WO2014040901A1 - Method and device for producing a filter, and a filter - Google Patents

Method and device for producing a filter, and a filter Download PDF

Info

Publication number
WO2014040901A1
WO2014040901A1 PCT/EP2013/068352 EP2013068352W WO2014040901A1 WO 2014040901 A1 WO2014040901 A1 WO 2014040901A1 EP 2013068352 W EP2013068352 W EP 2013068352W WO 2014040901 A1 WO2014040901 A1 WO 2014040901A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
filter
converter
capacitors
coil
resonant frequency
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/068352
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Nicholas Demetris CHEROUVIM
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2014040901A1 publication Critical patent/WO2014040901A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H02M1/126Arrangements for reducing harmonics from ac input or output using passive filters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4266Arrangements for improving power factor of AC input using passive elements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for producing a filter for providing a specific reactive power for an AC / DC converter. Furthermore, the present invention relates to such a filter for providing a specific reactive power for an AC / DC converter.
  • the filter may in particular be a line filter or a line filter device for a power electronic device and comprise a circuit of filter capacitors and a filter choke.
  • the filter capacitors are connected in this case to form a filter circuit, whereby harmonics or harmonic oscillations, that is to say frequency components above a mains fundamental frequency, are attenuated in voltage profiles of alternating voltages of the network phase conductors. This improves the electromagnetic compatibility (EMC) of the electronic device in the power supply network, via which the device is supplied with electrical energy.
  • EMC electromagnetic compatibility
  • Pulse width modulation can cause voltage spikes in network phase conductors are often operated together with a line filter.
  • a mains filter is often either directly connected to the power grid or separated from this only by a main protection, which then but also the device itself is disconnected from the power grid. Therefore, when such a device is coupled to the power grid, it flows in the filter capacitors of the line filter
  • Reactive currents These can become large in relation to the total current consumption, in particular, when the device itself is not operated. If there are many devices over If the same line phase conductors are connected to the power supply network and only a few of these devices are operated simultaneously, the reactive currents of the line filters of the individual devices can add up to considerable total blind currents, which may even exceed the value of the total active power required by the devices at this time ,
  • the use of a passive filter or input filter for the filter can cause problems if the resonant frequency of the filter itself is too close to the harmonic vibrations generated by the AC / DC converter. In this case, oscillations may occur in the system which can damage individual components.
  • active filters or passive filters can be used as the input filter for an AC / DC converter.
  • active filters can achieve better filtering results than passive filters, they are more complex and expensive.
  • the advantage of using passive filters is mainly their low cost and simplicity.
  • passive filters it is possible to turn certain filter capacitors on or off according to the operating point of the AC / DC converter. In this case, the reactive power can be compensated for a larger operating range.
  • a conventional solution for compensating the reactive power at the input of an AC / DC converter is the use of banks of capacitors. Individual capacitors or bridges of capacitors may be switched on or off to provide more or less reactive power to the AC / DC converter. However, this does not solve the filtering of the harmonic generated by the AC / DC converter.
  • Filter capacitor circuit is always switched to the mains phase conductor only when a converter for operating an electrical machine requires a real power from the power grid.
  • document US 4,317,076 A shows a control system for automatically adding and subtracting capacitors from an electrical supply line to regulate a power factor of the electrical supply line.
  • a method for producing a filter for providing a specific reactive power for an AC / DC converter.
  • the filter has a coil and a plurality N of capacitors which are independently connectable to the coil to form N filter configurations.
  • the method comprises the following steps a) to c).
  • step a) a resonant frequency of the filter is added the filter configuration with N of the coil switched capacitors in response to a specific harmonic oscillation of the AC / DC converter set.
  • step b) a total capacitance of the filter and an inductance of the coil are determined as a function of the determined reactive power and the set resonance frequency.
  • step c) the capacitances of the N capacitors are adjusted such that each resonant frequency of the N filter configurations is outside a number of predetermined frequency ranges around harmonic oscillations generated by the AC / DC converter and the determined total capacitance remains constant.
  • the present adaptation of the capacitances of the capacitors of the filter ensures that none of the possible resonance frequencies of the filter can coincide with a harmonic oscillation of the AC / DC converter.
  • the use of the frequency window around the respective harmonic oscillation of the AC / DC converter provides a certain safety margin between the possible resonance frequencies of the AC / DC converter
  • Filters and the harmonic oscillations of the AC / DC converter ready.
  • the strongest harmonic vibration is used as the particular harmonic vibration to which the resonance frequency of the filter is set.
  • the filter will optimally attenuate even the strongest harmonic oscillation of the AC / DC converter at the nominal operating point.
  • Another advantage of the filter according to the invention is the use of only simple and inexpensive components, namely a single coil and a number of N capacitors. For coupling the capacitors to the coil only corresponding switches are provided.
  • the capacitance of each of the N capacitors is set to an Nth part of the determined total capacitance.
  • the adjustment of the capacitances of the N capacitors to the respective N part of the determined total capacitance of the filter constitutes a suitable initialization of the method for adjusting the capacitances.
  • step c) is formed by the following substeps c1) to c5):
  • n-th filter configuration with ne [1, ..., N], wherein the n-th filter configuration is formed by a number n capacitors connected by the coil .
  • c4) if the calculated resonant frequency of the nth filter configuration is outside the number of predetermined frequency windows, setting the capacitance of the nth capacitor to the Nth part of the determined total capacitance, and c5) if the calculated resonant frequency is the nth Filter configuration is within one of the predetermined frequency window, setting the capacitance of the n-th capacitor to a value which is larger by a certain amount than the Nth part of the determined total capacity, and setting the capacity of the (n + 1) th capacitor to a value that is smaller than the Nth part of the determined total capacity by the specified amount.
  • step c5) it is possible to set the capacity of the nth capacitor to a value smaller than the Nth part of the specific total capacity by the predetermined amount, and then the capacitance of the (n + 1) th capacitor - is set to a value that is greater than the Nth part of the determined total capacity by the specified amount.
  • sub-steps cl) to c5) are iteratively executed for the N filter configurations.
  • the resonant frequency in the nth filter configuration is calculated by:
  • f n is the resonant frequency of the n-th filter configuration
  • f N is the resonant frequency of the N th filter configuration
  • n is the number of capacitors connected to the coil
  • N is the number of capacitors switchable to the coil, with ne [1, ..., N].
  • step c3) the following condition is checked in step c3) as to whether the calculated resonant frequency f n is outside the number of predetermined frequency windows:
  • n ha rm denotes the order of the harmonic oscillation generated by the AC / DC converter
  • fbase the fundamental frequency of a power supply network which can be coupled to the AC / DC converter
  • fwindow the limit frequency of the predetermined frequency window
  • step c3) is performed for all harmonic oscillations of the AC / DC converter up to the 13th order.
  • step c3) is performed for all harmonic oscillations of the AC / DC converter up to the 13th order.
  • step c3) is performed for all harmonic oscillations of the AC / DC converter up to the 13th order.
  • only the harmonic oscillations of the AC / DC converter up to the 13th order are compensated, which represents a suitable compromise between the complexity of the method and the filter performance.
  • the AC / DC converter is designed as a six-pulse rectifier.
  • the six-pulse rectifier may also be referred to as a three-phase rectifier.
  • the coil is formed as a three-phase choke coil.
  • step a) is formed by: setting the resonant frequency of the filter in the filter configuration with the N capacitors connected to the three-phase choke coil to the 5th harmonic of the six-pulse rectifier.
  • the fifth harmonic of the six-pulse rectifier represents the strongest harmonic for the six-pulse rectifier, thus providing the appropriate basis for adjusting the resonant frequency of the filter.
  • N is selected depending on the nominal input voltage of the AC / DC converter, the nominal output voltage of the AC / DC converter, and a transient when connecting the capacitors.
  • the nominal input voltage, the nominal output voltage and switching operations can also be taken into account.
  • step d) is formed by: adjusting the capacitances of the N capacitors so that each resonant frequency of the N filter configuration outside the number of predetermined frequency windows around harmonic oscillations generated by the AC / DC converter, and the determined total capacitance and inductance of the coil remain constant.
  • the inductance of the coil is kept constant.
  • a computer program product such as a computer program means, for example, as a storage medium, such as memory card, USB stick, CD-ROM, DVD or in the form of a
  • Downloadable file can be provided or delivered by a server in a network. This can be done, for example, in a wireless communication network by transmitting a corresponding file with the computer program product or the computer program means.
  • the filter has a coil and a plurality N of capacitors, which can be connected to the coil independently to form N filter configurations.
  • the device comprises an adjustment means, a determination means and an adaptation means.
  • the adjusting means is arranged to set a resonance frequency of the filter in the filter configuration with N of the coil connected capacitors in response to a certain harmonic oscillation of the AC / DC converter.
  • the determination means is for determining a total capacity of the filter and an inductance of the coil in dependence on the specific reactive power and the set resonance frequency.
  • the matching means is arranged to adjust the capacitances of the N capacitors such that each resonant frequency of the N filter configurations is outside of a number of predetermined frequency windows around harmonic oscillations generated by the AC / DC converter and the particular total capacitance remains constant.
  • the respective means, setting means, determination means and adaptation means can be implemented in terms of hardware and / or software technology.
  • the respective means can be designed as a device or as part of a device, for example as a computer or as a microprocessor.
  • the respective means may be designed as a computer program product, as a function, as a routine, as part of a program code or as an executable object.
  • a filter for providing a specific reactive power for an AC / DC converter, which is produced in particular by a method as described above.
  • the filter has a coil and a plurality N of capacitors for the formation of a specific total capacitance, which can be connected to the coil independently to form N filter configurations.
  • the capacitances of the N capacitors are adjusted such that each resonant frequency of the N filter configurations is outside of a number of predetermined frequency windows around harmonic oscillations generated by the AC / DC converter and the particular total capacitance remains constant.
  • Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of a
  • FIG. 2 is a flowchart of a first embodiment of a method for producing a filter for providing a specific reactive power for an AC / DC converter;
  • FIG. 3 is a flowchart of a second embodiment of a method for producing a filter for providing a specific reactive power for an AC / DC converter
  • Fig. 4 is a block diagram of an embodiment of a
  • FIG. 1 shows a block diagram of an exemplary embodiment of a filter 10 which is coupled to an AC / DC converter 20.
  • the AC / DC converter 20 receives on the input side an AC voltage from a connected power supply network 50, converts the received AC voltage into a DC voltage and provides this on the output side of a load 60.
