WO2007017392A1 - Electrical circuit arrangement - Google Patents

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WO2007017392A1
WO2007017392A1 PCT/EP2006/064712 EP2006064712W WO2007017392A1 WO 2007017392 A1 WO2007017392 A1 WO 2007017392A1 EP 2006064712 W EP2006064712 W EP 2006064712W WO 2007017392 A1 WO2007017392 A1 WO 2007017392A1
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circuit arrangement
electrical circuit
electrical
voltage source
voltage
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PCT/EP2006/064712
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Inventor
Hans-Dieter Heining
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P31/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors not provided for in groups H02P1/00 - H02P5/00, H02P7/00 or H02P21/00 - H02P29/00

Definitions

  • the invention relates to an electrical circuit arrangement comprising at least a choke coil, the choke coil is depending ⁇ wells connected in series to a part of the electrical circuit arrangement.
  • Electrical circuit arrangements for the power supply of electrical machines usually include inductors in order to equalize the current flowing through them or to reduce harmonics in the stream or to reduce network perturbations.
  • the choke coils are usually switched directly after the voltage source. They are followed by rectifiers, which convert the AC voltage into a DC voltage, which is led in a voltage intermediate circuit. While an inverter is fed by Zvi ⁇ intermediate circuit, which supplies an electric machine with power.
  • Electric machines are used in many technical fields. For AC-powered electrical machines, a distinction must be made between AC machines and three-phase machines. Three-phase machines can be divided into three-phase synchronous machines and three-phase asynchronous machines.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide an elekt ⁇ cal circuit arrangement with at least one choke coil and a fan motor, are saved in the cost.
  • the choke coil is part of an electric machine, wherein the electric machine has a stator and a rotatably mounted rotor and wherein the choke coil is mounted either in the stator or on the rotor and thus to the torque in the electric machine contributes.
  • a further advantageous embodiment results when the electric machine is a synchronous motor, asynchronous motor or reluctance motor and is used as a fan motor for the electrical circuit arrangement to cool them. That is, different types of motors can be used to use coils in the corresponding motor as inductors. Since an electrical circuit produces waste heat, it is therefore advantageous to watch a fan motor before ⁇ whose motor coils are also used as inductors. Furthermore, the fan motor can also be assigned to at least one further electrical machine in order to cool it.
  • a further advantageous Ausgestal ⁇ tung obtained when the circuit arrangement in a further electrical machine is installed and the fan motor is provided to cool the circuit arrangement and / or the WEI direct electrical machines.
  • the inductors are advantageously used to smooth the current flowing through them.
  • the voltage source is advantageous voltage source as a removable clamping ⁇ or three-phase voltage source is designed and has at least one phase. It is particularly advantageous if a separate throttle ⁇ coil is provided for each phase of the power source, which are integrated in an electric machine, such as a fan motor. This reduces repercussions in all three phases.
  • Each choke coil is connected at one end to a phase of clamping ⁇ voltage source. That is, the choke coils are directly to the voltage source and thus effectively prevent repercussions of the electrical circuit arrangement in the voltage source.
  • Each choke coil is connected at the other end to a portion of the electrical circuitry.
  • the inductors are thus connected in series with a part of the electrical circuit arrangement.
  • the part of the elec ⁇ cal circuit arrangement includes at least one rectifier, each choke coil is connected at one end to a respective terminal of the rectifier, so that the current flowing through the inductors current is rectified.
  • a voltage intermediate circuit is connected, wel ⁇ cher leads approximately a DC voltage, or this buffers by means of, for example, at least one capacitor.
  • an inverter is connected, which inverts the DC voltage into an AC voltage.
  • another electrical ma machine which is supplied with power by the inverter.
  • a second advantageous embodiment results when it is possible to feed back into the voltage source.
  • an inventive electrical circuit ⁇ arrangement with inductors, which supplies a further e- lectric machine with power, but which also allows a feeding back into the voltage source when the other electric machine is driven from the outside.
  • the part of the electrical circuit arrangement contains at least one network-side converter, which can operate as a rectifier and as an inverter.
  • the pulse frequency of the line-side converter for inverter operation is significantly higher, for example, by a factor of 10, as the frequency of the voltage provided by the regenerative power source voltage.
  • the pulses are particularly effect suppresses ⁇ through the choke coils so that a current with an approximately sinusoidal variation in the power source is fed back.
  • each choke coil is connected at one end to a respective connection of the line-side converter.
  • a voltage intermediate circuit is connected, behind which in turn is connected a load-side converter, which can operate as an inverter or as a rectifier.
  • the load-side converter is connected to another electric machine, which is supplied with power by the load-side converter or feeds current into the load-side converter.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of the electrical circuit arrangement according to the invention
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the electrical circuit arrangement according to the invention.
  • FIG 1 is a schematic diagram of the inventive circuit arrangement elekt ⁇ step 10, shown is the voltage ⁇ source 1, which has three phases to the terminals. 2
  • the terminals 2 are each connected to one end 3 of the choke coils 5.
  • the respective other end 4 of the choke coils 5 is connected to the contacts 8 of the part 9 of the electrical circuit arrangement 10.
  • the inductors 5 are located in the stator 6 of an electric machine 17, which also has a rotatable rotor, not shown here.
  • the throttle coils 5 are placed on the teeth 7 of the stator 6 or wound around the teeth or introduced in any other way in the stand.
  • Each choke coil 5 may also consist of a series connection of partial windings or partial coils. These partial windings or partial coils may for example be attached to different teeth 7 of the stator 6.
