eine Erfassung der , Gleichtaktstörkomponente herangezogen werden.In another embodiment of the invention, the common mode component and the push-pull component of the five-phase interference voltages are formed with an active circuit. Here, for example, the perturbation voltage tap of each phase is connected to the reference potential via a terminating resistor and connected to the output of a buffer amplifier with, for example, a gain v = 1 (^ Then followers). The outputs of the buffer amplifiers are connected to a star connection of resistors, the star point of which is connected to the reference potential via a further resistor. A voltage occurs across the resistor connected to the reference potential, which voltage is caused by the common-mode voltage Ucwi and fully characterizes it. All of the star-connected resistors preferably have the same ohmic value, while the resistance lying between the star point and the reference potential has a third of this ohmic value. Since the three star-connected resistors are effective for the common-mode component of the interference voltage in parallel, they then represent a resulting resistance with the same ohmic value as the resistance which lies between the star point and the reference potential. Half of the common mode voltage U C 2 thus occurs across this resistor. The star point can thus optionally be used again with the interposition of a voltage buffer for detecting the common mode interference component.
Die Gegentaktkomponente, welche in jeder Phase zwischen dem Fünkstörspannungsabgriff und dem Sternpunkt auftritt, wird zum Beispiel durch einen invertierenden Operationsverstärker erfasst, dessen positiver Bngang mit dem Sternpunkt verbunden ist und dessen negativer Bngang über einen Widerstand mit dem entsprechenden Fünkstörspannungsabgriff und über einen Rückkopplungswiderstand mit dem Verstärkerausgang verbunden ist. Der Verstärker bildet dann zum Beispiel für Phase Reine Ausgangsspannung welche die Gegentaktkomponente uDM,R Ϊm Snne der Fünkstörmessung vollständig charakterisiert, da nur das Amplitudenspektrum, nicht jedoch das Phasenspektrum für eine Bewertung herange- zogen wird.The push-pull component, which occurs in each phase between the five-point interference tap and the star point, is detected, for example, by an inverting operational amplifier, the positive path of which is connected to the star point and the negative point of which is connected via a resistor to the corresponding five-point voltage tap and via a feedback resistor to the amplifier output connected is. The amplifier then forms, for example, for phase pure output voltage which fully characterizes the push-pull component u DM, R Ϊm Snne of the pentagonal measurement, since only the amplitude spectrum, but not the phase spectrum, is used for an evaluation.
In einer Variante der aktiven Schaltung wird auf die Pufferverstärker verzichtet, welche den Fünkstörspannungsabgriff en nachgeordnet sind. Gemässdieser Variante wird jeder Abschlusswiderstand durch einen Spannungsteiler (zum Beispiel mit Teilerverhältnis 10:1) ersetzt. Die Stern- Schaltung der drei gleichen Widerstände und die Widerstände der invertierenden Verstärker werden dann an die Abgriffe der Spannungsleiter der Phasen gelegt. Anstelle der eigentlichen Fünkstörspannungen werden Sgnale gemessen, welche zum Beispiel um einen Faktor 10 verringert wurden. Das Messergebnis ist dann um 20dB anzuheben, um die tatsäch- liehen Störspannungspegel zu erhalten. Diese Anhebung ist bei modernen Rjnkstörmessempfängem über Bedienmenüs üblicherweise möglich und soll daher hier nicht weiter ausgeführt werden.In a variant of the active circuit, the buffer amplifiers are dispensed with, which are arranged downstream of the interference voltage taps. According to this variant, each terminating resistor is replaced by a voltage divider (for example with a divider ratio of 10: 1). The star connection of the three identical resistors and the resistors of the inverting amplifiers are then connected to the taps of the voltage conductors of the phases. Instead of the actual five-interference voltages, signals are measured, which have been reduced by a factor of 10, for example. The measurement result must then be raised by 20dB in order to obtain the actual interference voltage level. This increase is usually possible in modern radio interference receivers via operating menus and should therefore not be discussed further here.
Unter Vernachlässigung des Bnflussesder Bngangswiderstände der invertierenden Verstärker und der sterngeschalteten Widerstände wären für die annungsteilung Widerstände 9/10R und 1/10R einzusetzen um nach wie vor einen Gesamtwiderstand Rder Teilerkette bzw. einen Abschlusswiderstand Rder Fünkstörabgriffe sicherzustellen. Tatsächlich wird abhängig von den Ohmwerten der jeweiligen Widerstände eine geringfügige Verkopplung der Phasen gegeben sein, bzw. eine Abweichung des Abschlusswiderstandes auftreten, welche jedoch im Allgemeinen von . geringer Bedeutung ist, da die Messwerte ja vorrangig der Ermittlung der Störursache dienen und nicht für die Beurteilung der Bnhaltung einer Vorschrift herangezogen werden. Aisweiterer Vorteil einer eingangs- seitigen Abschwächung ist anzuführen, dass dadurch eine Übersteuerung der Verstärker hoher Bandbreite, welche im Allgemeinen einen relativ geringen Aussteuerbereich aufweisen, unterbunden wird. Kurze Beschreibung der RgurenNeglecting the influence of the transition resistances of the inverting amplifiers and the star-connected resistors, resistors 9 / 10R and 1 / 10R would have to be used for the division of the division in order to ensure a total resistance R of the divider chain or a terminating resistor R of five-point taps. In fact, depending on the ohmic values of the respective resistors, there will be a slight coupling of the phases, or a deviation of the terminating resistor will occur, which, however, generally depends on. is of little importance, since the measured values are primarily used to determine the cause of the fault and are not used to assess the maintenance of a regulation. Another advantage of an attenuation on the input side is that it prevents overloading of the amplifiers of high bandwidth, which generally have a relatively small modulation range. Brief description of the regions
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Rguren näher erläutert, dabei zeigen:The invention is explained in more detail with the aid of the accompanying figures.
Rg. 1 eine Vorrichtung zur Trennung der Fünkstörspannungen in einen Gleich- und Gegentaktanteile mit einer passiven Schaltung,1 shows a device for separating the five-phase interference voltages into a common-mode and a push-pull component with a passive circuit,
Rg.2 eine Vorrichtung zur Trennung der Fünkstörspannungen in einen Gleich- und Gegentaktanteile mit einer aktiven Schaltung.Rg.2 a device for separating the five interference voltages into a common and differential mode components with an active circuit.
Wege zur Ausführung der ErfindungWays of Carrying Out the Invention
In einer Ausführungsform der Erfindung, welche in Rg. 1 darge- stellt ist, umfasst die Vorrichtung 11 der Erfindung eine passive elektronische Schaltung zur Aufspaltung in einer Gleichtaktkomponente und drei Gegentaktkomponenten der Fünkstörspannungen, welche durch ein nicht dargestelltesdreiphasigeselektrischesSystem erzeugt werden. Dasdrei- phaäge elektrische System weist in diesem Beispiel keinen Mittelpunkt- leiter auf, entweder weil er nicht geführt wird, oder weil er überhaupt nicht verfügbar ist.In one embodiment of the invention, which is shown in Rg. 1, the device 11 of the invention comprises a passive electronic circuit for splitting into a common mode component and three push-pull components of the five-interference voltages, which are generated by a three-phase electrical system, not shown. In this example, the three-phase electrical system has no center conductor, either because it is not guided or because it is not available at all.