  • the AC / DC converter 20 is coupled to the power supply network 50 via three line phase conductors on the input side.
  • the three mains phase conductors generate the alternating voltage from the energy supply network 50 to the AC / DC converter 20 transmitted.
  • the filter 10 is coupled.
  • the AC / DC converter 20 is coupled to the load 60 via two lines for the transmission of the converted DC voltage.
  • the filter 10 of FIG. 1 is adapted to provide a certain reactive power for the AC / DC converter 20 and to couple this to the AC / DC converter via the three mains phase conductors on the input side.
  • the filter 10 has a coil 30 and a plurality N of capacitors 41-4N for forming a specific total capacitance of the filter 10.
  • the N capacitors 41-4N are independently connectable to the coil 30 to form N filter configurations.
  • intermediate switches 71-7N are provided for independently and selectively connecting the capacitors 41-4N to the coil.
  • the capacitors 41-4N of the coil 30 are switched on.
  • the corresponding switches 71-7N are closed.
  • the switches 71-7N are controlled by a control device (not shown). Further, the capacitances Cl-CN of the N capacitors 41-4N are adjusted such that each resonant frequency of the N filter configurations is outside of a number of predetermined frequency windows around harmonic oscillations generated by the AC / DC converter 20 and the certain total capacitance remains constant. Exemplary embodiments of methods for producing such a filter 10 are given with reference to FIGS. 2 and 3. 2 shows a flowchart of a first embodiment of a method for producing a filter 10 for providing a specific reactive power for an AC / DC converter 20.
  • the filter 10 has a coil 30 and a plurality N of capacitors 41-4N (see FIG 1), the N capacitors 41-4N of the coil 30 for forming N filter configurations are independently switchable.
  • the embodiment of FIG. 2 comprises the following steps 201 to 203.
  • a resonance frequency of the filter 10 in the filter configuration which is constituted by capacitors 41-4N connected by N of the coil 30, is set in response to a certain harmonic of the AC / DC converter.
  • the AC / DC converter 20 is a six-pulse rectifier, for example, and the coil 30 is, for example, a three-phase reactor.
  • the resonant frequency of the filter 10 in the filter configuration with the N connected to the three-phase reactor 30 capacitors 41-4N can be set to the fifth harmonic of the six-pulse rectifier 20, since the fifth harmonic see vibration of the six-pulse rectifier 20 represents the strongest harmonic vibration ,
  • the number N is selected as a function of the nominal input voltage of the AC / DC converter 20, of the nominal output voltage of the AC / DC converter 20 and of a transient when connecting the capacitors 41-4N.
  • step 202 a total capacitance of the filter 10 and an inductance L of the coil 30 are determined depending on the determined reactive power and the set resonance frequency.
  • step 203 the capacitances Cl-CN of the N capacitors 41-4N are then adjusted such that each resonant frequency of the N filter configurations is outside of a number of predetermined frequency windows from the AC / DC converter
  • Step 203 performed such that the specific inductance L of the coil 30 remains constant.
  • FIG. 3 shows a flow chart of a second exemplary embodiment of a method for producing a filter 10 for Provide a specific reactive power for an AC / DC converter 20.
  • the second embodiment of FIG. 3 comprises the following steps 301-307.
  • a resonant frequency of the filter 10 is set in the filter configuration with N of the capacitors 41-4N connected to the coil 30 in response to a certain harmonic oscillation of the AC / DC converter 20.
  • step 302 a total capacitance of the filter 10 and an inductance L of the coil 30 are determined in dependence on the determined reactive power and the set resonance frequency.
  • the capacitance Cl-CN of each of the N capacitors 41-4N is set to an Nth part of the determined total capacity. Subsequent steps 303-307 are iterated for the N filter configurations.
  • the nth capacitor 41-4N is connected to the coil 30 to form an nth filter configuration, with n e [1,..., N].
  • the nth filter configuration is formed by a number n of capacitors 41-4N connected by the coil 30.
  • step 304 the resonant frequency is calculated at the nth filter configuration.
  • the equation f N is used.
  • f n denotes the resonance fre
  • step 305 it is then checked whether the calculated resonant frequency of the n-th filter configuration is outside the number of predetermined frequency windows.
  • step 305 it is checked by the following condition whether the calculated resonance frequency f n is outside the number of predetermined frequency windows:
  • step 306 the capacitance Cl-CN of the nth capacitor 41-4N is set to the Nth part of the determined total capacitance.
  • step 307 the capacitance Cl-CN of the n-th capacitor 41-4N is set to a value larger than the N-th part of the specific total capacitance by a certain amount, the capacitance Cl-CN of the (n + 1) -th capacitor 41-4N is set to a value smaller than the Nth part of the determined total capacity by the predetermined amount. As a result, the determined total capacity is kept constant.
  • FIG. 4 shows a block diagram of an exemplary embodiment of a device 80 for producing a filter 10 for providing a specific reactive power for an AC / DC converter 20.
  • a device 80 for producing a filter 10 for providing a specific reactive power for an AC / DC converter 20 An example of such a filter 10 with an AC / DC converter 20 coupled thereto is shown in FIG.
  • the device 80 of FIG. 8 has an adjustment means 81, a determination means 82 and an adjustment means 83.
  • the adjustment means 81 is arranged to set a resonance frequency of the filter 10 in the filter configuration with N of the coil 30 switched capacitors 41-4N depending on a particular harmonic oscillation of the AC / DC converter 20 set.
  • the determination means 80 is configured to determine a total capacitance of the filter 10 and an inductance L of the coil 30 as a function of the determined reactive power and the set resonance frequency.
  • the matching means 83 is arranged to adjust the capacitances C 1 -C n of the N capacitors 41-4N such that each resonant frequency of the N filter configurations is outside a number of predetermined frequency windows around harmonic oscillations generated by the AC / DC converter 20 and the specific total capacity remains constant.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for producing a filter (10) for providing a particular reactive power for an AC/DC converter (20). The filter (10) comprises a coil (30) and a plurality N of capacitors (41, 42,..., 4N) which can be independently connected to the coil (30) in order to form N filter configurations. The method comprises the following steps, a) to c). In step a), in the filter configuration that has N capacitors (41, 42,..., 4N) connected to the coil (30), a resonance frequency of the filter (10) is adjusted (201) as a function of a particular harmonic oscillation of the AC/DC converter (20). In step b), a total capacitance of the filter (10) and an inductance (L) of the coil (30) are determined (202) as a function of the particular reactive power and the adjusted resonance frequency. In step c), the capacitances (C1, C2, CN) of the N capacitors (41, 42,..., 4N) are adapted (203) such that any resonance frequency of the N filter configurations lies outside a number of predetermined frequency windows around harmonic oscillations which are generated by the AC/DC converter (20), and the particular total capacitance remains constant. This adaptation of the capacitances (C1, C2, CN) of the capacitors (41, 42,..., 4N) of the filter (10) ensures that none of the possible resonance frequencies of the filter can coincide with a harmonic oscillation of the AC/DC converter (20). In addition, a computer program product and a device for producing a filter, as well as such a filter, are disclosed.

Description

Beschreibung description
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Filters und Filter Method and device for producing a filter and filter
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Filters zur Bereitstellung einer bestimmten Blindleistung für einen AC/DC-Wandler . Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein solches Filter zur Bereitstellung einer bestimmten Blindleistung für einen AC/DC-Wandler. The present invention relates to a method and an apparatus for producing a filter for providing a specific reactive power for an AC / DC converter. Furthermore, the present invention relates to such a filter for providing a specific reactive power for an AC / DC converter.
Das Filter kann insbesondere ein Netzfilter oder eine Netzfiltervorrichtung für ein leistungselektronisches Gerät sein und eine Schaltung aus Filterkondensatoren und eine Filterdrossel aufweisen. Die Filterkondensatoren sind dabei zu einer Filterschaltung verschaltet, wodurch in Spannungsverläufen von Wechselspannungen der Netzphasenleiter Oberwellen oder harmonische Schwingungen, das heißt Frequenzanteile oberhalb einer Netzgrundfrequenz, gedämpft werden. Dies verbessert die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) des elektronischen Geräts in dem Energieversorgungsnetz, über welches das Gerät mit elektrischer Energie versorgt wird. Insbesondere leistungselektronische Geräte, in welchen schnelle Schaltvorgänge (beispielsweise eine The filter may in particular be a line filter or a line filter device for a power electronic device and comprise a circuit of filter capacitors and a filter choke. The filter capacitors are connected in this case to form a filter circuit, whereby harmonics or harmonic oscillations, that is to say frequency components above a mains fundamental frequency, are attenuated in voltage profiles of alternating voltages of the network phase conductors. This improves the electromagnetic compatibility (EMC) of the electronic device in the power supply network, via which the device is supplied with electrical energy. In particular power electronic devices in which fast switching operations (for example, a
Pulsweitenmodulation) Spannungsspitzen in Netzphasenleitern verursachen können, werden häufig zusammen mit einem Netzfilter betrieben. Ein Netzfilter ist oftmals entweder direkt an das Energieversorgungsnetz angeschlossen oder von diesem nur durch einen Hauptschutz abtrennbar, wodurch dann aber auch das Gerät selbst vom Energieversorgungsnetz getrennt wird. Wenn ein solches Gerät mit dem Energieversorgungsnetz gekoppelt ist, fließen daher in den Filterkondensatoren des Netzfilters Pulse width modulation) can cause voltage spikes in network phase conductors are often operated together with a line filter. A mains filter is often either directly connected to the power grid or separated from this only by a main protection, which then but also the device itself is disconnected from the power grid. Therefore, when such a device is coupled to the power grid, it flows in the filter capacitors of the line filter
Blindströme. Diese können insbesondere dann groß im Verhältnis zur Gesamtstromaufnahme werden, wenn das Gerät selbst nicht betrieben wird. Falls dabei aber zahlreiche Geräte über dieselben Netzphasenleiter an das Energieversorgungsnetz angeschlossen sind und hierbei nur wenige dieser Geräte gleichzeitig betrieben werden, können sich die Blindströme der Netzfilter der einzelnen Geräte zu erheblichen Gesamtblind- strömen aufsummieren, die unter Umständen sogar den Wert der zu diesem Zeitpunkt von den Geräten insgesamt benötigten Wirkleistung übersteigen. Reactive currents. These can become large in relation to the total current consumption, in particular, when the device itself is not operated. If there are many devices over If the same line phase conductors are connected to the power supply network and only a few of these devices are operated simultaneously, the reactive currents of the line filters of the individual devices can add up to considerable total blind currents, which may even exceed the value of the total active power required by the devices at this time ,
Diese Blindströme verursachen eine Erwärmung der Netzphasen- leiter. Zudem muss in der zentralen Energieeinspeisung eine entsprechend hohe Scheinleistung, beispielsweise durch induktive Verbraucher oder Phasenschieber, bereitgestellt werden. Neben dem Problem der Kompensation bzw. Generierung der Blindleistung existiert auch das oben bereits andiskutierte Problem der Oberwellen oder harmonischen Schwingungen. These reactive currents cause heating of the mains phase conductors. In addition, a correspondingly high apparent power must be provided in the central energy supply, for example by inductive consumers or phase shifters. In addition to the problem of compensation or generation of reactive power, there is also the problem of harmonics or harmonic oscillations already discussed above.