  • the electric circuit 10 is supplied with power from the voltage source 1, then the current of the voltage source first flows through the choke coils 5, which are fastened to the stator 6 of the electric machine 17, and then continues to part 9 of the electrical circuit arrangement 10.
  • the inductors 5 smooth out the current flowing through them and reduce network feedback with harmonics. Characterized in that the choke coils are mounted in the stator 6 of the electric machine 17, a torque is generated in the electric machine 17, when the choke coils 5 are flowed through by electricity.
  • the electric machine 17 is set as a fan motor ⁇ to the electric circuit arrangement 10 to cool.
  • FIG. 2 shows a first imple mentation of the electrical circuit arrangement according to the invention. Shown is the voltage source 1, which has three phases with the terminals 2. The terminals 2 are each connected to the choke coils 5. The inductors 5 are in turn connected to a rectifier 11, which is composed, inter alia, of diodes. The purpose of the rectifier 11 is to rectify the input voltages, so that approximately a DC voltage results at the output of the rectifier 11. To the DC voltage intermediate circuit ⁇ hopper 11 is connected 12, which approximately performs a DC voltage. Intentszwi- intermediate circuit 12, a capacitor may be as shown maral ⁇ tet to the voltage to smooth further and buffer.
  • the voltage intermediate circuit 12 is followed by an inverter 13 which switches the DC voltage guided in the voltage intermediate circuit 12 into an AC voltage in order to supply a connected electric machine 14 with current.
  • the inverter 13 is constructed, among other things, of IGBTs and diodes, as shown in FIG.
  • material for the Leis ⁇ tung semiconductor thereby may silicon or silicon carbide (SiC) are used.
  • the alternating current thus flows through the choke coils 5, which are advantageously located in a fan motor and, if they are traversed by current, contribute to the torque of the fan motor.
  • the noise coils 5 smooth the current flowing through them and reduce network perturbations.
  • the rectifier 11 connected to the choke coils 5 rectifies the voltage applied to the output of the choke coils 5. This voltage is performed by the voltage intermediate circuit 12 and optionally further smoothed.
  • the inverter 13 converts the voltage carried in the voltage intermediate circuit 12 into an alternating voltage, in order, for example, to operate an electric machine 14 optimally.
  • the rectifier 11 can be used as a section the electrical circuit are understood, as well as the inverter 13th
  • FIG. 3 shows a second embodiment form of the electrical circuit arrangement according to the invention. Shown is the voltage source 1, which has three phases with the terminals 2. The terminals 2 are each connected to the choke coils 5. The inductors 5 are in turn connected to a power converter 15 on the power side, which can operate as a rectifier and as an inverter and which is composed, inter alia, of diodes and IGBTs. As a material for the power semiconductor can in this case silicon or silicon carbide (SiC) is ⁇ be set. At the network-side power converter 15 voltage intermediate circuit 18 is connected, which leads approximately a DC voltage. In the voltage intermediate circuit 18, a capacitor may also be connected as shown in order to further smooth the voltage.
  • SiC silicon carbide
  • the voltage intermediate circuit 18 is followed by a load-side power converter 16, which can operate as an inverter or as a rectifier.
  • a load-side power converter 16 On the load-side converter 16, an electric machine 19 is connected, which can also work as a generator.
  • the load-side converter is made of IGBTs and diodes, among other things, as shown in FIG. Silicon or else silicon carbide (SiC) can be used as material for the power semiconductors.
  • the electrical circuit arrangement according to FIG. 3 can be operated in two forms.
  • the electric machine 19 is supplied with power by the electrical circuit arrangement.
  • the alternating current thus flows through the choke coils 5, which are advantageously located in a fan motor and, if they are traversed by current, contribute to the torque of the fan motor.
  • the inductors 5 smooth the current flowing through them and reduce network feedback.
  • the connected to the choke coils 5 power converter 15 rectifies the voltage applied to the output of the choke coils 5 equal. This voltage is taken from the voltage inter- circle 18 out and possibly further smoothed.
  • the load-side power converter 16 converts the voltage carried in the voltage intermediate circuit 18 into an alternating voltage in order, for example, to operate an electrical machine 19 optimally.
  • the electric machine 19 is operated as a generator.
  • the voltage applied to the electric machine 19 voltage is rectified by the load-side converter 16 and guided by the voltage intermediate circuit 18 and optionally smoothed and buffered.
  • the guided from the voltage intermediate circuit voltage is then inverted by the network-side converter 15 into an AC voltage.
  • the thereby caused by the pulse frequency of the inverter harmonics and voltage peaks in the current flowing in the voltage source 1 are thereby reduced by the choke coils 5 and the stream is smoothed.

Abstract

The invention relates to an electrical circuit arrangement (10) having at least one induction coil (5), with the induction coil (5) in each case being connected in series with a part (9) of the electrical circuit arrangement (10), with the induction coil (5) being part of an electrical machine (17), with the electrical machine (17) having a stator (6) and a rotor which is mounted such that it can rotate, and with the induction coil (5) being fitted either in the stator (6) or to the rotor, and thus contributing to torque production in the electrical machine (17).

Description

Beschreibungdescription
Elektrische SchaltungsanordnungElectrical circuit arrangement
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung mit zumindest einer Drosselspule, wobei die Drosselspule je¬ weils in Reihe zu einem Teil der elektrischen Schaltungsanordnung geschaltet ist.The invention relates to an electrical circuit arrangement comprising at least a choke coil, the choke coil is depending ¬ weils connected in series to a part of the electrical circuit arrangement.