Das nicht dargestellte dreiphasige elektrische System, dessen Fünkstörspannungen aufgespaltet und gemessen werden, ist zum Beispiel ein gespeistes Dreiphasen-Stromrichtersystem, welches mit einer Netz- nachbildung kombiniert ist. Die Netznachbildung wird in die Zuleitungen des Stromrichtersystems gelegt, um eine Trennung der netzfrequenten, für die Energieübertragung massgeblichen annungsanteile und der hochfrequenten Störanteile vorzunehmen. Für jede Phase werden dann nur die hochfrequenten Störanteile über die Fünkstörspannungsabgriffe 8, 9, 10 an die Vorrichtung 11 der Erfindung zugeführt, in welcher sie erfindungs- gemässin Gleichtakt- und Gegentaktkomponenten aufspaltet werden.The three-phase electrical system (not shown), the five-phase interference voltages of which are split up and measured, is, for example, a three-phase power converter system which is combined with a network simulation. The network replica is placed in the supply lines of the converter system in order to separate the network-frequency input components, which are decisive for energy transmission, and the high-frequency interference components. For each phase, only the high-frequency interference components are then fed to the device 11 of the invention via the interference voltage taps 8, 9, 10, in which, according to the invention, they are split into common-mode and push-pull components.
In Rg. 1 sind die zu messenden Fünkstörspannungen durch Ersatzspannungsquellen 1 dargestellt, wobei eine Aufteilung in eine Gleich- taktkomponente und Gegentaktkomponenten vorgenommen wird. Die Gegentaktspannungsquellen 3, 4, 5 and in Stern geschaltet, während die Gleichtaktspannungsquelle 2 vom Sternpunkt 6 gegen Bezugspotential 7 gelegt wird. Die dem Sternpunkt 6 abgewandten Klemmen 8, 9, 10 der Gleichtaktspannungsquellen 3, 4, 5 repräsentieren hierbei beispielsweise die üblichen Fünkstörmessausgänge der dreiphasigen Netznachbildung, welche üblicherweise mit Abschlusswiderständen von zum Beispiel 50Ω gegen Bezugspotential 7 abzusch Messen sind.Rg. 1 shows the five-point interference voltages to be measured by equivalent voltage sources 1, with a division into a DC clock component and push-pull components is made. The push-pull voltage sources 3, 4, 5 and connected in star, while the common-mode voltage source 2 is placed from the neutral point 6 against the reference potential 7. The terminals 8, 9, 10 of the common mode voltage sources 3, 4, 5 facing away from the star point 6 represent, for example, the usual five-star measuring outputs of the three-phase network simulation, which are usually to be measured with terminating resistances of, for example, 50Ω against reference potential 7.
Die mit der Referenz 1 bezeichnete Ersatzschaltung ist also nur eine prinzipielle Darstellung der zu messenden Störspannungen. Andere Modelle, die hier nicht weiter diskutiert werden, wären aber zur Darstellung dieser Störungen auch noch möglich. Diese Ersatzschaltung zeigt aber, dassan den Fünkstörspannungsabgriffen 8, 9, 10, welche auch den Bngangsklemmen der Vorrichtung der Erfindung entsprechen, vorzugs- weise nur die sich auf den entsprechenden Phasen verbreitenden Fünk- störungen geführt werden. Wie oben schon erwähnt, wird die Isolierung der Störungen für jede Phase beispielsweise in einer nicht dargestellten Netznachbildung durchgeführt.The equivalent circuit designated by reference 1 is therefore only a basic illustration of the interference voltages to be measured. Other models, which are not discussed further here, would also be possible to represent these disorders. This equivalent circuit shows, however, that at the perturbation voltage taps 8, 9, 10, which also correspond to the input terminals of the device of the invention, preferably only the perturbation disturbances spreading on the corresponding phases are carried out. As already mentioned above, the interference is isolated for each phase, for example in a network simulation, not shown.
Gemässder in Rg. 1 dargestellten Ausführungsform umfasst die passive Vorrichtung 11 der Erfindung drei Übertrager 12, 13, 14 mit vorzugsweise gleichen Primärwicklungen 15,16,17 und gleichen Sekundärwicklungen 18,19,20, welche beispielsweise ein Windungszahlverhältnis 1 :1 aufweisen.According to the embodiment shown in Rg. 1, the passive device 11 of the invention comprises three transformers 12, 13, 14 with preferably the same primary windings 15, 16, 17 and the same secondary windings 18, 19, 20, which have a 1: 1 ratio of turns, for example.
Die drei Übertrager 12, 13, 14 sind in einer Sternschaltung mit Sternpunkt 21 angeordnet. Der Wicklungsanfang 22 der Primärwicklung 15 von Übertrager 12 ist an den Fünkstörmessausgang 8 gelegt, der Wicklungsanfang 23 der Primärwicklung 16 von Übertrager 13 ist an den Fünkstörmessausgang 9 gelegt, und der Wicklungsanfang 24 der Primärwicklung 17 vom Übertrager 14 ist an den Fünkstörmessausgang 10 gelegt. Die Enden 25, 26, 27 der Primärwicklungen 15, 16, 17 and im Sternpunkt 21 verbunden, welcher über einen Widerstand 28 gegen Bezugspotential 7 gelegt ist. Die Sekundärwicklungen 18, 19, 20 der Übertrager 12, 13, 14 sind unter Zwischenschaltung von Gleichtaktinduktivitäten 29, 30, 31 mit vorzugsweise gleichen Abschlusswiderständen 41 , 42, 43 abgeschlossen. Die Gleichtaktinduktivitäten 29, 30, 31 and beispielsweise durch jeweilszwei Wicklungen 32, 33 und 34, 35 und 36, 37 gleichen Wicklungssinnsauf Magnetkernen 38, 39, 40 gebildet.The three transmitters 12, 13, 14 are arranged in a star connection with star point 21. The start of the winding 22 of the primary winding 15 of the transformer 12 is connected to the pentagonal measurement output 8, the start of the winding 23 of the primary winding 16 of the transformer 13 is connected to the pentagonal measurement output 9, and the start of the winding 24 of the primary winding 17 from the transformer 14 is connected to the pentagonal measurement output 10. The ends 25, 26, 27 of the primary windings 15, 16, 17 and connected in the star point 21, which is connected to the reference potential 7 via a resistor 28. The secondary windings 18, 19, 20 of the transformers 12, 13, 14 are terminated with the interposition of common mode inductors 29, 30, 31 with preferably the same terminating resistors 41, 42, 43. The common mode inductors 29, 30, 31 and formed, for example, by two windings 32, 33 and 34, 35 and 36, 37 of the same winding sense on magnetic cores 38, 39, 40.