Ferner kann die Verwendung eines passiven Filters oder Eingangsfilters für das Filter Probleme verursachen, falls die Resonanzfrequenz des Filters selbst zu nah an den harmoni- sehen Schwingungen ist, die von dem AC/DC-Wandler generiert werden. In diesem Fall können Oszillationen in dem System auftreten, welche einzelne Komponenten beschädigen können. Further, the use of a passive filter or input filter for the filter can cause problems if the resonant frequency of the filter itself is too close to the harmonic vibrations generated by the AC / DC converter. In this case, oscillations may occur in the system which can damage individual components.
Insgesamt können als Eingangsfilter für einen AC/DC-Wandler aktive Filter oder passive Filter eingesetzt werden. Aktive Filter können zwar bessere Filterergebnisse als passive Filter erreichen, sind aber komplexer und teurer. Im Gegensatz dazu liegt der Vorteil bei der Verwendung von passiven Filtern hauptsächlich in deren geringen Kosten und deren Ein- fachheit. Bei passiven Filtern ist es möglich, bestimmte Filterkondensatoren entsprechend dem Betriebspunkt des AC/DC- Wandlers ein- oder auszuschalten. In diesem Fall kann die Blindleistung für einen größeren Betriebsbereich kompensiert werden. Allerdings existiert dann das Problem des Entstehens eines Transienten beim Zuschalten oder Abschalten der Kondensatoren, was wiederum zu einer Beeinträchtigung oder einem Schaden der Komponenten des Systems führen kann. Eine herkömmliche Lösung zum Kompensieren der Blindleistung am Eingang eines AC/DC-Wandlers ist die Verwendung von Bänken von Kondensatoren. Einzelne Kondensatoren oder Brücken von Kondensatoren können zu- oder abgeschaltet werden, um mehr oder weniger Blindleistung dem AC/DC-Wandler bereitzustellen. Allerdings wird hierdurch die Filterung der von dem AC/DC- Wandler generierten harmonischen Schwingung nicht gelöst. Overall, active filters or passive filters can be used as the input filter for an AC / DC converter. Although active filters can achieve better filtering results than passive filters, they are more complex and expensive. In contrast, the advantage of using passive filters is mainly their low cost and simplicity. With passive filters, it is possible to turn certain filter capacitors on or off according to the operating point of the AC / DC converter. In this case, the reactive power can be compensated for a larger operating range. However, then there is the problem of the emergence of a transient when connecting or disconnecting the capacitors, which in turn can lead to impairment or damage to the components of the system. A conventional solution for compensating the reactive power at the input of an AC / DC converter is the use of banks of capacitors. Individual capacitors or bridges of capacitors may be switched on or off to provide more or less reactive power to the AC / DC converter. However, this does not solve the filtering of the harmonic generated by the AC / DC converter.
Eine Schaltung zum Zuschalten von Kondensatoren und zum Än- dern der Frequenz des resultierenden Filters ist in dem Dokument US 6,940,358 Bl beschrieben. Ferner zeigt das Dokument CN101083397A Designs für passive Filter, bei welchen keine Komponenten zu- oder abgeschaltet werden. Aus der US 7,656,117 B2 ist eine Netzfiltervorrichtung mit einer Filterkondensatorschaltung bekannt, die über steuerbare Schaltelemente von den Netzphasenleitern eines Energieversorgungsnetzes getrennt werden kann. Die A circuit for connecting capacitors and for changing the frequency of the resulting filter is described in US Pat. No. 6,940,358 B1. Further, document CN101083397A shows designs for passive filters in which no components are switched on or off. US Pat. No. 7,656,117 B2 discloses a line filter device with a filter capacitor circuit which can be disconnected from the line phase conductors of a power supply network via controllable switching elements. The
Filterkondensatorschaltung wird stets nur dann an die Netz- phasenleiter zugeschaltet, wenn ein Umrichter zum Betreiben einer elektrischen Maschine eine Wirkleistung aus dem Energieversorgungsnetz benötigt.  Filter capacitor circuit is always switched to the mains phase conductor only when a converter for operating an electrical machine requires a real power from the power grid.
Ferner zeigt das Dokument US 4,317,076 A ein Steuersystem zum automatischen Hinzufügen und Abziehen von Kondensatoren von einer elektrischen Versorgungsleitung zum Regeln eines Leistungsfaktors der elektrischen Versorgungsleitung. Further, document US 4,317,076 A shows a control system for automatically adding and subtracting capacitors from an electrical supply line to regulate a power factor of the electrical supply line.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbes- sertes Filter zu schaffen. It is an object of the present invention to provide an improved filter.
Demgemäß wird ein Verfahren zum Herstellen eines Filters zur Bereitstellung einer bestimmten Blindleistung für einen AC/DC-Wandler vorgeschlagen. Das Filter weist eine Spule und eine Mehrzahl N von Kondensatoren auf, die der Spule zur Ausbildung von N Filterkonfigurationen unabhängig zuschaltbar sind. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte a) bis c) . In dem Schritt a) wird eine Resonanzfrequenz des Filters bei der Filterkonfiguration mit N der Spule zugeschalteten Kondensatoren in Abhängigkeit von einer bestimmten harmonischen Schwingung des AC/DC-Wandlers eingestellt. In dem Schritt b) wird eine Gesamtkapazität des Filters und eine Induktivität der Spule in Abhängigkeit von der bestimmten Blindleistung und der eingestellten Resonanzfrequenz bestimmt. In dem Schritt c) werden die Kapazitäten der N Kondensatoren derart angepasst, dass eine jede Resonanzfrequenz der N Filterkonfigurationen außerhalb einer Anzahl vorbestimmter Frequenzfens - ter um von dem AC/DC-Wandler erzeugten harmonischen Schwingungen liegt und die bestimmte Gesamtkapazität konstant bleibt . Accordingly, a method is proposed for producing a filter for providing a specific reactive power for an AC / DC converter. The filter has a coil and a plurality N of capacitors which are independently connectable to the coil to form N filter configurations. The method comprises the following steps a) to c). In step a), a resonant frequency of the filter is added the filter configuration with N of the coil switched capacitors in response to a specific harmonic oscillation of the AC / DC converter set. In step b), a total capacitance of the filter and an inductance of the coil are determined as a function of the determined reactive power and the set resonance frequency. In step c), the capacitances of the N capacitors are adjusted such that each resonant frequency of the N filter configurations is outside a number of predetermined frequency ranges around harmonic oscillations generated by the AC / DC converter and the determined total capacitance remains constant.
Durch die vorliegende Anpassung der Kapazitäten der Kondensa- toren des Filters wird sichergestellt, dass keine der möglichen Resonanzfrequenzen des Filters mit einer harmonischen Schwingung des AC/DC-Wandlers zusammenfallen kann. Die Verwendung des Frequenzfensters um die jeweilige harmonische Schwingung des AC/DC-Wandlers stellt einen gewissen Sicher- heitsabstand zwischen den möglichen Resonanzfrequenzen desThe present adaptation of the capacitances of the capacitors of the filter ensures that none of the possible resonance frequencies of the filter can coincide with a harmonic oscillation of the AC / DC converter. The use of the frequency window around the respective harmonic oscillation of the AC / DC converter provides a certain safety margin between the possible resonance frequencies of the AC / DC converter
Filters und den harmonischen Schwingungen des AC/DC-Wandlers bereit. Insbesondere wird als bestimmte harmonische Schwingung, auf welche die Resonanzfrequenz des Filters eingestellt wird, die stärkste harmonische Schwingung verwendet. Damit wird das Filter auch die stärkste harmonische Schwingung des AC/DC-Wandlers beim nominalen Betriebspunkt optimal dämpfen. Filters and the harmonic oscillations of the AC / DC converter ready. In particular, as the particular harmonic vibration to which the resonance frequency of the filter is set, the strongest harmonic vibration is used. Thus, the filter will optimally attenuate even the strongest harmonic oscillation of the AC / DC converter at the nominal operating point.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäß hergestellten Filters liegt in der Verwendung ausschließlich einfacher und kostengünstiger Komponenten, nämlich einer einzigen Spule und einer Anzahl von N Kondensatoren. Zum Koppeln der Kondensatoren an die Spule sind nur noch entsprechende Schalter vorzusehen . Bei einer Ausführungsform wird vor dem Schritt c) die Kapazität eines jeden der N Kondensatoren auf einen N-ten Teil der bestimmten Gesamtkapazität eingestellt. Die Einstellung der Kapazitäten der N Kondensatoren auf den jeweiligen N-Teil der bestimmten Gesamtkapazität des Filters stellt eine geeignete Initialisierung des Verfahrens zum Anpassen der Kapazitäten dar. Another advantage of the filter according to the invention is the use of only simple and inexpensive components, namely a single coil and a number of N capacitors. For coupling the capacitors to the coil only corresponding switches are provided. In one embodiment, prior to step c), the capacitance of each of the N capacitors is set to an Nth part of the determined total capacitance. The adjustment of the capacitances of the N capacitors to the respective N part of the determined total capacitance of the filter constitutes a suitable initialization of the method for adjusting the capacitances.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird der Schritt c) durch die folgenden Teilschritte cl) bis c5) ausgebildet: In a further embodiment, step c) is formed by the following substeps c1) to c5):
cl) Zuschalten des n-ten Kondensators zu der Spule zur Bildung einer n-ten Filterkonfiguration, mit ne [1, ..., N] , wo- bei die n-te Filterkonfiguration durch eine Anzahl n von der Spule zugeschalteten Kondensatoren gebildet ist, cl) connecting the n-th capacitor to the coil to form an n-th filter configuration, with ne [1, ..., N], wherein the n-th filter configuration is formed by a number n capacitors connected by the coil .