Elektrische Schaltungsanordnungen zur Spannungsversorgung von elektrischen Maschinen beinhalten meist Drosselspulen, um den von ihnen durchflossenen Strom zu vergleichmäßigen bzw. um Oberschwingungen im Strom zu reduzieren oder auch um Netzrückwirkungen zu verringern. Bei diesen elektrischen Schal- tungsanordnungen werden die Drosselspulen meist direkt nach der Spannungsquelle geschaltet. Ihnen folgen Gleichrichter, welche die Wechselspannung in eine Gleichspannung umsetzen, die in einem Spannungs-Zwischenkreis geführt wird. Vom Zwi¬ schenkreis wird dabei ein Wechselrichter gespeist, welcher eine elektrische Maschine mit Strom versorgt.Electrical circuit arrangements for the power supply of electrical machines usually include inductors in order to equalize the current flowing through them or to reduce harmonics in the stream or to reduce network perturbations. In these electrical circuit arrangements, the choke coils are usually switched directly after the voltage source. They are followed by rectifiers, which convert the AC voltage into a DC voltage, which is led in a voltage intermediate circuit. While an inverter is fed by Zvi ¬ intermediate circuit, which supplies an electric machine with power.
Elektrische Maschinen werden in sehr vielen technischen Bereichen verwendet. Bei wechselspannungsgespeisten elektrischen Maschinen ist zu unterscheiden zwischen Wechselstromma- schinen und Drehstrommaschinen. Drehstrommaschinen können unterteilt werden in Drehstrom-Synchronmaschinen und Drehstrom- Asynchronmaschinen .Electric machines are used in many technical fields. For AC-powered electrical machines, a distinction must be made between AC machines and three-phase machines. Three-phase machines can be divided into three-phase synchronous machines and three-phase asynchronous machines.
Es ist bei elektrischen Schaltungsanordnungen zur Spannungs- Versorgung von elektrischen Maschinen bekannt, dass die e- lektrische Schaltungsanordnung eine große Menge an Wärme pro¬ duziert. Daher werden Lüftermotoren eingesetzt, um die elekt¬ rische Schaltungsanordnung zu kühlen.It is known in electrical circuit arrangements for voltage supply of electrical machines, that the e- lektrische circuit arrangement generates a large amount of heat per ¬ . Therefore, fan motors are used to cool the elekt ¬ cal circuit.
Nachteilig ist aber, dass durch die erforderlichen Lüftermo¬ toren zusätzliche Kosten entstehen. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine elekt¬ rische Schaltungsanordnung mit zumindest einer Drosselspule und einem Lüftermotor anzugeben, bei der Kosten eingespart werden.The disadvantage, however, that through the necessary Lüftermo ¬ tors additional costs. The invention is therefore an object of the invention to provide an elekt ¬ cal circuit arrangement with at least one choke coil and a fan motor, are saved in the cost.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Drosselspule Teil einer elektrischen Maschine ist, wobei die elektrische Maschine einen Ständer und einen drehbar gelagerten Läufer aufweist und wobei die Drosselspule entweder im Ständer oder am Läufer angebracht ist und damit zur Drehmo- menterzegung in der elektrischen Maschine beiträgt.This object is achieved in that the choke coil is part of an electric machine, wherein the electric machine has a stator and a rotatably mounted rotor and wherein the choke coil is mounted either in the stator or on the rotor and thus to the torque in the electric machine contributes.
Damit wird vorteilhaft erreicht, dass die Kosten für geson¬ derte Drosselspulen eingespart werden können, da Wicklungen in einer elektrischen Maschine als Drosselwicklungen genutzt werden. Weiterhin wird auch der Bauraum für die gesonderten Drosselspulen eingespart, so dass die elektrische Schaltungs¬ anordnung kompakter ausgeführt werden kann.This advantageously ensures that the cost of geson ¬-made reactors can be saved because windings are used in an electric machine as a choke windings. Furthermore, the space for the separate choke coils is saved, so that the electrical circuit ¬ arrangement can be made more compact.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich, wenn die elektrische Maschine ein Synchronmotor, Asynchronmotor oder Reluktanzmotor ist und als Lüftermotor für die elektrische Schaltungsanordnung eingesetzt wird, um diese zu kühlen. D.h., unterschiedliche Motortypen können dazu genutzt werden, um Spulen in dem entsprechenden Motor auch als Drosselspulen zu verwenden. Da eine elektrische Schaltungsanordnung Abwärme produziert, ist es daher vorteilhaft, einen Lüftermotor vor¬ zusehen, dessen Motorspulen gleichzeitig auch als Drosselspulen genutzt werden. Weiterhin kann der Lüftermotor auch zu- mindest einer weiteren elektrischen Maschine zugeordnet werden, um diese zu kühlen. Eine weitere vorteilhafte Ausgestal¬ tung ergibt sich, wenn die Schaltungsanordnung in eine weitere elektrische Maschine eingebaut ist und der Lüftermotor vorgesehen ist, um die Schaltungsanordnung und/oder die wei- teren elektrischen Maschinen zu kühlen. Die Drosselspulen werden dabei vorteilhaft zur Glättung des von ihnen durchflossenen Stromes verwendet. Weiterhin wird durch die Drosselspulen auch vorteilhaft erreicht, dass Netz¬ rückwirkungen verringert werden, so dass z.B. in der elektri- sehen Schaltungsanordnung verursachte Strom/Spannungsspitzen sich nicht in das versorgende Spannungsnetz bzw. in die versorgende Spannungsquelle fortpflanzen, welche der elektri¬ schen Schaltungsanordnung zugeordnet sind.A further advantageous embodiment results when the electric machine is a synchronous motor, asynchronous motor or reluctance motor and is used as a fan motor for the electrical circuit arrangement to cool them. That is, different types of motors can be used to use coils in the corresponding motor as inductors. Since an electrical circuit produces waste heat, it is therefore advantageous to watch a fan motor before ¬ whose motor coils are also used as inductors. Furthermore, the fan motor can also be assigned to at least one further electrical machine in order to cool it. A further advantageous Ausgestal ¬ tung obtained when the circuit arrangement in a further electrical machine is installed and the fan motor is provided to cool the circuit arrangement and / or the WEI direct electrical machines. The inductors are advantageously used to smooth the current flowing through them. Furthermore, it is also achieved advantageously through the choke coils that power be reduced ¬ reactions so that, for example, caused in the see electrical circuit current / voltage spikes do not propagate into the supplying voltage network or in the serving voltage source associated with the electrical ¬ rule circuitry are.