Die über den Abschlusswiderständen 41 , 42, 43 auftretenden Spannungen werden Vorzeichen rieht ig in Serie geschaltet. Das Ende 45 vom Abschlusswiderstand 41, welches über die Teilwicklung 32 der Gleichtakt- induktivität 29 mit dem Anfang 44 der Sekundärwicklung 18 verbunden ist, ist somit mit dem Ende 47 vom Abschlusswiderstand 43 verbunden, welches über die Teilwicklung 37 der Gleichtaktinduktivität 31 mit dem Ende 46 der Sekundärwicklung 20 verbunden ist. Das Ende 49 vom Abschlusswiderstand 43, welches über die Teilwicklung 36 der Gleichtaktinduktivität 31 mit dem Anfang 48 der Sekundärwicklung 20 verbunden ist, ist mit dem Ende 51 vom Abschlusswiderstand 42 verbunden, welches über die Teilwicklung 35 der Gleichtaktinduktivität 30 mit dem Ende 50 der Sekundärwicklung 19 verbunden ist. Das Ende 53 vom Abschlusswiderstand 42, welches über die Teilwicklung 34 der Gleichtaktinduktivität 30 mit dem Anfang 52 der Sekundärwicklung 19 verbunden ist, ist mit dem Ende 55 vom Abschlusswiderstand 41 verbunden, welches über die Teilwicklung 33 der Gleichtaktinduktivität 29 mit dem Ende 54 der Sekundärwicklung 18 verbunden ist.The voltages occurring across the terminating resistors 41, 42, 43 are roughly connected in series. The end 45 of the terminating resistor 41, which is connected to the start 44 of the secondary winding 18 via the partial winding 32 of the common mode inductor 29, is thus connected to the end 47 of the terminating resistor 43, which is connected to the end 46 via the partial winding 37 of the common mode inductance 31 the secondary winding 20 is connected. The end 49 of the terminating resistor 43, which is connected to the start 48 of the secondary winding 20 via the partial winding 36 of the common mode inductance 31, is connected to the end 51 of the terminating resistor 42, which is connected to the end 50 of the secondary winding 19 via the partial winding 35 of the common mode inductance 30 connected is. The end 53 of the terminating resistor 42, which is connected to the start 52 of the secondary winding 19 via the partial winding 34 of the common mode inductor 30, is connected to the end 55 of the terminating resistor 41, which is connected to the end 54 of the secondary winding 18 via the partial winding 33 of the common mode inductance 29 connected is.
Über dem Widerstand 28 tritt damit eine Spannung auf, welche der Gleichtaktspannung ausder Gleichtaktspannungsquelle 2 entspricht und welche für Messzwecke abgegriffen werden kann. Da zwischen dem Sternpunkt 21 und dem Bezugspotential 7 die Gleichtaktkomponente der Störspannung liegt, tritt zwischen dem Fünkstörmessabgriff 8, 9 oder 10 einer Phase und dem Sternpunkt 21 die entsprechende Gegentaktkomponente der Störspannung auf, welche potentialfrei am zugehörigen Abschlusswiderstand 41 , 42, 43 abgegriffen werden kann.A voltage thus occurs across the resistor 28, which corresponds to the common mode voltage from the common mode voltage source 2 and which can be tapped for measurement purposes. Since the common mode component of the interference voltage lies between the star point 21 and the reference potential 7, the corresponding push-pull component of the interference voltage occurs between the pentagonal measuring tap 8, 9 or 10 and the star point 21, which can be tapped potential-free at the associated terminating resistor 41, 42, 43 ,
Vorteilhaft wird der Ohmwert des Widerstands 28 gleich 50Ω/3 und der Ohmwert der Abschlusswiderstände 41, 42, 43 der Sekundär- Wicklungen 18, 19, 20 der Übertrager 12, 13, 14 gleich 50Ω gewählt. Somit schliesst die Vorrichtung 11 die Fünkstörspannungsabgriffe δ, 9, 10 der Phasen wie für eine normgerechte Messung gefordert mit 50Ω gegen Bezugspotential ab. Somit and auch die am Sternpunkt 21 und über den Ab- schlusswiderstände abgreifbaren Spannungen sofort gleich die zu messenden Gleichtakt- und Gegentaktstörspannungen.The ohmic value of the resistor 28 is advantageously equal to 50Ω / 3 and the ohmic value of the terminating resistors 41, 42, 43 of the secondary Windings 18, 19, 20 of the transformers 12, 13, 14 selected equal to 50Ω. The device 11 thus terminates the interference voltage taps δ, 9, 10 of the phases as required for a standard-compliant measurement with 50Ω against the reference potential. Thus, the voltages that can be tapped at the star point 21 and via the terminating resistors immediately equal the common-mode and push-pull interference voltages to be measured.
Andere Ohmwerte sind für den Widerstand 28 und für die Abschlusswiderstände 41 , 42, 43 im Rahmen der Erfindung auch möglich. Die am Sternpunkt 21 und über den Abschlusswiderständen gemessenen Span- nungsamplituden müssen dann aber möglicherweise mathematisch überarbeitet werden, um den zum Beispiel normgemässzu messenden Störspannungsamplituden gleich zu sein. Ähnlicherweise sind Übertrager mit anderen Übersetzungsverhältnissen als 1 :1 im Rahmen der Erfindung einsetzbar, wobei dies möglicherweise auch weitere mathematische Bear- beitungen der gemessenen Spannungen zur Folge haben kann. Vorzugsweise sind aber die Übertrager und Abschlusswiderstände in allen Phasen gleich.Other ohmic values are also possible for the resistor 28 and for the terminating resistors 41, 42, 43 within the scope of the invention. However, the voltage amplitudes measured at star point 21 and above the terminating resistors may then have to be mathematically revised in order to be the same as the interference voltage amplitudes to be measured, for example in accordance with standards. Similarly, transformers with transmission ratios other than 1: 1 can be used within the scope of the invention, this possibly also resulting in further mathematical processing of the measured voltages. However, the transformers and terminating resistors are preferably the same in all phases.
Wird eine Gegentaktkomponente gemessen, dann wird der Abschlusswiderstand 41 , 42 oder 43 die dazugehörige Sekundärwicklung 18, 19 oder 20 beispielsweise durch den Bngangswiderstand eines nicht dargestellten Fünkstöranalysators gebildet, welcher üblicherweise einseitig mit Bezugspotential 7 verbunden ist. Um eine hohe Bandbreite der Übertrager 12, 13, 14 zu erzielen, sind die Primär- und Sekundärwicklungen vorzugsweise magnetisch eng gekoppelt ausgeführt. Somit liegt eine hohe kapazitive Kopplung jeder Primär- mit der zugehörigen Sekundärwicklung vor. Zufolge der Gleichtaktkomponente 2 der Störspannung würden also kapazitive Stromanteile direkt oder über den zugehörigen Abschlusswiderstand 41 , 42, 43 der Sekundärwicklung 18, 19, 20 gegen Bezugspotential 7 abf liessen. Die Gleichtaktstörspannung würde also Bnf lussauf die Gegentaktstörspannungsmessung nehmen. Vorzugsweise wird dies durch die optionale Gleichtaktinduktivitäten 29, 30, 31 unterbunden, welche eine hohe Längsimpedanz darstellen und also kapazitive Ableitströme unterbinden. Andere Mittel können aber auch im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden, um die vorteilhafte aber optionale Unterbindung der kapazitiven Ableitströme auf den Sekundärseiten der Übertrager 12, 13, 14 zu erzielen.If a push-pull component is measured, the terminating resistor 41, 42 or 43 and the associated secondary winding 18, 19 or 20 are formed, for example, by the transition resistance of a perturbation disturbance analyzer, not shown, which is usually connected on one side to reference potential 7. In order to achieve a high bandwidth of the transmitters 12, 13, 14, the primary and secondary windings are preferably designed to be magnetically closely coupled. There is therefore a high capacitive coupling of each primary winding with the associated secondary winding. As a result of the common mode component 2 of the interference voltage, capacitive current components would be drained off directly or via the associated terminating resistor 41, 42, 43 of the secondary winding 18, 19, 20 against reference potential 7. The common mode interference voltage would therefore flow to the push-pull interference voltage measurement. This is preferably prevented by the optional common mode inductors 29, 30, 31, which represent a high series impedance and thus prevent capacitive leakage currents. Other means can also be used within the Invention can be used to achieve the advantageous but optional prevention of the capacitive leakage currents on the secondary sides of the transformers 12, 13, 14.