c2) Berechnen der Resonanzfrequenz bei der n-ten Filterkonfiguration, c2) calculating the resonant frequency at the nth filter configuration,
c3) Prüfen, ob die berechnete Resonanzfrequenz der n-ten Filterkonfiguration außerhalb der Anzahl der vorbestimmten Frequenzfenster liegt, c3) checking whether the calculated resonant frequency of the n-th filter configuration is outside the number of predetermined frequency windows,
c4) falls die berechnete Resonanzfrequenz der n-ten Filterkonfiguration außerhalb der Anzahl der vorbestimmten Frequenzfenster liegt, Festlegen der Kapazität des n-ten Konden- sators auf den N-ten Teil der bestimmten Gesamtkapazität, und c5) falls die berechnete Resonanzfrequenz der n-ten Filterkonfiguration innerhalb eines der vorbestimmten Frequenzfenster liegt, Festlegen der Kapazität des n-ten Kondensators auf einen Wert, der um einen bestimmten Betrag größer als der N- te Teil der bestimmten Gesamtkapazität ist, und Festlegen der Kapazität des (n+1) -ten Kondensators auf einen Wert, der um den bestimmten Betrag kleiner als der N-te Teil der bestimmten Gesamtkapazität ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass alle möglichen Resonanzfrequenzen des Filters nicht mit den harmonischen Schwingungen des AC/DC-Wandlers zusammenfallen und dass die bestimmte Gesamtkapazität des Filters erhalten bleibt. Ferner ist es möglich im Schritt c5) die Kapazität des n-ten Kondensators auf einen Wert festzulegen, der um den bestimmten Betrag kleiner als der N-te Teil der bestimmten Gesamtkapazität ist, wobei dann die Kapazität des (n+1) -ten Kondensa- tors auf einen Wert festgelegt wird, der um den bestimmten Betrag größer als der N-te Teil der bestimmten Gesamtkapazität ist. Bei einer weiteren Ausführungsform werden die Teilschritte cl) bis c5) für die N Filterkonfigurationen iterativ ausgeführt . c4) if the calculated resonant frequency of the nth filter configuration is outside the number of predetermined frequency windows, setting the capacitance of the nth capacitor to the Nth part of the determined total capacitance, and c5) if the calculated resonant frequency is the nth Filter configuration is within one of the predetermined frequency window, setting the capacitance of the n-th capacitor to a value which is larger by a certain amount than the Nth part of the determined total capacity, and setting the capacity of the (n + 1) th capacitor to a value that is smaller than the Nth part of the determined total capacity by the specified amount. This ensures that all possible resonant frequencies of the filter do not coincide with the harmonic oscillations of the AC / DC converter and that the specific total capacitance of the filter is maintained. Further, in step c5), it is possible to set the capacity of the nth capacitor to a value smaller than the Nth part of the specific total capacity by the predetermined amount, and then the capacitance of the (n + 1) th capacitor - is set to a value that is greater than the Nth part of the determined total capacity by the specified amount. In a further embodiment, sub-steps cl) to c5) are iteratively executed for the N filter configurations.
Die iterative Durchführung der Teilschritte cl) bis c5) stellt sicher, dass die Gesamtkapazität des Filters konstant bleibt und die einzelnen Kapazitäten geeignet eingestellt werden können . The iterative implementation of sub-steps cl) to c5) ensures that the total capacity of the filter remains constant and the individual capacities can be set appropriately.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Resonanzfrequenz bei der n-ten Filterkonfiguration berechnet durch:In another embodiment, the resonant frequency in the nth filter configuration is calculated by:
Figure imgf000008_0001
wobei fn die Resonanzfrequenz der n-ten Filterkonfiguration, fN die Resonanzfrequenz der N-ten Filterkonfiguration, n die Anzahl der der Spule zugeschalteten Kondensatoren, und N die Anzahl der der Spule zuschaltbaren Kondensatoren bezeichnet, mit ne [1 , ... , N] .
Figure imgf000008_0001
where f n is the resonant frequency of the n-th filter configuration, f N is the resonant frequency of the N th filter configuration, n is the number of capacitors connected to the coil, and N is the number of capacitors switchable to the coil, with ne [1, ..., N].
Bei einer weiteren Ausführungsform wird bei dem Schritt c3) durch die folgende Bedingung geprüft, ob die berechnete Reso- nanzfrequenz fn außerhalb der Anzahl der vorbestimmten Frequenzfenster liegt: In a further embodiment, the following condition is checked in step c3) as to whether the calculated resonant frequency f n is outside the number of predetermined frequency windows:
( Elharm " fbase ~ fwindow) > ( ) " f > (^lharm " fbase + fwindow) / n (Elharm "fbase ~ fwindow)>()"f> (^ lharm "fbase + fwindow) / n
wobei nharm die Ordnung der von dem AC/DC-Wandler erzeugten harmonischen Schwingung, fbase die Grundfrequenz eines mit dem AC/DC-Wandler koppelbaren Energieversorgungsnetzes und fwindow die Grenzfrequenz des vorbestimmten Frequenzfensters bezeichnet . where n ha rm denotes the order of the harmonic oscillation generated by the AC / DC converter, fbase the fundamental frequency of a power supply network which can be coupled to the AC / DC converter, and fwindow the limit frequency of the predetermined frequency window.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird der Schritt c3) für alle harmonischen Schwingungen des AC/DC-Wandlers bis zu der 13. Ordnung durchgeführt. Vorzugsweise werden demnach nur die harmonischen Schwingungen des AC/DC-Wandlers bis zur 13. Ordnung kompensiert, was einen geeigneten Kompromiss zwischen der Komplexität des Verfahrens und der Filterleistung darstellt. In another embodiment, step c3) is performed for all harmonic oscillations of the AC / DC converter up to the 13th order. Preferably, therefore, only the harmonic oscillations of the AC / DC converter up to the 13th order are compensated, which represents a suitable compromise between the complexity of the method and the filter performance.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird der AC/DC-Wandler als ein Sechspulsgleichrichter ausgebildet. Der Sechspulsgleichrichter kann auch als ein Dreiphasen- Gleichrichter bezeichnet werden. In a further embodiment, the AC / DC converter is designed as a six-pulse rectifier. The six-pulse rectifier may also be referred to as a three-phase rectifier.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Spule als eine Dreiphasen-Drosselspule ausgebildet . In another embodiment, the coil is formed as a three-phase choke coil.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird der Schritt a) ausgebildet durch: Einstellen der Resonanzfrequenz des Filters bei der Filterkonfiguration mit den N mit der Dreiphasen- Drosselspule verbundenen Kondensatoren auf die 5. harmonische Schwingung des Sechspulsgleichrichters. In another embodiment, step a) is formed by: setting the resonant frequency of the filter in the filter configuration with the N capacitors connected to the three-phase choke coil to the 5th harmonic of the six-pulse rectifier.
Die fünfte harmonische Schwingung des Sechspulsgleichrichters stellt die stärkste harmonische Schwingung für den Sechspulsgleichrichter dar und bildet damit die geeignete Grundlage für die Einstellung der Resonanzfrequenz des Filters. The fifth harmonic of the six-pulse rectifier represents the strongest harmonic for the six-pulse rectifier, thus providing the appropriate basis for adjusting the resonant frequency of the filter.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird N in Abhängigkeit der nominalen EingangsSpannung des AC/DC-Wandlers, der nominalen AusgangsSpannung des AC/DC-Wandlers und eines Transienten beim Zuschalten der Kondensatoren gewählt. In another embodiment, N is selected depending on the nominal input voltage of the AC / DC converter, the nominal output voltage of the AC / DC converter, and a transient when connecting the capacitors.
Folglich können bei der Auslegung des Filters auch die nominale EingangsSpannung, die nominale AusgangsSpannung und Schaltvorgänge berücksichtigt werden. Consequently, when designing the filter, the nominal input voltage, the nominal output voltage and switching operations can also be taken into account.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird der Schritt d) ausgebildet durch: Anpassen der Kapazitäten der N Kondensatoren derart, dass eine jede Resonanzfrequenz der N Filterkonfigu- rationen außerhalb der Anzahl vorbestimmter Frequenzfenster um von dem AC/DC-Wandler erzeugten harmonischen Schwingungen liegt und die bestimmte Gesamtkapazität sowie die bestimmte Induktivität der Spule konstant bleiben. In another embodiment, step d) is formed by: adjusting the capacitances of the N capacitors so that each resonant frequency of the N filter configuration outside the number of predetermined frequency windows around harmonic oscillations generated by the AC / DC converter, and the determined total capacitance and inductance of the coil remain constant.
Bei dieser Ausführungsform wird insbesondere auch die Induktivität der Spule konstant gehalten. In this embodiment, in particular, the inductance of the coil is kept constant.
Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung des wie oben erläuterten Verfahrens veranlasst. Furthermore, a computer program product is proposed, which causes the execution of the method as explained above on a program-controlled device.
Ein Computerprogrammprodukt wie ein Computerprogramm-Mittel kann beispielsweise als Speichermedium, wie Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD oder auch in Form einer A computer program product such as a computer program means, for example, as a storage medium, such as memory card, USB stick, CD-ROM, DVD or in the form of a
herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen. Downloadable file can be provided or delivered by a server in a network. This can be done, for example, in a wireless communication network by transmitting a corresponding file with the computer program product or the computer program means.
Außerdem wird ein Datenträger mit einem gespeicherten Computerprogramm mit Befehlen vorgeschlagen, welche die Durchführung des wie oben erläuterten Verfahrens auf einer programm- gesteuerten Einrichtung veranlasst. In addition, a data carrier with a stored computer program with commands is proposed, which causes the execution of the method explained above on a program-controlled device.