Die Spannungsquelle ist dabei vorteilhaft als Wechselspan¬ nungsquelle oder Drehstromspannungsquelle ausgeführt und weist zumindest eine Phase auf. Besonders vorteilhaft ist es, wenn für jede Phase der Spannungsquelle eine eigene Drossel¬ spule vorgesehen ist, welche in einer elektrischen Maschine, z.B. einem Lüftermotor integriert sind. Damit werden Rückwirkungen in allen drei Phasen verringert.The voltage source is advantageous voltage source as a removable clamping ¬ or three-phase voltage source is designed and has at least one phase. It is particularly advantageous if a separate throttle ¬ coil is provided for each phase of the power source, which are integrated in an electric machine, such as a fan motor. This reduces repercussions in all three phases.
Jede Drosselspule wird mit einem Ende an eine Phase der Span¬ nungsquelle angeschlossen. D.h., die Drosselspulen liegen di- rekt an der Spannungsquelle an und verhindern damit effektiv Rückwirkungen der elektrischen Schaltungsanordnung in die Spannungsquelle. Jede Drosselspule ist mit dem anderen Ende an einen Teil der elektrischen Schaltungsanordnung angeschlossen. Die Drosselspulen sind also in Reihe zu einem Teil der elektrischen Schaltungsanordnung geschaltet.Each choke coil is connected at one end to a phase of clamping ¬ voltage source. That is, the choke coils are directly to the voltage source and thus effectively prevent repercussions of the electrical circuit arrangement in the voltage source. Each choke coil is connected at the other end to a portion of the electrical circuitry. The inductors are thus connected in series with a part of the electrical circuit arrangement.
Bei einer ersten Ausführungsform enthält der Teil der elekt¬ rischen Schaltungsanordnung zumindest einen Gleichrichter, wobei jede Drosselspule mit einem Ende an je einen Anschluss des Gleichrichters angeschlossen ist, so dass der durch die Drosselspulen fließende Strom gleichgerichtet wird. Nach dem Gleichrichter ist ein Spannungszwischenkreis geschaltet, wel¬ cher näherungsweise eine Gleichspannung führt, bzw. diese mittels z.B. zumindest eines Kondensators puffert. Nach dem Spannungszwischenkreis ist ein Wechselrichter geschaltet, welcher die Gleichspannung in eine Wechselspannung wechselrichtet. Am Wechselrichter kann eine weitere elektrische Ma- schine angeschlossen werden, welche vom Wechselrichter mit Strom versorgt wird.In a first embodiment, the part of the elec ¬ cal circuit arrangement includes at least one rectifier, each choke coil is connected at one end to a respective terminal of the rectifier, so that the current flowing through the inductors current is rectified. After the rectifier, a voltage intermediate circuit is connected, wel ¬ cher leads approximately a DC voltage, or this buffers by means of, for example, at least one capacitor. After the voltage intermediate circuit, an inverter is connected, which inverts the DC voltage into an AC voltage. At the inverter, another electrical ma machine, which is supplied with power by the inverter.
Eine zweite vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn in die Spannungsquelle rückgespeist werden kann. Dann nämlich ist es möglich, eine erfindungsgemäße elektrische Schaltungs¬ anordnung mit Drosselspulen anzugeben, die eine weitere e- lektrische Maschine mit Strom versorgt, welche aber auch eine Rückspeisung in die Spannungsquelle erlaubt, wenn die weitere elektrische Maschine von außen angetrieben wird.A second advantageous embodiment results when it is possible to feed back into the voltage source. For then it is possible to provide an inventive electrical circuit ¬ arrangement with inductors, which supplies a further e- lectric machine with power, but which also allows a feeding back into the voltage source when the other electric machine is driven from the outside.