In Rg. 2 ist eine andere Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung zur Aufspaltung der Fünkstörspannungen einesdreiphaägen elektrischen Systemsin einen Gleichtaktanteil und Gegentaktanteile dargestellt. Gemässdieser Ausführungsform, ist die Vorrichtung der Erfindung eine aktive Vorrichtung 56.2 shows another embodiment of the device of the invention for splitting the interference voltages of a three-phase electrical system into a common-mode component and a push-pull component. According to this embodiment, the device of the invention is an active device 56.
Das bereitsin Verbindung mit Rg.1 beschriebene Ersatzschaltbild 1 der Fünkstörspannungen ist in Rg. 2 mit gleichen Bezugszeichen übernommen und wird daher nicht mehr im Detail beschrieben.The equivalent circuit diagram 1 of the five-point interference voltages already described in connection with Rg.1 is adopted in Rg. 2 with the same reference numerals and is therefore no longer described in detail.
Die Fünkstörmessabgriffe δ, 9, 10 werden über Verbindungsleitungen 57, 58, 59 an die freien Enden 60, 61 , 62 von Abschlusswiderständen 63, 64, 65 geführt, welche einseitig mit Bezugspotential 7 ver- bundenen sind. Vorzugsweise sind alle Abschlusswiderstände 63, 64, 65 gleich und weisen zum Beispiel einen Ohmwert von 50Ω auf.The pentagonal measuring taps δ, 9, 10 are led via connecting lines 57, 58, 59 to the free ends 60, 61, 62 of terminating resistors 63, 64, 65, which are connected on one side to reference potential 7. All terminating resistors 63, 64, 65 are preferably the same and have, for example, an ohmic value of 50Ω.
Die an den Abschlusswiderständen 63, 64, 65 auftretenden Fünkstörspannungen werden an die hochohmigen Bngänge 66, 67, 68 von annungsfolgern 69, 70, 71 mit hinreichend hoher Bandbreite geführt, womit an deren Ausgängen 72, 73, 74 die Spannungen der Fünkstörmess- abgriffe 8, 9, 10 niederohmig zu Verfügung stehen. Die Ausgänge 72, 73, 74 der Spannungsfolger 69, 70, 71 werden nun an eine Sternschaltung 75 von vorzugsweise gleichen Widerständen 76, 77,, 78 mit Sternpunkt 79 gelegt, wobei ein Widerstand 80 zwischen dem Sternpunkt 79 und dem Be- zugspotential 7 gelegt wird. Die Widerstände 76, 77, 78 weisen dabei vorteilhafterweise den dreifachen Ohmwert des Widerstandes 80 auf. Für die Gleichtaktstörspannung sind die sterngeschalteten Widerstände 76, 77, 78 in Parallelschaltung wirksam. 3e stellen also einen resultierenden Widerstand mit dem gleichen Ohmwert wie der Ohmwert des Widerstandes 80 dar. In jeder Phase wird der Ausgang 72, 73 oder 74 desSpannungs- folgers69, 70 oder 71 vorzugsweise an den Bngang einesSpannungs- inverters90, 91 oder 92 gelegt, welcher beispielsweise mittels Operationsverstärker 81 , 82 oder 83 und jeweilszwei gleichen Widerständen 84, 85; 86, 87 oder 88, 89 gebildet ist. Bn Pickkopplungsividerstand 84, 86 oder 88 liegt als negative Rückkopplung zwischen dem jeweiligen Ausgang 93, 94 oder 95 des Operationsverstärkers 81 , 82 oder 83, welcher auch den Ausgang des entsprechenden Spannungänverters90, 91 , 92 bildet, und dem dazugehörigen negativen Operationsverstärker-Engang 96, 97 oder 98. Von den negativen Bngängen 96, 97 oder 98 wird ein Widerstand 85, 87 oder 89 gegen den zugehörigen Bngang des annungsinverters90, 91 oder 92, also gegen den jeweiligen Ausgang 72, 73 oder 74 der Spannungs- folger 69, 70 oder 71 geschaltet. Die positiven Bngänge 99, 100, 101 aller Operationsverstärker 81 , 82, 83 werden mit dem Sternpunkt 79 verbunden. An den Ausgängen der Span nungänverter 90, 91 , 92 stehen alsoThe perturbation voltages occurring at the terminating resistors 63, 64, 65 are conducted to the high-impedance connections 66, 67, 68 by acceptors 69, 70, 71 with a sufficiently high bandwidth, so that the voltages of the pentagonal measuring taps 8 at their outputs 72, 73, 74 , 9, 10 are available with low resistance. The outputs 72, 73, 74 of the voltage followers 69, 70, 71 are now connected to a star circuit 75 of preferably identical resistors 76, 77, 78 with a star point 79, a resistor 80 being connected between the star point 79 and the reference potential 7 becomes. The resistors 76, 77, 78 advantageously have three times the ohmic value of the resistor 80. The star-connected resistors 76, 77, 78 are effective in parallel for the common-mode interference voltage. 3e thus represent a resulting resistor with the same ohmic value as the ohmic value of resistor 80. In each phase, the output 72, 73 or 74 of the voltage follower 69, 70 or 71 is preferably connected to the input of a voltage inverter 90, 91 or 92, which is connected, for example, by means of operational amplifiers 81, 82 or 83 and two identical resistors 84, 85; 86, 87 or 88, 89 is formed. A pickup coupling resistance 84, 86 or 88 is present as a negative feedback between the respective output 93, 94 or 95 of the operational amplifier 81, 82 or 83, which also forms the output of the corresponding voltage converter 90, 91, 92, and the associated negative operational amplifier input 96, 97 or 98. Of the negative outputs 96, 97 or 98, a resistor 85, 87 or 89 is connected to the associated output of the voltage inverter 90, 91 or 92, that is to say to the respective output 72, 73 or 74 of the voltage followers 69, 70 or 71 switched. The positive channels 99, 100, 101 of all operational amplifiers 81, 82, 83 are connected to the star point 79. At the outputs of the voltage converter 90, 91, 92 are thus
Spannungen zu Verfügung, welche von den Gegentaktanteilen 3, 4, 5 der an den Fünkstörmessabgriffen 8, 9, 10 gegenüber Bezugspotential 7 auftretenden Fünkstörspannungen abhängen. Wenn der Verstärkungsfaktor der Spannungsfolger 69, 70, 71 gleich einsist und die Widerstände 84, 85; 86, 87; 88, 89 alle den gleichen Ohmwert aufweisen, dann sind die Spannungen an den Ausgängen 93, 94, 95 der Spannungsinverter 90, 91 , 92 gleich der invertierten Werte der Gegentaktfunkstörspannungen auf den entsprechenden Phasen. Von Sternpunkt 79 gegenüber Bezugspotential kann ausserdem der halbe Wert der Gleichtaktkomponente 2 der Fünkstör- Spannungen der Phasen abgegriffen werden, weil die Parallelschaltung der Widerstände 76, 77, 78, welche für die Gleichtaktkomponente 2 wirksam ist, bei der oben beschriebenen Dimensionierung den gleichen Widerstandswert wie der in Serie gegen Bezugspotential 7 liegende Widerstand 80 aufweist. Andere Ohmwerte und Verstärkungsfaktoren sind im Rahmen der Erfindung für die Widerstände und Spannungsfolger der aktiven Schaltung auch möglich, wobei die am Sternpunkt 79 und an den Ausgängen 93, 94, 95 der Span nungänverter gemessenen J-pannungen möglicherweise dann eine weitere mathematische Bearbeitung brauchen, um den normgemässzu messenden Spannungen gleich zu sein.Voltages are available which depend on the push-pull components 3, 4, 5 of the five interference voltages occurring at the pentagonal measuring taps 8, 9, 10 with respect to reference potential 7. If the amplification factor of the voltage followers 69, 70, 71 is equal to one and the resistors 84, 85; 86, 87; 88, 89 all have the same ohmic value, then the voltages at the outputs 93, 94, 95 of the voltage inverters 90, 91, 92 are equal to the inverted values of the push-pull radio interference voltages on the corresponding phases. Half point of the common mode component 2 of the five-phase interference voltages of the phases can also be tapped from the star point 79 compared to the reference potential, because the parallel connection of the resistors 76, 77, 78, which is effective for the common mode component 2, in the dimensioning described above has the same resistance value as resistance 80 lying in series with reference potential 7. Other ohmic values and amplification factors are also possible within the scope of the invention for the resistors and voltage followers of the active circuit, the J voltages measured at the star point 79 and at the outputs 93, 94, 95 of the voltage converters may then need further mathematical processing to be equal to the voltages to be measured in accordance with the standard.