Ferner wird eine Vorrichtung zum Herstellen eines Filters zur Bereitstellung einer bestimmten Blindleistung für einen AC/DC-Wandler vorgeschlagen. Dabei weist das Filter eine Spu- le und eine Mehrzahl N von Kondensatoren auf, die der Spule zur Ausbildung von N Filterkonfigurationen unabhängig zuschaltbar sind. Die Vorrichtung umfasst ein Einstell -Mittel , ein Bestimmungs-Mittel und ein Anpassungs-Mittel. Das Ein- stell-Mittel ist zum Einstellen einer Resonanzfrequenz des Filters bei der Filterkonfiguration mit N der Spule zugeschalteten Kondensatoren in Abhängigkeit von einer bestimmten harmonischen Schwingung des AC/DC-Wandlers eingerichtet. Das Bestimmungs-Mittel ist zum Bestimmen einer Gesamtkapazität des Filters und einer Induktivität der Spule in Abhängigkeit von der bestimmten Blindleistung und der eingestellten Resonanzfrequenz eingerichtet. Das Anpassungs-Mittel ist zum Anpassen der Kapazitäten der N Kondensatoren derart eingerich- tet, dass eine jede Resonanzfrequenz der N Filterkonfigurationen außerhalb einer Anzahl vorbestimmter Frequenzfenster um von dem AC/DC-Wandler erzeugten harmonischen Schwingungen liegt und die bestimmte Gesamtkapazität konstant bleibt. Das jeweilige Mittel, Einstell -Mittel , Bestimmungs-Mittel und Anpassungs-Mittel, kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann das jeweilige Mittel als Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Compu- ter oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann das jeweilige Mittel als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein. Furthermore, an apparatus for producing a filter for providing a specific reactive power for an AC / DC converter is proposed. In this case, the filter has a coil and a plurality N of capacitors, which can be connected to the coil independently to form N filter configurations. The device comprises an adjustment means, a determination means and an adaptation means. The adjusting means is arranged to set a resonance frequency of the filter in the filter configuration with N of the coil connected capacitors in response to a certain harmonic oscillation of the AC / DC converter. The determination means is for determining a total capacity of the filter and an inductance of the coil in dependence on the specific reactive power and the set resonance frequency. The matching means is arranged to adjust the capacitances of the N capacitors such that each resonant frequency of the N filter configurations is outside of a number of predetermined frequency windows around harmonic oscillations generated by the AC / DC converter and the particular total capacitance remains constant. The respective means, setting means, determination means and adaptation means, can be implemented in terms of hardware and / or software technology. In a hardware implementation, the respective means can be designed as a device or as part of a device, for example as a computer or as a microprocessor. In a software implementation, the respective means may be designed as a computer program product, as a function, as a routine, as part of a program code or as an executable object.
Weiter wird ein Filter zur Bereitstellung einer bestimmten Blindleistung für einen AC/DC-Wandler vorgeschlagen, welches insbesondere durch ein wie oben beschriebenes Verfahren hergestellt ist. Dabei weist das Filter eine Spule und eine Mehrzahl N von Kondensatoren zur Ausbildung einer bestimmten Gesamtkapazität auf, die der Spule zur Ausbildung von N Filterkonfigurationen unabhängig zuschaltbar sind. Die Kapazitäten der N Kondensatoren sind derart angepasst, dass eine jede Resonanzfrequenz der N Filterkonfigurationen außerhalb einer Anzahl vorbestimmter Frequenzfenster um von dem AC/DC-Wandler erzeugten harmonischen Schwingungen liegt und die bestimmte Gesamtkapazität konstant bleibt. Furthermore, a filter is proposed for providing a specific reactive power for an AC / DC converter, which is produced in particular by a method as described above. In this case, the filter has a coil and a plurality N of capacitors for the formation of a specific total capacitance, which can be connected to the coil independently to form N filter configurations. The capacitances of the N capacitors are adjusted such that each resonant frequency of the N filter configurations is outside of a number of predetermined frequency windows around harmonic oscillations generated by the AC / DC converter and the particular total capacitance remains constant.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei - spiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. The above-described characteristics, features and advantages of this invention as well as the manner in which they are achieved will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments. Games, which are explained in more detail in connection with the drawings.
Dabei zeigen: Showing:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of a
Filters, der mit einem AC/DC-Wandler gekoppelt ist;  Filter coupled to an AC / DC converter;
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen eines Filters zur Bereitstellung einer bestimmten Blindleistung für einen AC/DC-Wandler; FIG. 2 is a flowchart of a first embodiment of a method for producing a filter for providing a specific reactive power for an AC / DC converter; FIG.
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen eines Filters zur Bereitstellung einer bestimmten Blindleistung für einen AC/DC-Wandler; und 3 is a flowchart of a second embodiment of a method for producing a filter for providing a specific reactive power for an AC / DC converter; and
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Fig. 4 is a block diagram of an embodiment of a
Vorrichtung zum Herstellen eines Filters zur Bereitstellung einer bestimmten Blindleistung für einen AC/DC-Wandler.  Device for producing a filter for providing a specific reactive power for an AC / DC converter.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist. In the figures, the same or functionally identical elements have been given the same reference numerals, unless stated otherwise.
In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Filters 10 dargestellt, das mit einem AC/DC-Wandler 20 gekoppelt ist. FIG. 1 shows a block diagram of an exemplary embodiment of a filter 10 which is coupled to an AC / DC converter 20.
Der AC/DC-Wandler 20 empfängt eingangsseitig eine Wechselspannung von einem angeschlossenen Energieversorgungsnetz 50, wandelt die empfangene Wechselspannung in eine Gleichspannung und stellt diese ausgangsseitig einer Last 60 bereit. Dazu ist der AC/DC-Wandler 20 mit dem Energieversorgungsnetz 50 über drei Netzphasenleiter eingangsseitig gekoppelt. Über die drei Netzphasenleiter wird die Wechselspannung von dem Ener- gieversorgungsnetz 50 an den AC/DC-Wandler 20 übertragen. An diesen drei Netzphasenleitern ist auch das Filter 10 gekoppelt. Ausgangsseitig ist der AC/DC-Wandler 20 mit der Last 60 über zwei Leitungen zur Übertragung der gewandelten Gleich- Spannung gekoppelt . The AC / DC converter 20 receives on the input side an AC voltage from a connected power supply network 50, converts the received AC voltage into a DC voltage and provides this on the output side of a load 60. For this purpose, the AC / DC converter 20 is coupled to the power supply network 50 via three line phase conductors on the input side. The three mains phase conductors generate the alternating voltage from the energy supply network 50 to the AC / DC converter 20 transmitted. At these three network phase conductors and the filter 10 is coupled. On the output side, the AC / DC converter 20 is coupled to the load 60 via two lines for the transmission of the converted DC voltage.
Das Filter 10 der Fig. 1 ist dazu eingerichtet, eine bestimmte Blindleistung für den AC/DC-Wandler 20 bereitzustellen und diese dem AC/DC-Wandler über die drei Netzphasenleiter ein- gangsseitig einzukoppeln . Dazu weist das Filter 10 eine Spule 30 und eine Mehrzahl N von Kondensatoren 41-4N zur Ausbildung einer bestimmten Gesamtkapazität des Filters 10 auf. Die N Kondensatoren 41-4N sind der Spule 30 zur Ausbildung N Filterkonfigurationen unabhängig zuschaltbar. Zum unabhängigen und wahlweisen Zuschalten der Kondensatoren 41-4N zu der spule sind zwischengeschaltete Schalter 71-7N vorgesehen. In Abhängigkeit der jeweils einzelkoppelnden Blindleistung werden die Kondensatoren 41-4N der Spule 30 zugeschaltet. Dazu werden die entsprechenden Schalter 71-7N geschlossen. Hierzu werden die Schalter 71-7N von einer Steuereinrichtung (nicht gezeigt) gesteuert. Ferner sind die Kapazitäten Cl-CN der N- Kondensatoren 41-4N derart angepasst, dass eine jede Resonanzfrequenz der N Filterkonfigurationen außerhalb einer Anzahl vorbestimmter Frequenzfenster um von dem AC/DC-Wandler 20 erzeugten harmonischen Schwingungen liegt und die bestimmte Gesamtkapazität konstant bleibt. Ausführungsbeispiele für Verfahren zur Herstellung eines solchen Filters 10 sind mit Bezug zu den Fig. 2 und 3 angegeben. Dazu zeigt Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen eines Filters 10 zur Bereitstellung einer bestimmten Blindleistung für einen AC/DC-Wandler 20. Das Filter 10 hat eine Spule 30 und eine Mehrzahl N von Kondensatoren 41-4N (siehe Fig. 1), wobei die N Kondensatoren 41-4N der Spule 30 zur Ausbildung von N Filterkonfigurationen unabhängig zuschaltbar sind. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 umfasst die folgenden Schritte 201 bis 203. The filter 10 of FIG. 1 is adapted to provide a certain reactive power for the AC / DC converter 20 and to couple this to the AC / DC converter via the three mains phase conductors on the input side. For this purpose, the filter 10 has a coil 30 and a plurality N of capacitors 41-4N for forming a specific total capacitance of the filter 10. The N capacitors 41-4N are independently connectable to the coil 30 to form N filter configurations. For independently and selectively connecting the capacitors 41-4N to the coil, intermediate switches 71-7N are provided. Depending on the individually coupling reactive power, the capacitors 41-4N of the coil 30 are switched on. For this purpose, the corresponding switches 71-7N are closed. For this purpose, the switches 71-7N are controlled by a control device (not shown). Further, the capacitances Cl-CN of the N capacitors 41-4N are adjusted such that each resonant frequency of the N filter configurations is outside of a number of predetermined frequency windows around harmonic oscillations generated by the AC / DC converter 20 and the certain total capacitance remains constant. Exemplary embodiments of methods for producing such a filter 10 are given with reference to FIGS. 2 and 3. 2 shows a flowchart of a first embodiment of a method for producing a filter 10 for providing a specific reactive power for an AC / DC converter 20. The filter 10 has a coil 30 and a plurality N of capacitors 41-4N (see FIG 1), the N capacitors 41-4N of the coil 30 for forming N filter configurations are independently switchable. The embodiment of FIG. 2 comprises the following steps 201 to 203.