Bei dieser zweiten Aus führungsform der elektrischen Schaltungsanordnung enthält der Teil der elektrischen Schaltungsanordnung zumindest einen netzseitigen Stromrichter, welcher als Gleichrichter und als Wechselrichter arbeiten kann. Dabei ist vorteilhafter Weise die Pulsfrequenz des netzseitigen Stromrichters bei Wechselrichterbetrieb deutlich höher, z.B. um den Faktor 10, als die Frequenz der von der rückspeisefähigen Spannungsquelle bereitgestellten Spannung. Dann nämlich werden die Pulse durch die Drosselspulen besonders wirkungs¬ voll unterdrückt, so dass ein Strom mit einem näherungsweise sinusförmigen Verlauf in die Spannungsquelle zurückgespeist wird. Bei dieser Ausführungsform ist jede Drosselspule mit einem Ende an je einen Anschluss des netzseitigen Stromrich- ters angeschlossen. Nach dem netzseitigen Stromrichter ist ein Spannungszwischenkreis geschaltet, hinter den wiederum ein lastseitiger Stromrichter geschaltet ist, welcher als Wechselrichter oder als Gleichrichter arbeiten kann. Am last- seitigen Stromrichter ist eine weitere elektrische Maschine angeschlossen, welche vom lastseitigen Stromrichter mit Strom versorgt wird oder Strom in den lastseitigen Stromrichter einspeist .In this second embodiment of the electrical circuit arrangement, the part of the electrical circuit arrangement contains at least one network-side converter, which can operate as a rectifier and as an inverter. In this case, advantageously, the pulse frequency of the line-side converter for inverter operation is significantly higher, for example, by a factor of 10, as the frequency of the voltage provided by the regenerative power source voltage. Then namely the pulses are particularly effect suppresses ¬ through the choke coils so that a current with an approximately sinusoidal variation in the power source is fed back. In this embodiment, each choke coil is connected at one end to a respective connection of the line-side converter. After the network-side converter, a voltage intermediate circuit is connected, behind which in turn is connected a load-side converter, which can operate as an inverter or as a rectifier. The load-side converter is connected to another electric machine, which is supplied with power by the load-side converter or feeds current into the load-side converter.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert, ohne dass da- durch eine Beschränkung der Erfindung auf dieses Ausführungsbeispiel erfolgt; es zeigen:The invention and further advantageous embodiments of the invention according to the features of the dependent claims are explained in more detail below with reference to schematically illustrated embodiments in the drawing, without that by limiting the invention to this embodiment; show it:
FIG 1 eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen elektri- sehen Schaltungsanordnung;1 shows a schematic diagram of the electrical circuit arrangement according to the invention;
FIG 2 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung;2 shows a first embodiment of the electrical circuit arrangement according to the invention;
FIG 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung.3 shows a second embodiment of the electrical circuit arrangement according to the invention.
In FIG 1 ist eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen elekt¬ rischen Schaltungsanordnung 10. Gezeigt ist die Spannungs¬ quelle 1, welche drei Phasen mit den Anschlüssen 2 aufweist. Die Anschlüsse 2 sind je mit einem Ende 3 der Drosselspulen 5 verbunden. Das jeweils andere Ende 4 der Drosselspulen 5 ist mit den Kontakten 8 des Teils 9 der elektrischen Schaltungsanordnung 10 verbunden. Die Drosselspulen 5 befinden sich im Ständer 6 einer elektrischen Maschine 17, welche auch einen hier nicht gezeigten drehbaren Läufer aufweist. Die Drossel- spulen 5 sind dabei auf die Zähne 7 des Ständers 6 gesteckt oder um die Zähne gewickelt oder in irgendeiner anderen Weise in den Ständer eingebracht. Jede Drosselspule 5 kann auch aus einer Reihenschaltung von Teilwicklungen bzw. Teilspulen bestehen. Diese Teilwicklungen bzw. Teilspulen können z.B. an unterschiedlichen Zähnen 7 des Ständers 6 angebracht sein.In FIG 1 is a schematic diagram of the inventive circuit arrangement elekt ¬ step 10, shown is the voltage ¬ source 1, which has three phases to the terminals. 2 The terminals 2 are each connected to one end 3 of the choke coils 5. The respective other end 4 of the choke coils 5 is connected to the contacts 8 of the part 9 of the electrical circuit arrangement 10. The inductors 5 are located in the stator 6 of an electric machine 17, which also has a rotatable rotor, not shown here. The throttle coils 5 are placed on the teeth 7 of the stator 6 or wound around the teeth or introduced in any other way in the stand. Each choke coil 5 may also consist of a series connection of partial windings or partial coils. These partial windings or partial coils may for example be attached to different teeth 7 of the stator 6.
Wird die elektrische Schaltungsanordnung 10 von der Spannungsquelle 1 mit Strom versorgt, so durchfließt der Strom der Spannungsquelle zuerst die Drosselspulen 5, welche am Ständer 6 der elektrischen Maschine 17 befestigt sind, und wird dann zum Teil 9 der elektrischen Schaltungsanordnung 10 weitergeführt. Die Drosselspulen 5 glätten dabei den von ihnen durchflossenen Strom und vermindern Netzrückwirkungen mit Oberschwingungen. Dadurch, dass die Drosselspulen im Ständer 6 der elektrischen Maschine 17 angebracht sind, wird in der elektrischen Maschine 17 ein Drehmoment erzeugt, wenn die Drosselspulen 5 von Strom durchflössen werden. Vorteilhafter Weise wird die elektrische Maschine 17 als Lüftermotor einge¬ setzt, um die elektrische Schaltungsanordnung 10 zu kühlen.If the electric circuit 10 is supplied with power from the voltage source 1, then the current of the voltage source first flows through the choke coils 5, which are fastened to the stator 6 of the electric machine 17, and then continues to part 9 of the electrical circuit arrangement 10. The inductors 5 smooth out the current flowing through them and reduce network feedback with harmonics. Characterized in that the choke coils are mounted in the stator 6 of the electric machine 17, a torque is generated in the electric machine 17, when the choke coils 5 are flowed through by electricity. Favorable Way, the electric machine 17 is set as a fan motor ¬ to the electric circuit arrangement 10 to cool.