In einer nicht dargestellten Variante der aktiven Schaltung der Rg. 2, wird auf die Pufferverstärker 69, 70, 71 verzichtet. Gemässdieser Variante wird jeder Abschlusswiderstand 63, 64, 65 durch einen Spannungsteiler (zum Beispiel mit Teilerverhältnis 10:1) ersetzt. Die sterngeschalteten Widerstände 76, 77, 78 und die Bngangswiderstände 85, 87, 89 der Span- nungsinverter 90, 91 , 92 werden dann direkt an die Fünkstörmessabgriffe δ, 9, 10 gelegt. Anstelle der eigentlichen Fünkstörspannungen werden Sgnale gemessen, welche zum Beispiel durch die Spannungsteiler um einen Faktor 10 verringert wurden. Das Messergebnis ist dann um 20dB anzuheben, um den tatsächlichen Störspannungspegel zu erhalten. Diese Anhebung ist bei modernen Fünkstörmessempfängern über Bedienmenüs üblicherweise möglich und soll daher hier nicht weiter ausgeführt werden. Unter Vernachlässigung des Bnflussesder BngangswiderständeIn a variant of the active circuit of FIG. 2, not shown, the buffer amplifiers 69, 70, 71 are dispensed with. According to this variant, each terminating resistor 63, 64, 65 is replaced by a voltage divider (for example with a divider ratio of 10: 1). The star-connected resistors 76, 77, 78 and the transition resistors 85, 87, 89 of the voltage inverters 90, 91, 92 are then connected directly to the pentagonal measuring taps δ, 9, 10. Instead of the actual five-interference voltages, signals are measured, which have been reduced by a factor of 10, for example, by the voltage dividers. The measurement result must then be raised by 20dB in order to obtain the actual interference voltage level. This increase is usually possible in modern five-star test receivers via operating menus and should therefore not be discussed further here. Neglecting the influence of the transition resistances
85, 87, 89 der Spannunganverter 90, 91 , 92 und der sterngeschalteten Widerstände 76, 77, 78 wären für die Spannungsteilung Widerstände 9/1 OR und 1/1 OR einzusetzen um nach wie vor einen Gesamtwiderstand Rder Teilerkette bzw. einen Abschlusswiderstand Rder Fünkstörmessabgriffe 8, 9, 10 sicherzustellen. Tatsächlich wird abhängig von den Ohmwerten der jeweiligen Widerstände eine geringfügige Verkopplung der Phasen gegeben sein, bzw. eine Abweichung desAbschlusswiderstandes auftreten, welche jedoch im Allgemeinen von geringer Bedeutung ist, da die Messwerte ja vorrangig der Ermittlung der Störursache dienen und nicht für die Beurteilung der Bnhaltung einer Vorschrift herangezogen werden. Als weiterer Vorteil einer eingangsseitigen Abschwächung ist anzuführen, dass dadurch eine Übersteuerung der Verstärkung hoher Bandbreiten, welche im Allgemeinen einen relativ geringen Aussteuerbereich aufweisen, unterbunden wird. Das Prinzip der Vorrichtung gemässder Erfindung kann also wie folgt zusammengefasst werden. Die an den Bngängen 8, 9, 10 der Vorrichtung auftretenden Spannungen weisen einen Gleichtaktanteil 2 und Gegentaktanteile 3, 4, 5 auf. Die Bngänge δ, 9, 10 werden über passive und/oder aktive elektrische Bemente sterngeschaltet, wobei der Sternpunkt über ein reästives Bement 80, 28 mit einem Bezugspotential 7 (zum Beispiel mit der Erde) verbunden ist. Die zwischen dem Sternpunkt 21, 79 und dem Bezugspotential 7 liegende Spannung wird durch den Gleichtaktanteil 2 der Störspannung verursacht, während zwischen dem Sternpunkt 21 , 79 und den jeweiligen Bngängen 8, 9, 10 eine Spannung liegt, welche durch den entsprechenden Gegentaktanteil 3, 4 oder 5 verursacht wird. Durch Messung dieser Spannungen, können also der Gleichtaktanteil 2 und die Gegentaktanteile 3, 4, 5 der Fünkstörspannung einzeln bestimmt werden. Die elektrischen Bgen- schaften der Komponenten der Vorrichtung 11 , 56 werden vorzugsweise so gewählt, dassdie Amplitude der gemessenen Spannungen gleich sind wie der Wert der Gleich- und Gegentaktspannungen 2, 3, 4, 5. In weiteren Ausführungsformen, sind die gemessenen annungen proportional zu den Gleich- und Gegentaktspannungen 2, 3, 4, 5, wobei ae zum Beispiel ausser- halb der Vorrichtung 11 , 56 je mit einem vorbestimmten Faktor gewichtet werden, um den gewünschten Werten zu liefern. Vorzugsweise sind die Bgenschaften der elektrischen Komponenten auch so bestimmt, dassdie Störspannungsangriffe δ, 9, 10 mit dem gewünschten Abschlusswiderstandswert abgeschlossen werden, wenn die Vorrichtung der Erfindung mit den Störspannungsangriffe δ, 9, 10 elektrisch verbunden ist. Die Vorrichtung der Erfindung wird in den illustrierten Beispielen für ein dreiphaa'ges elektrisches System dargestellt. Die Vorrichtung der Erfindung kann aber auch für elektrische Systeme mit zwei, vier oder mehr Phasen ausgestaltet werden, wobei diese elektrischen Phasen insbesondere auch eine Nullphase umfassen können. Bne Vorrichtung mit zwei Bn- gangen kann somit zum Beispiel zur Aufspaltung der Störspannungen auf den Leitungen eines elektrischen Systems mit einer stromführenden Phase und einem Nulleiter eingesetzt werden. 85, 87, 89 of the voltage converters 90, 91, 92 and the star-connected resistors 76, 77, 78 would have to be used for the voltage division resistors 9/1 OR and 1/1 OR in order to still have a total resistance R of the divider chain or a terminating resistor R of the pentagonal measuring taps 8, 9, 10 ensure. In fact, depending on the ohmic values of the respective resistors, there will be a slight coupling of the phases, or a deviation of the terminating resistance will occur, which is, however, generally of little importance, since the measured values are primarily used to determine the cause of the fault and not to assess the maintenance a regulation. A further advantage of an attenuation on the input side is that this prevents overdriving of the amplification of high bandwidths, which generally have a relatively low modulation range. The principle of the device according to the invention can thus be summarized as follows. The voltages occurring at the gears 8, 9, 10 of the device have a common-mode component 2 and push-pull components 3, 4, 5. The transitions δ, 9, 10 are star-connected via passive and / or active electrical cements, the star point being connected to a reference potential 7 (for example to the earth) via a re-active cement 80, 28. The voltage lying between the star point 21, 79 and the reference potential 7 is caused by the common-mode component 2 of the interference voltage, while between the star point 21, 79 