In Schritt 201 wird eine Resonanzfrequenz des Filters 10 bei der Filterkonfiguration, welche durch N der Spule 30 zugeschaltete Kondensatoren 41-4N gebildet ist, in Abhängigkeit von einer bestimmten harmonischen Schwingung des AC/DC- Wandlers eingestellt. Der AC/DC-Wandler 20 ist beispielsweise ein Sechspulsgleichrichter und die Spule 30 ist beispielswei - se eine Dreiphasen-Drosselspule. Dann kann die Resonanzfrequenz des Filters 10 bei der Filterkonfiguration mit den N mit der Dreiphasen-Drosselspule 30 verbundenen Kondensatoren 41-4N auf die fünfte harmonische Schwingung des Sechspulsgleichrichters 20 eingestellt werden, da die fünfte harmoni- sehe Schwingung des Sechspulsgleichrichters 20 die stärkste harmonische Schwingung darstellt. Dabei wird die Zahl N in Abhängigkeit von der nominellen EingangsSpannung des AC/DC- Wandlers 20, von der nominalen AusgangsSpannung des AC/DC- Wandlers 20 und von einem Transienten beim Zuschalten der Kondensatoren 41-4N gewählt. In step 201, a resonance frequency of the filter 10 in the filter configuration, which is constituted by capacitors 41-4N connected by N of the coil 30, is set in response to a certain harmonic of the AC / DC converter. The AC / DC converter 20 is a six-pulse rectifier, for example, and the coil 30 is, for example, a three-phase reactor. Then, the resonant frequency of the filter 10 in the filter configuration with the N connected to the three-phase reactor 30 capacitors 41-4N can be set to the fifth harmonic of the six-pulse rectifier 20, since the fifth harmonic see vibration of the six-pulse rectifier 20 represents the strongest harmonic vibration , In this case, the number N is selected as a function of the nominal input voltage of the AC / DC converter 20, of the nominal output voltage of the AC / DC converter 20 and of a transient when connecting the capacitors 41-4N.
In Schritt 202 werden eine Gesamtkapazität des Filters 10 und eine Induktivität L der Spule 30 in Abhängigkeit von der bestimmten Blindleistung und der eingestellten Resonanzfrequenz bestimmt. In step 202, a total capacitance of the filter 10 and an inductance L of the coil 30 are determined depending on the determined reactive power and the set resonance frequency.
In Schritt 203 werden dann die Kapazitäten Cl-CN der N- Kondensatoren 41-4N derart angepasst, dass eine jede Resonanzfrequenz der N Filterkonfigurationen außerhalb einer An- zahl vorbestimmter Frequenzfenster um von dem AC/DC-WandlerIn step 203, the capacitances Cl-CN of the N capacitors 41-4N are then adjusted such that each resonant frequency of the N filter configurations is outside of a number of predetermined frequency windows from the AC / DC converter
20 erzeugten harmonische Schwingungen liegt und die bestimmte Gesamtkapazität konstant bleibt. Insbesondere wird der 20 harmonic vibrations generated and the specific total capacity remains constant. In particular, the
Schritt 203 derart durchgeführt, dass auch die bestimmte Induktivität L der Spule 30 konstant bleibt. Step 203 performed such that the specific inductance L of the coil 30 remains constant.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines zweiten Ausführungsbei- spiels eines Verfahrens zum Herstellen eines Filters 10 zur Bereitstellung einer bestimmten Blindleistung für einen AC/DC-Wandler 20. FIG. 3 shows a flow chart of a second exemplary embodiment of a method for producing a filter 10 for Provide a specific reactive power for an AC / DC converter 20.
Das zweite Ausführungsbeispiel der Fig. 3 umfasst die folgen- den Schritte 301-307. The second embodiment of FIG. 3 comprises the following steps 301-307.
In Schritt 301 wird eine Resonanzfrequenz des Filters 10 bei der Filterkonfiguration mit N der Spule 30 zugeschalteten Kondensatoren 41-4N in Abhängigkeit von einer bestimmten har- monischen Schwingung des AC/DC-Wandlers 20 eingestellt. In step 301, a resonant frequency of the filter 10 is set in the filter configuration with N of the capacitors 41-4N connected to the coil 30 in response to a certain harmonic oscillation of the AC / DC converter 20.
In Schritt 302 wird eine Gesamtkapazität des Filters 10 und eine Induktivität L der Spule 30 in Abhängigkeit von der bestimmten Blindleistung und der eingestellten Resonanzfrequenz bestimmt. Dabei wird zur Initialisierung der fortfolgenden Schritte 303-307 die Kapazität Cl-CN eines jeden der N Kondensatoren 41-4N auf einen N-ten Teil der bestimmten Gesamtkapazität eingestellt. Die nachfolgenden Schritte 303-307 werden für die N Filterkonfigurationen iterativ ausgeführt. In step 302, a total capacitance of the filter 10 and an inductance L of the coil 30 are determined in dependence on the determined reactive power and the set resonance frequency. At this time, to initialize the succeeding steps 303-307, the capacitance Cl-CN of each of the N capacitors 41-4N is set to an Nth part of the determined total capacity. Subsequent steps 303-307 are iterated for the N filter configurations.
Dabei wird in Schritt 303 der n-te Kondensator 41-4N zu der Spule 30 zur Bildung einer n-ten Filterkonfiguration zuge- schaltet, mit n e [1, ... , N] . Dabei ist die n-te Filterkonfiguration durch eine Anzahl n von der Spule 30 zugeschalteten Kondensatoren 41-4N gebildet. In this case, in step 303, the nth capacitor 41-4N is connected to the coil 30 to form an nth filter configuration, with n e [1,..., N]. In this case, the nth filter configuration is formed by a number n of capacitors 41-4N connected by the coil 30.
In Schritt 304 wird die Resonanzfrequenz bei der n-ten Fil- terkonfiguration berechnet. Dabei wird insbesondere die Gleichung fN verwendet. fn bezeichnet die Resonanzfre
Figure imgf000015_0001
In step 304, the resonant frequency is calculated at the nth filter configuration. In particular, the equation f N is used. f n denotes the resonance fre
Figure imgf000015_0001
quenz der n-ten Filterkonfiguration, fN die Resonanzfrequenz der N-ten Filterkonfiguration, n die Anzahl der der Spule zugeschalteten Kondensatoren, und N die Anzahl der der Spule zuschaltbaren Kondensatoren, mit ne [1, ..., N] . In Schritt 305 wird dann geprüft, ob die berechnete Resonanzfrequenz der n-ten Filterkonfiguration außerhalb der Anzahl der vorbestimmten Frequenzfenster liegt. Bei dem Schritt 305 wird durch die folgende Bedingung geprüft, ob die berechnete Resonanzfrequenz fn außerhalb der Anzahl der vorbestimmten Frequenzfenster liegt: frequency of the n-th filter configuration, f N the resonant frequency of the N th filter configuration, n the number of capacitors connected to the coil, and N the number of capacitors which can be connected to the coil, with ne [1, ..., N]. In step 305, it is then checked whether the calculated resonant frequency of the n-th filter configuration is outside the number of predetermined frequency windows. At step 305, it is checked by the following condition whether the calculated resonance frequency f n is outside the number of predetermined frequency windows:
( Π-harm " fbase ~ fwindow) > ( ) " f > ( ^-harm " fbase + fwindow) /  (Π-harm "fbase ~ fwindow)> ()" f> (^ -harm "fbase + fwindow) /
n  n
wobei nharm die Ordnung der von dem AC/DC-Wandler erzeugten harmonischen Schwingung, fbase die Grundfrequenz eines mit dem AC/DC-Wandler koppelbaren Energieversorgungsnetzes und fwindow die Grenzfrequenz des vorbestimmten Frequenzfensters bezeichnet . Falls die berechnete Resonanzfrequenz der n-ten Filterkonfiguration innerhalb eines der bestimmten Frequenzfenster liegt, fährt das Verfahren mit dem Schritt 307 fort. Ansonsten erfolgt der Schritt 306. In Schritt 306 wird die Kapazität Cl-CN des n-ten Kondensators 41-4N auf den N-ten Teil der bestimmten Gesamtkapazität festgelegt. Demgegenüber wird in Schritt 307 die Kapazität Cl-CN des n-ten Kondensators 41-4N auf einen Wert, der um einen bestimmten Betrag größer als der N-te Teil der bestimmten Gesamtkapazität ist, festgelegt, wobei die Kapazität Cl-CN des (n+l)-ten Kondensators 41-4N auf einen Wert festgelegt wird, der um den bestimmten Betrag kleiner als der N-te Teil der bestimmten Gesamtkapazität ist. Folglich wird die bestimmte Gesamtkapazität konstant gehalten. where n ha rm denotes the order of harmonic oscillation generated by the AC / DC converter, fbase denotes the fundamental frequency of a power supply network which can be coupled to the AC / DC converter, and f w i n dow denotes the cutoff frequency of the predetermined frequency window. If the calculated resonant frequency of the nth filter configuration is within one of the determined frequency windows, the method continues to step 307. Otherwise, step 306 occurs. In step 306, the capacitance Cl-CN of the nth capacitor 41-4N is set to the Nth part of the determined total capacitance. On the other hand, in step 307, the capacitance Cl-CN of the n-th capacitor 41-4N is set to a value larger than the N-th part of the specific total capacitance by a certain amount, the capacitance Cl-CN of the (n + 1) -th capacitor 41-4N is set to a value smaller than the Nth part of the determined total capacity by the predetermined amount. As a result, the determined total capacity is kept constant.
