WO2017211951A1 - Aktive störunterdrückungseinrichtung - Google Patents

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WO2017211951A1
WO2017211951A1 PCT/EP2017/063957 EP2017063957W WO2017211951A1 WO 2017211951 A1 WO2017211951 A1 WO 2017211951A1 EP 2017063957 W EP2017063957 W EP 2017063957W WO 2017211951 A1 WO2017211951 A1 WO 2017211951A1
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interference
disturbance
variable
sink
sensor
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PCT/EP2017/063957
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan PROF. DR. FREI
Abid MUSHTAQ
Original Assignee
Technische Universität Dortmund
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/02—Details
    • H04B3/28—Reducing interference caused by currents induced in cable sheathing or armouring

Definitions

  • the invention relates to an active interference suppression device, for reducing the interference effect of a source of interference on a single interference sink, an active Störunterd Wegungsverfah- ren, and the use of the active interference suppression device according to the invention in a motor vehicle, in particular in an at least partially or fully electrically powered motor vehicle, and / or an industrial plant.
  • Electronic devices or electronic components are used in many areas of life. In motor vehicles, for example, driving, comfort and safety functions are controlled via electronic components. To control these functions, high electrical power is converted and transmitted via electrical cable systems. As a rule, these electrical line systems represent critical electromagnetic coupling structures. This means that, starting from the electrical line systems, electromagnetic interference can couple into a radio receiver of a car radio, for example, and thus interfere or impair the reception of the car radio. Such electromagnetic disturbances are usually unavoidable and often can hardly be mastered.
  • EMC filters electromagnetic compatibility filters
  • EMC filters thus have a high weight and a large installation space and are therefore not very suitable for use in motor vehicles.
  • simple metallic screens which are not used in motor vehicles because of cost, space or weight considerations.
  • simple metallic screens are available at low frequencies. zen against magnetic interference ineffective. But not only at low frequencies, even at high frequencies, there are always problems with the application of conventional EMC measures.
  • an active toning device for reducing the interference effect of a disturbing source on a single disturbance sink, comprising a sensor which is set up to detect a disturbance variable of a disturbance source of at least one electrical line to be reduced in a disturbing effect on a disturbance sink compensation device for generating a compensation, comprising an amplifier which is set up to adapt an amplitude of the disturbance detected by the sensor with respect to the disturbance effect of the disturbance variable on the disturbance sink so that the disturbance effect on the disturbance sink is reduced; and / or a phase shifter configured to adjust a phase of the disturbance detected by the sensor with respect to the disturbance of the disturbance at the disturbance sink such that the disturbance at the disturbance sink is reduced, the compensation variable being determined by the disturbance Amplifier adapted and / or the interference variable adapted by the phase shifter, and a coupling device which is designed to couple the compensation variable into the at least one electrical line and / or the interference sink.
  • a disturbance is detected by the sensor, which is proportional to a disturbance acting on the Störsenke, the disturbance is to be reduced in their interference at the Störseke.
  • the amount of the amplitude of the disturbance can be adjusted by the amplifier.
  • the phase shifter can be used to modify the phase of the disturbance with regard to its interference at the disturbance sink.
  • the amplifier and / or the phase shifter make it possible to adapt the disturbance variable with respect to the amplitude and / or the phase to a given coupling path between the disturbance source and the disturbance sink.
  • the adjusted or modified disturbance variable is combined into a compensation variable and coupled via a coupling device either directly into the electrical line or the disturbance sink and thus fed back with the disturbance variable.
  • a signal which is correlated with the interference effect and which is controlled by the disturbance is coupled into a coupling structure, ie the electrical line or the disturbance sink, which is suitable in magnitude of the amplitude and phase, to reduce the disturbing effect on the disturbance sink and / or almost completely compensated.
  • an active interference suppression device is provided, which can be produced inexpensively, has a small installation space and a low weight and can cause a reduction or almost complete extinguishment of an electromagnetic interference at an interference level. With an almost complete extinction of the electromagnetic interference at the Störseke remains an irrelevant remainder of the disturbance at the Störseke, which has no or preferably no appreciable influence on a disturbance of Störsonke.
  • An interference source is preferably an electronic device and / or an electronic component.
  • the electronic component is a circuit board, which preferably has clocked power electronics.
  • the electronic device and / or the electronic component on one or more electrical lines, wherein the electrical line is preferably a coupling structure with a Störseke.
  • the disturbance variable is preferably an electrical and / or electromagnetic disturbance which is generated by the disturbance source or which emanates from the disturbance source.
  • the disturbance variable is also referred to as interference current and / or interference voltage.
  • the disturbance is proportional to the disturbance and / or interference at the Störseke.