FIG 2 zeigt eine erste Aus führungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung. Gezeigt ist die Spannungsquelle 1, welche drei Phasen mit den Anschlüssen 2 aufweist. Die Anschlüsse 2 sind je mit den Drosselspulen 5 verbunden. Die Drosselspulen 5 sind wiederum verbunden mit einem Gleichrichter 11, welcher u.a. aus Dioden aufgebaut ist. Der Gleichrichter 11 hat die Aufgabe, die Eingangsspannungen gleichzurichten, so dass sich näherungsweise eine Gleichspannung am Ausgang des Gleichrichters 11 ergibt. An den Gleich¬ richter 11 ist Spannungszwischenkreis 12 geschaltet, welcher näherungsweise eine Gleichspannung führt. Im Spannungszwi- schenkreis 12 kann auch ein Kondensator wie gezeigt geschal¬ tet sein, um die Spannung weiter zu glätten und zu puffern. Auf den Spannungszwischenkreis 12 folgt ein Wechselrichter 13, welcher die im Spannungszwischenkreis 12 geführte Gleich¬ spannung in eine Wechselspannung wechselrichtet, um eine an- geschlossene elektrische Maschine 14 mit Strom zu versorgen. Der Wechselrichter 13 ist dabei u.a. aus IGBTs und Dioden aufgebaut, wie in FIG 2 gezeigt. Als Material für die Leis¬ tungshalbleiter kann dabei Silizium oder auch Silizium-Carbid (SiC) eingesetzt werden.2 shows a first imple mentation of the electrical circuit arrangement according to the invention. Shown is the voltage source 1, which has three phases with the terminals 2. The terminals 2 are each connected to the choke coils 5. The inductors 5 are in turn connected to a rectifier 11, which is composed, inter alia, of diodes. The purpose of the rectifier 11 is to rectify the input voltages, so that approximately a DC voltage results at the output of the rectifier 11. To the DC voltage intermediate circuit ¬ hopper 11 is connected 12, which approximately performs a DC voltage. In Spannungszwi- intermediate circuit 12, a capacitor may be as shown geschal ¬ tet to the voltage to smooth further and buffer. The voltage intermediate circuit 12 is followed by an inverter 13 which switches the DC voltage guided in the voltage intermediate circuit 12 into an AC voltage in order to supply a connected electric machine 14 with current. The inverter 13 is constructed, among other things, of IGBTs and diodes, as shown in FIG. As material for the Leis ¬ tung semiconductor thereby may silicon or silicon carbide (SiC) are used.
Von der Spannungsquelle 1 fließt der Wechselstrom also durch die Drosselspulen 5, welche sich vorteilhafter Weise in einem Lüftermotor befinden und, wenn sie von Strom durchflössen werden, zum Drehmoment des Lüftermotors beitragen. Die Dros- seispulen 5 glätten den von ihnen durchflossenen Strom und vermindern Netzrückwirkungen. Der an den Drosselspulen 5 angeschlossene Gleichrichter 11 richtet die am Ausgang der Drosselspulen 5 anliegende Spannung gleich. Diese Spannung wird vom Spannungszwischenkreis 12 geführt und gegebenenfalls weiter geglättet. Der Wechselrichter 13 wandelt die im Spannungszwischenkreis 12 geführte Spannung in eine Wechselspan¬ nung um, um z.B. eine elektrische Maschine 14 optimal zu betreiben. Der Gleichrichter 11 kann dabei als ein Abschnitt der elektrischen Schaltung aufgefaßt werden, wie auch der Wechselrichter 13.From the voltage source 1, the alternating current thus flows through the choke coils 5, which are advantageously located in a fan motor and, if they are traversed by current, contribute to the torque of the fan motor. The noise coils 5 smooth the current flowing through them and reduce network perturbations. The rectifier 11 connected to the choke coils 5 rectifies the voltage applied to the output of the choke coils 5. This voltage is performed by the voltage intermediate circuit 12 and optionally further smoothed. The inverter 13 converts the voltage carried in the voltage intermediate circuit 12 into an alternating voltage, in order, for example, to operate an electric machine 14 optimally. The rectifier 11 can be used as a section the electrical circuit are understood, as well as the inverter 13th
FIG 3 zeigt eine zweite Ausführungs form der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung. Gezeigt ist die Spannungsquelle 1, welche drei Phasen mit den Anschlüssen 2 aufweist. Die Anschlüsse 2 sind je mit den Drosselspulen 5 verbunden. Die Drosselspulen 5 sind wiederum verbunden mit einem netz- seitigen Stromrichter 15, welcher als Gleichrichter und als Wechselrichter arbeiten kann und welcher u.a. aus Dioden und IGBTs aufgebaut ist. Als Material für die Leistungshalbleiter kann dabei Silizium oder auch Silizium-Carbid (SiC) einge¬ setzt werden. Am netzseitigen Stromrichter 15 ist Spannungszwischenkreis 18 angeschlossen, welcher näherungsweise eine Gleichspannung führt. Im Spannungszwischenkreis 18 kann auch ein Kondensator wie gezeigt geschaltet sein, um die Spannung weiter zu glätten. Auf den Spannungszwischenkreis 18 folgt ein lastseitiger Stromrichter 16, welcher als Wechselrichter oder als Gleichrichter arbeiten kann. Am lastseitigen Strom- richter 16 ist eine elektrische Maschine 19 angeschlossen, welche auch als Generator arbeiten kann. Der lastseitige Stromrichter ist u.a. aus IGBTs und Dioden aufgebaut, wie in FIG 3 gezeigt ist. Als Material für die Leistungshalbleiter kann dabei Silizium oder auch Silizium-Carbid (SiC) einge- setzt werden.3 shows a second embodiment form of the electrical circuit arrangement according to the invention. Shown is the voltage source 1, which has three phases with the terminals 2. The terminals 2 are each connected to the choke coils 5. The inductors 5 are in turn connected to a power converter 15 on the power side, which can operate as a rectifier and as an inverter and which is composed, inter alia, of diodes and IGBTs. As a material for the power semiconductor can in this case silicon or silicon carbide (SiC) is ¬ be set. At the network-side power converter 15 voltage intermediate circuit 18 is connected, which leads approximately a DC voltage. In the voltage intermediate circuit 18, a capacitor may also be connected as shown in order to further smooth the voltage. The voltage intermediate circuit 18 is followed by a load-side power converter 16, which can operate as an inverter or as a rectifier. On the load-side converter 16, an electric machine 19 is connected, which can also work as a generator. The load-side converter is made of IGBTs and diodes, among other things, as shown in FIG. Silicon or else silicon carbide (SiC) can be used as material for the power semiconductors.