and the respective outputs 8, 9, 10 there is a voltage which is caused by the corresponding push-pull component 3, 4 or 5 is caused. By measuring these voltages, the common-mode component 2 and the push-pull components 3, 4, 5 of the five-interference voltage can be determined individually. The electrical properties of the components of the device 11, 56 are preferably selected such that the amplitude of the measured voltages are the same as the value of the common and push-pull voltages 2, 3, 4, 5. In further embodiments, the measured values are proportional to the common and push-pull voltages 2, 3, 4, 5, with ae, for example, being weighted outside the device 11, 56 by a predetermined factor in order to provide the desired values. The properties of the electrical components are preferably also determined such that the interference voltage attacks δ, 9, 10 are terminated with the desired terminating resistance value when the device of the invention is electrically connected to the interference voltage attacks δ, 9, 10. The apparatus of the invention is shown in the illustrated examples a dreiphaa 'ges electrical system. However, the device of the invention can also be designed for electrical systems with two, four or more phases, wherein these electrical phases can in particular also comprise a zero phase. A device with two steps can thus be used, for example, to split the interference voltages on the lines of an electrical system with a current-carrying phase and a neutral conductor.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung (11 , 56) zur Aufspaltung von Fünkstörspannungen eines mehrphasigen elektrischen Systemsin einen Gleichtaktanteil (2) und Gegentaktanteile (3, 4, 5), mit mindestenszwei Bngängen (δ, 9, 10) zur Bnspeisung von Fünkstörspannungen in die besagte Vorrichtung (11 , 56) und einer aktiven oder passiven elektrischen Schaltung zur Aufspaltung der besagten Fünkstörspannungen in einen Gleichtaktanteil (2) und mindestenszwei Gegentaktanteile (3, 4, 5) mit: - mindestenszwei sterngeschalteten Bementen (12, 13, 14, 76, 77, 73), welche je zwischen einem der besagten mindestenszwei BngängenDevice (11, 56) for splitting five-phase interference voltages of a multi-phase electrical system into a common-mode component (2) and push-pull components (3, 4, 5), with at least two gears (δ, 9, 10) for feeding five-phase interference voltages into said device ( 11, 56) and an active or passive electrical circuit for splitting the said interference voltages into a common-mode component (2) and at least two push-pull components (3, 4, 5) with: - at least two star-connected components (12, 13, 14, 76, 77, 73 ), each between one of the said at least two courses
(δ, 9, 10) und einem elektrischen Sternpunkt (21 , 79) geschaltet sind, - einem resistiven Bement, welches zwischen dem besagten Sternpunkt (21 , 79) und einem Bezugspotential (7) geschaltet ist, - mindestenszwei aktiven oder passiven Spannungs- Übertragern (12, 13, 14, 90, 91 , 92) zur Übertragung der Spannungen, welche über den besagten mindestenszwei sterngeschalteten Bementen (12, 13, 14, 76, 77, 7δ) auftreten und welche durch die besagten Gegentaktanteile (3, 4, 5) verursacht sind.(δ, 9, 10) and an electrical star point (21, 79) are connected, - a resistive cement which is connected between the said star point (21, 79) and a reference potential (7), - at least two active or passive voltage Transmitters (12, 13, 14, 90, 91, 92) for transferring the voltages which occur across said at least two star-connected elements (12, 13, 14, 76, 77, 7δ) and which are caused by said push-pull components (3, 4 , 5) are caused.
2. Vorrichtung (11 , 56) gemäss Anspruch 1 , wobei alle besagten mindestenszwei Bngänge (δ, 9, 10) mit einem gleichen resultierendenDevice (11, 56) according to claim 1, wherein all of said at least two passages (δ, 9, 10) have the same resultant
Ohmwert gegen Bezugspotential (7) abgeschlossen sind.Ohm value against reference potential (7) are completed.
3. Vorrichtung (11, 56) gemäss Anspruch 2, wobei alle besagten mindestenszwei Bngänge (δ, 9, 10) mit einem Ohmwert von fünfzig Ohms gegen Bezugspotential (7) abgeschlossen sind. Device (11, 56) according to claim 2, wherein all of said at least two steps (δ, 9, 10) are terminated with an ohmic value of fifty ohms against reference potential (7).
4. Vorrichtung (11) gemässeinem der Ansprüche 1 bis3, wobei die besagten mindestenszwei Spannungsübertrager (12, 13, 14) je eine Primärwicklung (15, 16, 17) und eine Sekundärwicklung (13, 19, 20) umfassen, wobei die besagte Primärwicklung (15, 16, 17) mit der besagten Sekundärwicklung (1δ, 19, 20) magnetisch gekoppelt ist. Device (11) according to any one of claims 1 to 3, wherein said at least two voltage transformers (12, 13, 14) each comprise a primary winding (15, 16, 17) and a secondary winding (13, 19, 20), said primary winding (15, 16, 17) is magnetically coupled to said secondary winding (1δ, 19, 20).
5. Vorrichtung (11) gemäss Anspruch 4, wobei die besagte5. The device (11) according to claim 4, wherein said
Primärwicklung (15, 16, 17) auf einer Seite mit einem der besagten mindestenszwei Bngängen (δ, 9, 10) und auf der anderen Seite mit dem besagten Sternpunkt (21) angeschlossen ist. Primary winding (15, 16, 17) is connected on one side to one of said at least two turns (δ, 9, 10) and on the other side to said star point (21).
6. Vorrichtung (11) gemäss einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die besagte Sekundärwicklung (1δ, 19, 20) mit einem Abschlusswiderstand (41 , 42, 43) abgeschlossen ist.6. Device (11) according to one of claims 4 or 5, wherein said secondary winding (1δ, 19, 20) is terminated with a terminating resistor (41, 42, 43).
7. Vorrichtung (11) gemäss Anspruch 6, wobei der besagte7. The device (11) according to claim 6, wherein said
Abschlusswiderstand (41 , 42, 43) einen Wert von fünfzig Ohmsaufweist. 3. Vorrichtung (11) gemäss einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die besagte Sekundärwicklung (1δ, 19, 20) mit einer Gleichtaktinduktivität (29, 30, 31) zur Unterbindung von kapazitiven Ableitströmen angeschlossen ist.Terminating resistor (41, 42, 43) has a value of fifty ohms. 3. Device (11) according to one of claims 4 to 7, wherein said secondary winding (1δ, 19, 20) is connected to a common mode inductance (29, 30, 31) for preventing capacitive leakage currents.