  • the disturbance variable is particularly preferably a disturbance voltage proportional to the disturbance effect on the disturbance sink.
  • the compensation variable is preferably a compensation current or a compensation voltage.
  • the compensation variable is coupled via the coupling device in the electrical line or the Störseke and fed back with the disturbance.
  • An interference sink is preferably to be understood as meaning an electronic device and / or an electronic component that is different or different from the electronic device and / or electronic component of the interference source.
  • the electronic component is particularly preferably an antenna and / or a receiver.
  • the antenna is a broadcast antenna and the receiver is a radio receiver of a radio.
  • the antenna and / or the receiver are arranged in a motor vehicle.
  • An interference effect is preferably an electrical or electromagnetic interference that causes the disturbance of the source of interference at the Störseke.
  • the interference effect is preferably the electromagnetic interference of an interference current emanating from an electronic device and / or electronic component in an antenna or a receiver.
  • the electrical line is preferably a shielded and / or unshielded electrical see line.
  • the electrical line can be a shielded electrical line, wherein in some areas the shield is removed.
  • the unshielded section of the electrical line can preferably be arranged in the region of connection points and / or plug connectors to form a source of interference. Is the disturbance of an internal electrical Line of a shielded cable coupled or tapped, ie the unshielded section of the shielded cable, the measurement dynamics can be increased and a particularly high compensation effect is achievable. It is particularly preferably provided that the compensation variable generated via the compensation device is coupled into the shielding and / or via the shielding into the at least one shielded electrical line and / or counter-coupled.
  • the senor is designed as a capacitive sensor or inductive sensor.
  • the interference current is coupled out by a direct connection of the sensor to the electrical line.
  • the sensor is designed as a foil, which is placed around a line insulator of the electrical line.
  • the film is preferably a copper or aluminum foil. In this way, a capacity of a few picofarads can be produced and the interference current or the disturbance variable can be coupled out of the electrical line.
  • the current sensor is an inductive sensor or inductive current measuring sensor, preferably a coil, the interference current can be coupled out without contact from the shielded and / or unshielded electrical line.
  • the senor may be designed differently borrowed.
  • the sensor is formed without ferrite or with a ferrite core.
  • An increase in the coupling impedance can preferably be achieved by a sensor with a ferrite core, so that the amplification of the coupled-out disturbance variable and thus the adaptation of the compensation variable can be reduced. In this way, the power consumption of the compensation device or of the amplifier can be reduced.
  • the amplifier is an adjustable amplifier and / or the phase shifter is an adjustable phase shifter. So- With the amplifier and / or the phase shifter can be adjusted individually or adjusted in a simple manner, whereby the interference effect on the Störseke can be reduced preferably with changing disturbances.
  • the compensation device comprises at least one filter, preferably a high-pass filter and / or a band-pass filter, in order to adapt the disturbance variable and / or the compensating variable to a frequency range of the disturbance sink to be protected.
  • the disturbance valley is preferably a radio antenna and if the radio reception is to be ensured, a bandpass filter tuned depending on the selected radio frequency can preferably ensure that the compensation variable is coupled into the electrical line or the interference sink only in the radio frequency range to be protected. In this way, the power consumption of the compensation device can be reduced.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the filter upstream of the amplifier and / or downstream and / or the filter is the phas senschieber upstream and / or downstream. In this way, the power consumption of the compensation device can be adjusted and reduced individually as required by an upstream and / or downstream filtering.
  • the coupling device can in principle be designed as a capacitive coupling device.
  • the one-pel device is an inductive coupling device, preferably as a coreless or nucleated coil or formed as a single conductor loop.
  • the compensation variable preferably in lines terminated in a low-impedance manner, can be coupled into the component to be interference-suppressed, the electrical line, the cable shield and / or the interference sink substantially free of interference.
  • the senor is designed as an inductive sensor with a core-afflicted coil and / or the coupling device is designed as inductive coupling device with a nucleated coil, wherein the core of the nucleated coil of the sensor and / or the Einkoppel founded divisible, preferably two-piece, is formed.
  • the divisible spool core is particularly advantageous for subsequent installation of the active interference suppression device.
  • the core-afflicted coil of the sensor and / or the coupling device can be arranged in a simple manner non-destructively on an electrical line, that is, without a change in the electrical line from which the disturbance is coupled out or the compensation variable is coupled in.
  • a Störseke requires a broadband interference suppression of the disturbance.
  • a broadband interference suppression may preferably be required if the interference sink is changeable.
  • a variable Störseke is preferably at a radio or a radio antenna.
  • an individual active interference suppression may be required.