Die elektrische Schaltungsanordnung nach FIG 3 kann in zwei Formen betrieben werden. In der ersten Betriebsform wird die elektrische Maschine 19 durch die elektrische Schaltungsan- Ordnung mit Strom versorgt. Von der Spannungsquelle 1 fließt der Wechselstrom also durch die Drosselspulen 5, welche sich vorteilhafter Weise in einem Lüftermotor befinden und, wenn sie von Strom durchflössen werden, zur Drehmoment des Lüftermotors beitragen. Die Drosselspulen 5 glätten den von ihnen durchflossenen Strom und vermindern Netzrückwirkungen. Der an den Drosselspulen 5 angeschlossene netzseitige Stromrichter 15 richtet die am Ausgang der Drosselspulen 5 anliegende Spannung gleich. Diese Spannung wird vom Spannungszwischen- kreis 18 geführt und gegebenenfalls weiter geglättet. Der lastseitige Stromrichter 16 wandelt die im Spannungszwischenkreis 18 geführte Spannung in eine Wechselspannung um, um z.B. eine elektrische Maschine 19 optimal zu betreiben.The electrical circuit arrangement according to FIG. 3 can be operated in two forms. In the first operating form, the electric machine 19 is supplied with power by the electrical circuit arrangement. From the voltage source 1, the alternating current thus flows through the choke coils 5, which are advantageously located in a fan motor and, if they are traversed by current, contribute to the torque of the fan motor. The inductors 5 smooth the current flowing through them and reduce network feedback. The connected to the choke coils 5 power converter 15 rectifies the voltage applied to the output of the choke coils 5 equal. This voltage is taken from the voltage inter- circle 18 out and possibly further smoothed. The load-side power converter 16 converts the voltage carried in the voltage intermediate circuit 18 into an alternating voltage in order, for example, to operate an electrical machine 19 optimally.
In der zweiten Betriebsform wird die elektrische Maschine 19 als Generator betrieben. Die an der elektrischen Maschine 19 anliegende Spannung wird vom lastseitigen Stromrichter 16 gleichgerichtet und vom Spannungszwischenkreis 18 geführt und gegebenenfalls geglättet und gepuffert. Die vom Spannungszwi¬ schenkreis geführte Spannung wird dann vom netzseitigen Stromrichter 15 in eine Wechselspannung wechselgerichtet. Die dabei durch die Pulsfrequenz des Wechselrichters verursachten Oberschwingungen und Spannungsspitzen im in die Spannungs- quelle 1 fließenden Strom werden dabei von den Drosselspulen 5 vermindert und der Strom wird geglättet. In the second operating form, the electric machine 19 is operated as a generator. The voltage applied to the electric machine 19 voltage is rectified by the load-side converter 16 and guided by the voltage intermediate circuit 18 and optionally smoothed and buffered. The guided from the voltage intermediate circuit voltage is then inverted by the network-side converter 15 into an AC voltage. The thereby caused by the pulse frequency of the inverter harmonics and voltage peaks in the current flowing in the voltage source 1 are thereby reduced by the choke coils 5 and the stream is smoothed.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrische Schaltungsanordnung (10) mit zumindest einer Drosselspule (5) , wobei die Drosselspule (5) jeweils in Reihe zu einem Teil (9) der elektrischen Schaltungsanordnung (10) geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselspule (5) Teil einer elektrischen Maschine (17) ist, wobei die elektrische Maschi¬ ne (17) einen Ständer (6) und einen drehbar gelagerten Läufer aufweist und wobei die Drosselspule (5) entweder im StänderCharacterized in that the choke coil (5) is part of a electric machine (17), wherein the electrical Maschi ¬ ne (17) has a stator (6) and a rotatably mounted rotor and wherein the choke coil (5) either in the stator
(6) oder im Läufer angebracht ist und damit zur Drehmomenter- zegung in der elektrischen Maschine (17) beiträgt.(6) or is mounted in the rotor and thus contributes to the torque in the electrical machine (17).
2. Elektrische Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (17) als Synchronmotor, Asynchronmotor oder Reluktanzmotor ausgebildet ist.2. Electrical circuit arrangement (10) according to claim 1, characterized in that the electrical machine (17) is designed as a synchronous motor, asynchronous motor or reluctance motor.
3. Elektrische Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine3. Electrical circuit arrangement (10) according to claim 1 or 2, characterized in that the electrical machine
(17) ein Lüftermotor ist.(17) is a fan motor.
4. Elektrische Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüftermotor zumindest der elektrischen Schaltungsanordnung (10) oder/und zumindest einer weiteren elektrischen Maschine (14, 19) zugeordnet ist, um diese zu kühlen.4. Electrical circuit arrangement (10) according to claim 3, characterized in that the fan motor is associated with at least the electrical circuit arrangement (10) and / or at least one further electrical machine (14, 19) in order to cool it.