In Fig. 4 ist ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 80 zum Herstellen eines Filters 10 zur Bereitstellung einer bestimmten Blindleistung für einen AC/DC- Wandler 20 dargestellt. Ein Beispiel für ein solches Filter 10 mit einem damit gekoppelten AC/DC-Wandler 20 ist in Fig. 1 dargestellt . Die Vorrichtung 80 der Fig. 8 hat ein Einstell -Mittel 81, ein Bestimmungs-Mittel 82 und ein Anpassungs-Mittel 83. Das Ein- stell-Mittel 81 ist dazu eingerichtet, eine Resonanzfrequenz des Filters 10 bei der Filterkonfiguration mit N der Spule 30 zugeschalteten Kondensatoren 41-4N in Abhängigkeit von einer bestimmten harmonischen Schwingung des AC/DC-Wandlers 20 einzustellen. Das Bestimmungs-Mittel 80 ist dazu eingerichtet, eine Gesamtkapazität des Filters 10 und eine Induktivität L der Spule 30 in Abhängigkeit von der bestimmten Blindleistung und der eingestellten Resonanzfrequenz zu bestimmen. Das An- passungs-Mittel 83 ist dazu eingerichtet, die Kapazitäten Cl- CN der N Kondensatoren 41-4N derart anzupassen, dass eine jede Resonanzfrequenz der N Filterkonfigurationen außerhalb einer Anzahl vorbestimmter Frequenzfenster um von dem AC/DC- Wandler 20 erzeugten harmonischen Schwingungen liegt und die bestimmte Gesamtkapazität konstant bleibt. FIG. 4 shows a block diagram of an exemplary embodiment of a device 80 for producing a filter 10 for providing a specific reactive power for an AC / DC converter 20. An example of such a filter 10 with an AC / DC converter 20 coupled thereto is shown in FIG. The device 80 of FIG. 8 has an adjustment means 81, a determination means 82 and an adjustment means 83. The adjustment means 81 is arranged to set a resonance frequency of the filter 10 in the filter configuration with N of the coil 30 switched capacitors 41-4N depending on a particular harmonic oscillation of the AC / DC converter 20 set. The determination means 80 is configured to determine a total capacitance of the filter 10 and an inductance L of the coil 30 as a function of the determined reactive power and the set resonance frequency. The matching means 83 is arranged to adjust the capacitances C 1 -C n of the N capacitors 41-4N such that each resonant frequency of the N filter configurations is outside a number of predetermined frequency windows around harmonic oscillations generated by the AC / DC converter 20 and the specific total capacity remains constant.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Herstellen eines Filters (10) zur Bereitstellung einer bestimmten Blindleistung für einen AC/DC- Wandler (20) , wobei das Filter (10) eine Spule (30) und eine Mehrzahl N von Kondensatoren (41, 42, ..., 4N) aufweist, die der Spule (30) zur Ausbildung von N Filterkonfigurationen unabhängig zuschaltbar sind, mit den Schritten: A method of manufacturing a filter (10) for providing a specific reactive power to an AC / DC converter (20), the filter (10) comprising a coil (30) and a plurality N of capacitors (41, 42, .. ., 4N) which are independently connectable to the coil (30) to form N filter configurations, comprising the steps of:
a) Einstellen (201) einer Resonanzfrequenz des Filters (10) bei der Filterkonfiguration mit N der Spule (30) zugeschalteten Kondensatoren (41, 42, ..., 4N) in Abhängigkeit von einer bestimmten harmonischen Schwingung des AC/DC-Wandlers (20) , b) Bestimmen (202) einer Gesamtkapazität des Filters (10) und einer Induktivität (L) der Spule (30) in Abhängigkeit von der bestimmten Blindleistung und der eingestellten Resonanzfrequenz, und a) setting (201) a resonant frequency of the filter (10) in the filter configuration with N of the coil (30) connected capacitors (41, 42, ..., 4N) in response to a specific harmonic oscillation of the AC / DC converter ( 20), b) determining (202) a total capacitance of the filter (10) and an inductance (L) of the coil (30) in dependence on the determined reactive power and the set resonance frequency, and
c) Anpassen (203) der Kapazitäten (Cl, C2, CN) der N Kondensatoren (41, 42, ..., 4N) derart, dass eine jede Resonanzfrequenz der N Filterkonfigurationen außerhalb einer An- zahl vorbestimmter Frequenzfenster um von dem AC/DC-Wandler (20) erzeugten harmonischen Schwingungen liegt und die bestimmte Gesamtkapazität konstant bleibt. c) adjusting (203) the capacitances (C1, C2, CN) of the N capacitors (41, 42, ..., 4N) such that each resonant frequency of the N filter configurations is outside a number of predetermined frequency windows from the AC / DC converter (20) generated harmonic vibrations and the specific total capacity remains constant.
2. Verfahren nach Anspruch 1, 2. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass vor dem Schritt c) die Kapazität (Cl, C2, CN) eines jeden der N Kondensatoren (41, 42, ..., 4N) auf einen N-ten Teil der bestimmten Gesamtkapazität eingestellt wird. that before step c) the capacitance (C1, C2, CN) of each of the N capacitors (41, 42, ..., 4N) is set to an Nth part of the determined total capacitance.
3. Verfahren nach Anspruch 2, 3. The method according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Schritt c) die folgenden Teilschritte cl) bis c5) umfasst : that step c) comprises the following substeps c1) to c5):
cl) Zuschalten (303) des n-ten Kondensators (41, 42, cl) connecting (303) the nth capacitor (41, 42,
4N) zu der Spule (30) zur Bildung einer n-ten Filterkonfiguration, mit ne [1, N] , wobei die n-te Filterkonfiguration durch eine Anzahl n von der Spule (30) zugeschalteten Kondensatoren (41, 42, ..., 4N) gebildet ist, c2) Berechnen (304) der Resonanzfrequenz bei der n-ten Filterkonfiguration, 4N) to the coil (30) to form an nth filter configuration, with ne [1, N], the nth filter configuration being defined by a number n of capacitors (41, 42, ... , 4N) is formed, c2) calculating (304) the resonant frequency at the n-th filter configuration,
c3) Prüfen (305), ob die berechnete Resonanzfrequenz der n- ten Filterkonfiguration außerhalb der Anzahl der vorbestimm- ten Frequenzfenster liegt, c3) checking (305) whether the calculated resonant frequency of the nth filter configuration is outside the number of predetermined frequency windows,
c4) falls die berechnete Resonanzfrequenz der n-ten Filterkonfiguration außerhalb der Anzahl der vorbestimmten Frequenzfenster liegt, Festlegen (306) der Kapazität (Cl, C2,c4) if the calculated resonant frequency of the n-th filter configuration is outside the number of predetermined frequency windows, determining (306) the capacitance (Cl, C2,
CN) des n-ten Kondensators (41, 42, ..., 4N) auf den N- ten Teil der bestimmten Gesamtkapazität, und CN) of the nth capacitor (41, 42, ..., 4N) to the Nth part of the determined total capacitance, and
c5) falls die berechnete Resonanzfrequenz der n-ten Filterkonfiguration innerhalb eines der vorbestimmten Frequenzfenster liegt, Festlegen (307) der Kapazität (Cl, C2, CN) des n-ten Kondensators (41, 42, ..., 4N) auf einen Wert, der um einen bestimmten Betrag größer als der N-te Teil der bestimmten Gesamtkapazität ist, und Festlegen der Kapazität (Cl, C2, CN) des (n+l)-ten Kondensators (41, 42, c5) if the calculated resonant frequency of the nth filter configuration is within one of the predetermined frequency windows, setting (307) the capacitance (Cl, C2, CN) of the nth capacitor (41, 42, ..., 4N) to a value which is larger by a certain amount than the Nth part of the determined total capacity, and setting the capacitance (C1, C2, CN) of the (n + 1) th capacitor (41, 42,
4N) auf einen Wert, der um den bestimmten Betrag kleiner als der N-te Teil der bestimmten Gesamtkapazität ist.  4N) to a value less than the Nth part of the determined total capacity by the predetermined amount.
4. Verfahren nach Anspruch 3 , 4. The method according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Teilschritte cl) bis c5) für die N Filterkonfigurationen iterativ ausgeführt werden. the sub-steps cl) to c5) are carried out iteratively for the N filter configurations.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, 5. The method according to claim 3 or 4,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Resonanzfrequenz bei der n-ten Filterkonfiguration berechnet wird durch:
Figure imgf000019_0001
that the resonance frequency in the n-th filter configuration is calculated by:
Figure imgf000019_0001
wobei fn die Resonanzfrequenz der n-ten Filterkonfiguration, fN die Resonanzfrequenz der N-ten Filterkonfiguration, n die Anzahl der der Spule (30) zugeschalteten Kondensatoren (41, 42, ..., 4N) , und N die Anzahl der der Spule (30) zuschaltbaren Kondensatoren (41, 42, ..., 4N) bezeichnet, mit ne [1,where f n is the resonant frequency of the nth filter configuration, f N is the resonant frequency of the Nth filter configuration, n is the number of capacitors (41, 42, ..., 4N) connected to the coil (30), and N is the number of Coil (30) switchable capacitors (41, 42, ..., 4N), with ne [1,
N] . N].
6. Verfahren nach Anspruch 5, 6. The method according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass bei dem Schritt c3) durch die folgende Bedingung geprüft wird, ob die berechnete Resonanzfrequenz fn außerhalb der Anzahl der vorbestimmten Frequenzfenster liegt: in step c3) it is checked by the following condition whether the calculated resonant frequency f n is outside the number of predetermined frequency windows:
2 — 2  2 - 2
( Elharm " ^base ~ fwindow) > ( ^ ) " £"N > ( Elharm " fbase + fwindow) / wobei nharm die Ordnung der von dem AC/DC-Wandler (20) erzeugten harmonischen Schwingung, fbase die Grundfrequenz eines mit dem AC/DC-Wandler (20) koppelbaren Energieversorgungsnetzes (50) und fwindow die Grenzfrequenz des vorbestimmten Frequenzfensters bezeichnet. (Elharm "^ base ~ fwindow)>(^)" £ " N>(Elharm" fbase + fwindow) / where n ha rm is the order of the harmonic oscillation generated by the AC / DC converter (20), fbase is the fundamental frequency of a with the AC / DC converter (20) coupled power supply network (50) and f w indow the cutoff frequency of the predetermined frequency window called.
7. Verfahren nach Anspruch 6, 7. The method according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Schritt c3) für alle harmonischen Schwingungen des AC/DC-Wandlers (20) bis zu der 13. Ordnung durchgeführt wird. that step c3) is performed for all harmonic oscillations of the AC / DC converter (20) up to the 13th order.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 8. The method according to any one of claims 1 to 7,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der AC/DC-Wandler (20) als ein Sechspulsgleichrichter ausgebildet wird. in that the AC / DC converter (20) is designed as a six-pulse rectifier.
9. Verfahren nach Anspruch 8, 9. The method according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Spule (30) als eine Dreiphasen-Drosselspule ausgebildet wird. the coil (30) is designed as a three-phase choke coil.
10. Verfahren nach Anspruch 9, 10. The method according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Schritt a) ausgebildet wird durch: that step a) is formed by:
Einstellen der Resonanzfrequenz des Filters (10) bei der Filterkonfiguration mit den N mit der Dreiphasen-Drosselspule (30) verbundenen Kondensatoren (41, 42, ..., 4N) auf die 5. harmonische Schwingung des Sechspulsgleichrichters (20) .  Setting the resonant frequency of the filter (10) in the filter configuration with the N capacitors (41, 42, ..., 4N) connected to the three-phase choke coil (30) to the 5th harmonic of the six-pulse rectifier (20).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, 11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized,
dass N in Abhängigkeit von der nominalen EingangsSpannung des AC/DC-Wandlers (20), von der nominalen AusgangsSpannung des AC/DC-Wandlers (20) und von einem Transienten beim Zuschalten der Kondensatoren (41, 42, ..., 4N) gewählt wird. in that N depends on the nominal input voltage of the AC / DC converter (20), on the nominal output voltage of the AC / DC converter (20) and on a transient when connecting the capacitors (41, 42, ..., 4N) is selected.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, 12. The method according to any one of claims 1 to 11,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Schritt c) ausgebildet wird durch: that step c) is formed by:
Anpassen der Kapazitäten (Cl, C2, CN) der N Kondensatoren (41, 42, ..., 4N) derart, dass eine jede Resonanzfrequenz der N Filterkonfigurationen außerhalb der Anzahl vorbestimmter Frequenzfenster um von dem AC/DC-Wandler (20) erzeugten harmonischen Schwingungen liegt und die bestimmte Gesamtkapa- zität sowie die bestimmte Induktivität (L) der Spule (30) konstant bleibt. Adjusting the capacitances (Cl, C2, CN) of the N capacitors (41, 42, ..., 4N) such that each resonant frequency of the N filter configurations is generated outside the number of predetermined frequency windows to be generated by the AC / DC converter (20) harmonic oscillations and the specific total capacitance and the specific inductance (L) of the coil (30) remains constant.