9. Vorrichtung (11) gemäss einem der Ansprüche 4 bis δ, wobei die besagten passiven Übertrager (12, 13, 14) einen Übertragungsfaktor von eins aufweisen.9. The device (11) according to one of claims 4 to δ, wherein said passive transmitters (12, 13, 14) have a transmission factor of one.
10. Vorrichtung (11) gemäss einem der Ansprüche 4 bis 9, welche drei Bngänge (δ, 9, 10), drei Gleichtaktinduktivitäten (29, 30, 31) und drei Übertrager (12, 13, 14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dassdie Übertrager (12,13,14) ein Windungszahlverhältnis 1 :1 und gleich ausgeführte Primärwicklungen (15,16,17) und gleich ausgeführte Sekundärwicklungen (16,19,20) aufweisen und der Wicklungsanfang (22) der Primärwicklung (15) von Übertrager (12) an den Bngang (δ), der Wicklungsanfang(23) der Primärwicklung (16) von Übertrager (13) an den Bngang (9) und der Wicklungsanfang (24) der Primärwicklung (17) von Übertrager (14) an den Bngang (10) gelegt wird und die Enden (25, 26, 27) der Primärwicklungen (15, 16, 17) in einem Sternpunkt (21) verbunden and, welcher über einen Widerstand (26) gegen Bezugspotential (7) gelegt ist und die Sekundärwicklungen (16, 19, 20) der Übertrager (12, 13, 14) unter Zwischenschaltung von Gleichtaktinduktivitäten (29, 30, 31), welche durch jeweilszwei Wicklungen (32, 33) und (34, 35) und (36, 37) gleichen Wicklungssinns auf Magnetkernen (33, 39, 40) gebildet werden, mit gleichen Widerstände (41 , 42, 43) abgeschlossen and und weitersdie an den Widerständen (41 , 42, 43) auftretenden Spannungen Vorzeichen richtig in Serie geschaltet werden, also das über die Teilwicklung (32) derDevice (11) according to one of claims 4 to 9, which has three outputs (δ, 9, 10), three common mode inductors (29, 30, 31) and three transmitters (12, 13, 14), characterized in that the Transformers (12, 13, 14) have a ratio of 1: 1 turns and primary windings (15, 16, 17) and secondary windings (16, 19, 20) of the same design and the beginning (22) of the primary winding (15) of the transformer ( 12) to the transition (δ), the start of the winding (23) of the primary winding (16) from the transformer (13) to the transition (9) and the start of the winding (24) of the primary winding (17) from the transformer (14) to the transition ( 10) and the ends (25, 26, 27) of the primary windings (15, 16, 17) are connected in a star point (21), which is connected to the reference potential (7) via a resistor (26) and the secondary windings ( 16, 19, 20) of the transformers (12, 13, 14) with the interposition of common mode inductors (29, 30, 31), which by H in each case two windings (32, 33) and (34, 35) and (36, 37) of the same winding sense are formed on magnetic cores (33, 39, 40), terminated with the same resistors (41, 42, 43) and and furthermore those on the resistors (41, 42, 43) occurring voltages are correctly connected in series, that is via the partial winding (32) of the
Gleichtaktinduktivität (29) mit dem Anfang (44) der Sekundärwicklung (1δ) verbundene Ende (45) von Widerstand (41) mit dem, über die Teilwicklung (37) der Gleichtaktinduktivität (31) mit dem Ende (46) der Sekundärwicklung (20) verbundene Ende (47) von Widerstand (43) verbunden ist, und weiters das über die Teilwicklung (36) derCommon mode inductor (29) with the beginning (44) of the secondary winding (1δ) connected end (45) of resistor (41) with the, via the partial winding (37) of the common mode inductance (31) with the end (46) of the secondary winding (20) connected end (47) of resistor (43), and further that via the partial winding (36) of the
Gleichtaktinduktivität (31) mit dem Anfang (46) der Sekundärwicklung (20) verbundene Ende (49) von Widerstand (43) mit dem, über die Teilwicklung (35) der Gleichtaktinduktivität (30) mit dem Ende (50) der Sekundärwicklung (19) verbundene Ende (51) von Widerstand (42) verbunden ist, und weiters das über die Teilwicklung (34) derCommon mode inductance (31) with the end (49) of resistor (43) connected to the start (46) of the secondary winding (20) with the end (50) of the common mode inductance (30) to the end (50) of the secondary winding (19) via the partial winding (35) connected end (51) of resistor (42), and further that via the partial winding (34)
Gleichtaktinduktivität (30) mit dem Anfang (52) der Sekundärwicklung (19) verbundene Ende (53) von Widerstand (42) an das über die Teilwicklung (33) der Gleichtaktinduktivität (29) mit dem Ende (54) der Sekundärwicklung (18) verbundene Ende (55) von Widerstand (41) gelegt wird und der Sternpunkt (21) den Gleichtaktausgang der Vorrichtung (11) darstellt, da die Gleichtaktkomponente (2) der Fünkstörspannungen (8, 9, 10) der Phasen am Sternpunkt (21) gegenüber Bezugspotential (28) auftritt, und die Gegentaktkomponenten (3, 4, 5) der Fünkstörspannungen (8, 9, 10) potentialfrei an den zugehörigen Abschlusswiderstände (41 , 42, 43) abgegriffen werden können, wobei der Ohmwert des Widerstandes (2δ) gleich 50Ω/3 und der Ohmwert der der Abschlusswiderstände (41, 42, 43) der Sekundärwicklungen (1δ, 19, 20) der Übertrager (12, 13, 14) gleich 50Ω gewählt wird, damit die Vorrichtung (11) die Bngänge (3, 9, 10) mit 50Ω gegen Bezugspotential (7) abschliesst. Common mode inductance (30) with the start (52) of the secondary winding (19) connected end (53) of resistor (42) to the part winding (33) of the common mode inductance (29) connected to the end (54) of the secondary winding (18) End (55) of resistor (41) is placed and the star point (21) represents the common mode output of the device (11), since the common mode component (2) of the five interference voltages (8, 9, 10) of the phases at the star point (21) with respect to reference potential (28) occurs, and the push-pull components (3, 4, 5) of the five-phase interference voltages (8, 9, 10) can be tapped potential-free at the associated terminating resistors (41, 42, 43), the ohmic value of the resistor (2δ) being 50Ω / 3 and the ohmic value of the terminating resistors (41, 42, 43) of the secondary windings (1δ, 19, 20) of the transformers (12, 13, 14) is selected to be 50Ω, so that the device (11) can control the outputs (3, 9 , 10) terminates with 50Ω against reference potential (7).
11. Vorrichtung (56) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die besagten mindestenszwei Span nungsübert rager Spannungänverter (90, 91 , 92) sind. 1 δDevice (56) according to any one of claims 1 to 3, wherein said at least two voltage-sensitive voltage converters (90, 91, 92). 1 δ
12. Vorrichtung (56) gemäss Anspruch 11 , wobei die besagten Span nungänverter (90, 91 , 92) zwischen einem der besagten mindestens zwei Bngängen (δ, 9, 10) dem besagten Sternpunkt (21) angeschlossen ist.12. The device (56) according to claim 11, wherein said voltage converter (90, 91, 92) is connected between one of said at least two gears (δ, 9, 10) to said star point (21).