5. Elektrische Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (10) in eine weitere elektrische Maschine (14, 19) eingebaut ist und der Lüftermotor vorgesehen ist, um die Schaltungsanordnung (10) und/oder die weiteren elektrischen Maschinen (14, 19) zu kühlen.5. Electrical circuit arrangement (10) according to claim 3, characterized in that the circuit arrangement (10) in a further electric machine (14, 19) is installed and the fan motor is provided to the circuit arrangement (10) and / or the further electrical To cool machines (14, 19).
6. Elektrische Schaltungsanordnung (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselspule (5) zur Glät¬ tung des von ihr durchflossenen Stromes beiträgt.6. Electrical circuit arrangement (10) according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the choke coil (5) contributes to the Glät ¬ tion of the current flowing through it.
7. Elektrische Schaltungsanordnung (10) nach einem oder meh- reren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrischen Schaltungsanordnung (10) eine Spannungsquelle (1) elektrisch zugeordnet ist.7. Electrical circuit arrangement (10) according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the electrical circuit arrangement (10) is electrically associated with a voltage source (1).
8. Elektrische Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (1) eine Wechselspannungsquelle oder eine Drehstromspannungsquelle ist.8. Electrical circuit arrangement (10) according to claim 7, characterized in that the voltage source (1) is an AC voltage source or a three-phase voltage source.
9. Elektrische Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (1) zumin¬ dest eine Phase aufweist.9. Electrical circuit arrangement (10) according to claim 8, characterized in that the voltage source (1) has at least one ¬ phase.
10. Elektrische Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Phasen der Spannungsquelle (1) zumindest der Anzahl der Drosselspulen (5) entspricht .10. Electrical circuit arrangement (10) according to claim 9, characterized in that the number of phases of the voltage source (1) at least equal to the number of choke coils (5).
11. Elektrische Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Drosselspule (5) mit einem11. Electrical circuit arrangement (10) according to claim 10, characterized in that each choke coil (5) with a
Ende (3) an einer Phase der Spannungsquelle (1) angeschlossen ist.End (3) is connected to a phase of the voltage source (1).
12. Elektrische Schaltungsanordnung (10) nach einem oder meh- reren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der elektrischen Schal¬ tungsanordnung (10) zumindest einen Gleichrichter (11) und einen Wechselrichter (13) enthält.12. Electrical circuit arrangement (10) according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that the part of the electric scarf ¬ tion arrangement (10) includes at least one rectifier (11) and an inverter (13).
13. Elektrische Schaltungsanordnung (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Teil (9) der elektrischen Schaltungsanordnung (10) eine weitere elektrische Maschine (14) angeschlossen ist, welche mittels der elektrischen Schaltungsanordnung (10) mit Strom versorgbar ist.13. Electrical circuit arrangement (10) according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that on the part (9) of the electrical circuit arrangement (10), a further electrical machine (14) is connected, which by means of the electrical circuit arrangement (10) can be supplied with power.
14. Elektrische Schaltungsanordnung (10) nach einem oder meh- reren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil (9) der elektrischen Schaltungsanordnung (10) zumindest zwei Stromrichter (15, 16) enthält, welche jeweils als Gleichrichter und als Wechsel¬ richter arbeiten können.14. Electrical circuit arrangement (10) according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that the part (9) of the electrical circuit arrangement (10) comprises at least two power converters (15, 16), each as a rectifier and as Wechsel ¬ judge can work.
15. Elektrische Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Teil (9) der elektrischen Schaltungsanordnung (10) eine weitere elektrische Maschine (19) angeschlossen ist, welche mittels der elektrischen Schaltungsanordnung (10) mit Strom versorgbar ist oder Strom in die elektrische Schaltungsanordnung einspeisen kann.15. Electrical circuit arrangement (10) according to claim 14, characterized in that on the part (9) of the electrical circuit arrangement (10), a further electric machine (19) is connected, which by means of the electrical circuit arrangement (10) can be supplied with power or Can feed electricity into the electrical circuit.
16. Elektrische Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 14 o- der 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsfrequenz zumindest eines Stromrichters (15, 16) im Betrieb mindestens um den Faktor 10 höher ist, als die Frequenz der von der Spannungsquelle (1) bereitgestellten Spannung.16. Electrical circuit arrangement (10) according to claim 14 o- 15, characterized in that the pulse frequency of at least one power converter (15, 16) during operation is at least a factor of 10 higher than the frequency of the voltage source (1) provided Tension.
17. Elektrische Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 12 o- der 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichrichter (11) und/oder der Wechselrichter (13) oder zumindest einer der Stromrichter17. Electrical circuit arrangement (10) according to claim 12 or 14, characterized in that the rectifier (11) and / or the inverter (13) or at least one of the power converters
(15, 16) u.a. Leistungshalbleiter enthält.(15, 16) et al. Power semiconductor contains.
18. Elektrische Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungshalbleiter u.a. Si- lizium-Carbid enthalten.18. Electrical circuit arrangement (10) according to claim 17, characterized in that the power semiconductors u.a. Silicon carbide included.
19. Elektrische Schaltungsanordnung (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass jede Drosselspule (5) aus min- destens zwei in Reihe geschalteten Teilspulen oder Teilwicklungen besteht. 19. Electrical circuit arrangement (10) according to one or more of claims 1 to 18, characterized in that each choke coil (5) consists of min. at least two partial coils or partial windings connected in series.
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