13. Computerprogrammprodukt, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 veranlasst. 13. Computer program product, which causes the execution of a method according to one of claims 1 to 12 on a program-controlled device.
14. Vorrichtung (80) zum Herstellen eines Filters (10) zur Bereitstellung einer bestimmten Blindleistung für einen AC/DC-Wandler (20) , wobei das Filter (10) eine Spule (30) und eine Mehrzahl N von Kondensatoren (41, 42, ..., 4N) aufweist, die der Spule (36) zur Ausbildung von N Filterkonfigurationen unabhängig zuschaltbar sind, mit: 14. Apparatus (80) for producing a filter (10) for providing a specific reactive power for an AC / DC converter (20), wherein the filter (10) comprises a coil (30) and a plurality N of capacitors (41, 42 , ..., 4N) which are independently connectable to the coil (36) to form N filter configurations, comprising:
einem Einstell -Mittel (81) zum Einstellen einer Resonanzfrequenz des Filters (10) bei der Filterkonfiguration mit N der Spule (30) zugeschalteten Kondensatoren (41, 42,  an adjusting means (81) for setting a resonant frequency of the filter (10) in the filter configuration with capacitors (41, 42,
4N) in Abhängigkeit von einer bestimmten harmonischen Schwingung des AC/DC-Wandlers (20) ,  4N) in response to a particular harmonic of the AC / DC converter (20),
einem Bestimmungs-Mittel (82) zum Bestimmen einer Gesamtkapazität des Filters (10) und einer Induktivität (L) der Spule (30) in Abhängigkeit von der bestimmten Blindleistung und der eingestellten Resonanzfrequenz, und  a determination means (82) for determining a total capacitance of the filter (10) and an inductance (L) of the coil (30) in dependence on the determined reactive power and the set resonance frequency, and
einem Anpassungs-Mittel (83) zum Anpassen der Kapazitäten (Cl, C2, CN) der N Kondensatoren (41, 42, ..., 4N) derart, dass eine jede Resonanzfrequenz der N Filterkonfigurationen außerhalb einer Anzahl vorbestimmter Frequenzfenster um von dem AC/DC-Wandler (20) erzeugten harmonischen Schwingungen liegt und die bestimmte Gesamtkapazität konstant bleibt. matching means (83) for adjusting the capacitances (Cl, C2, CN) of the N capacitors (41, 42, ..., 4N) such that each resonant frequency of the N filter configurations is outside of a number of predetermined frequency windows around harmonic oscillations generated by the AC / DC converter (20) and the determined total capacitance remains constant.
15. Filter (10) zur Bereitstellung einer bestimmten Blindleistung für einen AC/DC-Wandler (20) , insbesondere hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Filter (10) eine Spule (30) und eine Mehrzahl N von Kondensatoren (41, 42, 4N) zur Ausbildung einer bestimmten Gesamtkapazität aufweist, die der Spule (30) zur Ausbildung von N Filterkonfigurationen unabhängig zuschaltbar sind, wobei die Kapazitäten (Cl, C2, CN) der N Kondensatoren (41, 42, ..., 4N) derart angepasst sind, dass eine jede Resonanzfrequenz der N Filterkonfigurationen außerhalb einer Anzahl vorbestimmter Frequenzfenster um von dem AC/DC-Wandler (20) erzeugten harmonischen Schwingungen liegt und die bestimmte Gesamtkapazität konstant bleibt. 15. A filter (10) for providing a specific reactive power for an AC / DC converter (20), in particular produced by a method according to one of claims 1 to 12, wherein the filter (10) comprises a coil (30) and a plurality N of capacitors (41, 42, 4N) for forming a specific total capacitance, which are independently connectable to the coil (30) to form N filter configurations, the capacitances (Cl, C2, CN) of the N capacitors (41, 42,. .., 4N) are adapted such that each resonant frequency of the N filter configurations is outside a number of predetermined frequency windows around harmonic oscillations generated by the AC / DC converter (20) and the determined total capacitance remains constant.
PCT/EP2013/068352 2012-09-13 2013-09-05 Method and device for producing a filter, and a filter WO2014040901A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012216266.6A DE102012216266A1 (en) 2012-09-13 2012-09-13 Method and device for producing a filter and filter
DE102012216266.6 2012-09-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014040901A1 true WO2014040901A1 (en) 2014-03-20

Family

ID=49182216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/068352 WO2014040901A1 (en) 2012-09-13 2013-09-05 Method and device for producing a filter, and a filter

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102012216266A1 (en)
WO (1) WO2014040901A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2634668T3 (en) 2015-03-05 2017-09-28 "Condensator Dominit" Dr. Christian Dresel Gesellschaft für Leistungselektronik, Energietechnik und Netzqualität mbH Passive filter of harmonics of alternating current and distortions
DE102022122372A1 (en) 2022-09-05 2024-03-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Filter for an on-board electrical system of a motor vehicle with a switching device

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4317076A (en) 1980-03-20 1982-02-23 Hilscher-Clarke Electric Co. Power factor control system
DE19533556C1 (en) * 1995-09-11 1996-12-12 Siemens Ag Three=phase rectifier circuit esp. for high frequency x=ray generators
WO2003058653A2 (en) * 2001-12-26 2003-07-17 Abb Technology Ag System and method for coordinated control of a switched power capacitor with an integrated resonance protection system
US6940358B1 (en) 2001-02-08 2005-09-06 National Semiconductor Corporation Method and apparatus for tuning RF integrated LC filters
CN101083397A (en) 2007-05-29 2007-12-05 东南大学 Series-parallel isolation passive power filter
US7656117B2 (en) 2007-05-30 2010-02-02 Rockwell Automation Technologies, Inc. System and method for precharging passive harmonic filters
US20110128087A1 (en) * 2009-12-02 2011-06-02 International Business Machines Corporation Tuning A Programmable Power Line Filter

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE321028B (en) * 1965-06-29 1970-02-23 Asea Ab
EP0131815B1 (en) * 1983-07-13 1986-09-03 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. Ac motor drive
US5844791A (en) * 1997-06-30 1998-12-01 Mte Corporation Single-phase harmonic filter system
DE102005019215B4 (en) * 2005-04-25 2008-05-15 Siemens Ag Output filter for a pulsed power converter

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4317076A (en) 1980-03-20 1982-02-23 Hilscher-Clarke Electric Co. Power factor control system
DE19533556C1 (en) * 1995-09-11 1996-12-12 Siemens Ag Three=phase rectifier circuit esp. for high frequency x=ray generators
US6940358B1 (en) 2001-02-08 2005-09-06 National Semiconductor Corporation Method and apparatus for tuning RF integrated LC filters
WO2003058653A2 (en) * 2001-12-26 2003-07-17 Abb Technology Ag System and method for coordinated control of a switched power capacitor with an integrated resonance protection system
CN101083397A (en) 2007-05-29 2007-12-05 东南大学 Series-parallel isolation passive power filter
US7656117B2 (en) 2007-05-30 2010-02-02 Rockwell Automation Technologies, Inc. System and method for precharging passive harmonic filters
US20110128087A1 (en) * 2009-12-02 2011-06-02 International Business Machines Corporation Tuning A Programmable Power Line Filter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BIRD, JOHN: "Electrical Circuit Theory and Technology", 2003, NEWNES, U.K., ISBN: 0750657847, article "Complex Waveforms", pages: 631 - 677, XP002717608 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012216266A1 (en) 2014-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1923985A1 (en) Filter for a power transmission system
DE102011083753A1 (en) Apparatus and method for adaptive harmonic reduction
DE2748373A1 (en) TORSION PROTECTION DEVICE FOR THE STABILIZER OF A POWER GENERATION SYSTEM
DE102008034109A1 (en) Circuit for simulating an electrical load
DE29800567U1 (en) Damping filter arrangement for converters with regulated voltage intermediate circuit and sinusoidal phase currents
EP2323577A1 (en) Soft generator
CH680889A5 (en)
WO2013127555A1 (en) Test system and method for testing high-voltage technology devices
DE112006003499T5 (en) Circuit for transmitting an amplified oscillating power to a load
WO2014040901A1 (en) Method and device for producing a filter, and a filter
DE102019205946A1 (en) Filter circuit to reduce the effects of a consumer on an energy supply
DE102019112684A1 (en) Charge management device for a charging arrangement
EP2983264A1 (en) Control unit for an electric consumer, electrical consumer and the circuit assembly with an electric control unit and use of the control unit
DE102017221635A1 (en) Determining a Netzsystemart a power source for charging an electrical energy storage
EP3696929B1 (en) Energy supply network
DE202006018439U1 (en) Ground discharge current reducing device for drive control unit of e.g. electrical motor, has Y-capacitors integrally arranged in drive control unit and to form filter resonance frequency that is less than clock frequency of control unit
EP2274827B1 (en) Method for operating a converter circuit, and apparatus for carrying out the method
DE102011086988B3 (en) Method for avoiding resonance states in reactive power compensation or overcompensation of wind turbine, involves varying adjustment of capacitor when unwanted resonance states exist in reactive power compensation or overcompensation
WO2020053175A1 (en) Method for monitoring an absorption circuit of a converter system
DE2911169A1 (en) Multiple network earth compensating system - has earthing coils connected by voltage monitoring circuits and selector to central control unit
DE3403302A1 (en) AC LIMITER
DE102013214692A1 (en) Control and method for a reactive power compensation system
EP0082410B1 (en) Circuit for the suppression of signals on line sections
DE2459978A1 (en) DEVICE FOR PARALLEL COUPLING FOR TONE FREQUENCY ROTARY CONTROL TRANSMITTERS IN BAND FILTER DESIGN
WO2023118417A1 (en) Method for operating an inverter assembly and inverter assembly for carrying out the method

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13762767

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13762767

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1