13. Vorrichtung (56) gemässeinem der Ansprüche 11 oder 12, wobei jeder besagte der mindestenszwei Bngängen (δ, 9, 10) mit einemDevice (56) according to one of claims 11 or 12, each of said at least two gears (δ, 9, 10) having one
Abschlusswiderstand (63, 64, 65) und einem Pufferverstärker (69, 70, 71) abgeschlossen ist.Termination resistor (63, 64, 65) and a buffer amplifier (69, 70, 71) is completed.
14. Vorrichtung (56) gemäss Anspruch 13, wobei der besagte Abschlusswiderstand (63, 64, 65) einen Wert von fünfzig Ohmsaufweist. The device (56) according to claim 13, wherein said terminating resistor (63, 64, 65) has a value of fifty ohms.
15. Vorrichtung (56) gemässeinem der Ansprüche 13 oder 14, wobei der besagte Pufferverstärker (69, 70, 71) einen Verstärkungsfaktor von eins aufweist.Device (56) according to one of claims 13 or 14, wherein said buffer amplifier (69, 70, 71) has a gain factor of one.
16. Vorrichtung (56) gemässeinem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die besagten Spannungänverter (90, 91 , 92) auf der einen Seite mit einem Ausgang der besagten Pufferverstärker (69, 70, 71) angeschlossen änd.16. Device (56) according to one of claims 13 to 15, wherein said voltage converters (90, 91, 92) are connected on one side to an output of said buffer amplifiers (69, 70, 71).
17. Vorrichtung (56) gemässeinem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die besagten sterngeschalteten Bemente Widerstände (76, 77, 7δ) änd.17. Device (56) according to one of claims 11 to 16, wherein said star-connected cements change resistors (76, 77, 7δ).
1δ. Vorrichtung (56) gemäss Anspruch 17, wobei die besagten Spannungänverter (90, 91 , 92) je zu einem der besagten sterngeschalteten Widerstände (76, 77, 7δ) parallel angeschlossen änd1δ. Device (56) according to claim 17, wherein said voltage converters (90, 91, 92) each connected in parallel to one of said star-connected resistors (76, 77, 7δ)
19. Vorrichtung (56) gemässeinem der Ansprüche 11 bis l δ, welche Spannungsf olger (69, 70, 71) und Spannungänverter (90, 91 , 92) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dassdie Fünkstörspannungen (δ, 9, 10) über Verbindungäeitungen (57, 5δ, 59) an Anschlüsse (60, 61 , 62) von einseitig mit Bezugspotential (7) verbundenen gleichen Abschlusswideräänden (63, 64, 65) mit einem Widerstandswert von 50Ω geführt werden und weiters die Anschlüsse (60, 61 , 62) an die Bngänge (66, 67, 6δ) von annungsf olgern (69, 70, 71) geführt werden, und die Ausgänge (72, 73, 74) der Spannungäolger an eine Sternschaltung (75) von gleichen Widerständen (76, 77, 73) mit Sternpunkt (79) gelegt werden und weitersein Widerstand (δO) von Sternpunkt (79) ausgehend gegen Bezugspotential (7) geschaltet wird, wobei die Widerstände (76, 77, 7δ) den dreifachen Ohmwert des Widerstandes (60) aufweisen und weitersder Ausgang (72) oder (73) oder (74) des annungäolgers (69) oder (70) oder (71) an den Bngang von, mittels Operationsverstärkern (δ1) oder (δ2) oder (δ3) und jeweilszwei gleichen Widerständen (64, δ5) oder (δ6, δ7) oder (δδ, δ9) gebildeten Spannungänverters (90) oder (91) oder (92) gelegt wird, wobei jeweilsein Widerstand (δ4) oder (86) oder (8δ) als negative Rückkopplung zwischen den Ausgängen (93) oder (94) oder (95) der Operationsverstärker (δ1) oder (δ2) oder (δ3), welche gleichzeitig die Ausgänge der Jpannungänverter (90) oder (91) oder (92) bilden, und den zugehörigen negativen Operationsverstärkereingängen (96) oder (97) oder (96) liegen und von den negativen Bngängen (96) oder (97) oder (9δ) ein Widerstand (δ5) oder (δ7) oder (δ9) gegen den zugehörigen Bngang des annungänverters (90) oder (91) oder (92), also gegen den jeweiligen Ausgang (72) oder (73) oder (74) der Spannungäolger (69, 70, 71) geschaltet iä und die poätiven Bngänge (99, 100, 101) der19. Device (56) according to one of claims 11 to 1 δ, which has voltage followers (69, 70, 71) and voltage converters (90, 91, 92), characterized in that the interference voltages (δ, 9, 10) are connected via connecting lines ( 57, 5δ, 59) to connections (60, 61, 62) of identical terminating resistors (63, 64, 65) connected on one side to reference potential (7) with a resistance value of 50Ω and the connections (60, 61, 62) to the alleyways (66, 67, 6δ) by supporters (69, 70, 71) and the outputs (72, 73, 74) of the voltage feeders to a star connection (75) of equal resistors (76, 77, 73) with star point (79) and its resistor (δO) is switched from the star point (79) to the reference potential (7), the resistors (76, 77, 7δ) being three times the ohmic value of the resistor (60) and the output (72) or (73 ) or (74) of the adjuster (69) or (70) or (71) at the entrance of, by means of operational amplifiers (δ1) or (δ2) or (δ3) and two identical resistors (64, δ5) or (δ6, δ7) ) or (δδ, δ9) voltage converter (90) or (91) or (92), whereby a resistor (δ4) or (86) or (8δ) is used as a negative feedback between the outputs (93) or (94) or (95) the operational amplifiers (δ1) or (δ2) or (δ3), which simultaneously form the outputs of the voltage converters (90) or (91) or (92) en, and the associated negative operational amplifier inputs (96) or (97) or (96) and of the negative outputs (96) or (97) or (9δ) there is a resistance (δ5) or (δ7) or (δ9) against the Associated output of the converter (90) or (91) or (92), i.e. switched against the respective output (72) or (73) or (74) of the voltage outputs (69, 70, 71) and the positive outputs (99, 100, 101) of
Operationsverstärker (31 , δ2, δ3) mit dem Sternpunkt (79) verbunden werden, womit an den Ausgängen der Spannungänverter (90, 91 , 92) die invertierten Werte der Gegentaktanteile (3, 4, 5) der Fünkstörspannungen (δ, 9, 10) der Phasen zur Verfügung stehen und von Sternpunkt (79) gegenüber Bezugspotential (7) der halbe Wert der Gleichtaktkomponente (2) der Fünkäörspannungen der Phasen abgegriffen werden kann.Operational amplifiers (31, δ2, δ3) are connected to the star point (79), so that at the outputs of the voltage converters (90, 91, 92) the inverted values of the push-pull components (3, 4, 5) of the five-phase interference voltages (δ, 9, 10 ) of the phases are available and half the value of the common mode component (2) of the five core voltages of the phases can be tapped from the star point (79) compared to the reference potential (7).
20. Vorrichtung (56) gemäss Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dassdie Verbindungsleitungen (57, 5δ, 59) durch gleiche Wideräände ersetzt werden, und die Spannungäolger (69, 70, 71) weggelassen und durch Durchverbindungen ersetzt werden. Device (56) according to claim 19, characterized in that the connecting lines (57, 5δ, 59) are replaced by the same resistors, and the voltage supports (69, 70, 71) are omitted and replaced by through connections.
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DE10156198A1 (en) * 2000-12-07 2002-06-27 Danfoss Drives As Graasten Filters for avoiding mains interference in the form of electrical interference signals and method for operating a radio interference filter which is connected to an inverter

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