  • the active interference suppression device comprises a microcontroller connected to the interference sink, which has a multiplicity of parameters for setting the adjustable amplifier and / or the adjustable phase shifter and / or the at least one filter, and the amplifier and / or the phase shifter and / or the filter over the plurality of parameters is adjustable.
  • an active Störunter horrungs is provided which is preferably suitable for a broadband interference suppression of a complete frequency band.
  • a low-cut-controlled adjustment of the active interference suppression device is made possible.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the amplifier and / or the phase shifter is designed as a voltage-controlled current source (VCCS) with frequency-dependent transfer admittance via the sensor.
  • VCCS voltage-controlled current source
  • the transfer admittance of the compensation device is preset via the inductance Ls of the compensation device.
  • the senor and the coupling device are integrally formed.
  • the sensor and the coupling-in device are preferably designed as inductive coils.
  • the disturbance variable can be coupled out of the electrical line via the inductive coil and the compensation variable can be coupled into the electrical line via the inductive coil.
  • the space and weight of the active Störunterdrüclomgseinrichrung can be reduced.
  • a power supply of the active Störuntercl Wegungs can basically be done via an external power supply.
  • the sensor has a further winding for picking up a supply voltage for the active Störunterdrüclomgseinrichrung, preferably for the compensation device up.
  • the power supply of the active Störunterdschreibungsein- direction or the compensation device on the tapped from the other winding interference current of the electrical line.
  • This is particularly advantageous in the case of strong disturbance variables or interference currents, which is generally the case in power electronic circuits in motor vehicles and / or industrial installations.
  • Such an active Störunterdrü- ckungs will preferably be easily retrofitted and can cost advantages, since no external power supply of the compensation device is required.
  • the invention additionally relates to the use of the active Störunterdrü- ckungs adopted invention in a motor vehicle or an industrial plant.
  • an active interference suppression device is preferably provided for a motor vehicle, which is inexpensive to produce, has a small space and has a low weight.
  • the interference effect at the interference sink in a motor vehicle can be almost completely suppressed via the active interference suppression device according to the invention.
  • the invention also relates to a method for active interference suppression, comprising the steps:
  • Coupling of the compensation quantity in the at least one electrical line and / or in the Störseke means of a coupling device.
  • a disturbance variable is detected by the sensor, which is proportional to a disturbance acting on the disturbance sink, wherein the disturbance is to be reduced in its disturbance effect at the disturbance sink.
  • the amount of the amplitude of the disturbance variable is adjusted. This is preferably done via an amplifier, which is preferably adjustable.
  • the phase of the disturbance variable is modified with respect to its interference effect on the disturbance sink via a phase shifter, which is particularly preferably designed to be adjustable. The amplifier and / or the phase shifter thus allow an individual adaptation of a changing disturbance variable with respect to the amplitude and / or the phase.
  • the adapted or modified disturbance variable is combined into a compensation variable and coupled via a coupling device either directly into the electrical line or the disturbance sink and thus fed back with the disturbance variable.
  • a disturbance-correlated signal controlled by the disturbance is converted into a coupling structure, i. the electrical line or the Störseke, coupled, which is suitable in magnitude of the amplitude and / or phase to reduce the interference at the Störseke and / or almost completely compensate.
  • the amplitude and the phase of the disturbance variable detected by the sensor are individually adapted to a coupling path between the disturbance variable and the disturbance sink, so that the disturbance effect on the disturbance sink is reduced.
  • an individual adjustment of the coupling device namely via the adjustable amplifier and the adjustable phase shifter, between Constant coupling structures, namely the source of interference and the Störseke done.
  • Changing disturbance variables between the constant coupling structures can thus be adjusted by the individual setting of the amplifier and phase shifter such that the interference effect at the interference sink is reduced, preferably almost completely compensated.
  • the disturbance variable and / or the compensation variable is filtered to a frequency range of the disturbance sink to be protected, preferably by means of a high-pass filter and / or a bandpass filter.
  • a high-pass filter and / or a bandpass filter preferably by means of a high-pass filter and / or a bandpass filter.
  • a multiplicity of parameters for adapting the amplitude and the phase of the disturbance variable detected by the sensor to the disturbance sink are defined as a function of the disturbing effect of the disturbance variable and at least one parameter for adjusting the amplitude and the Phase is selected depending on the disturbance of the disturbance at the Störseke automatically from the plurality of parameters.
  • the amplifier and / or the phase shifter and / or the filter can be adjusted individually via the plurality of parameters as a function of the interference sink.
  • a method for an active interference suppression is provided, which is preferably suitable for a broadband interference suppression of a complete frequency band.
  • the coupling-in device is actuated by means of a voltage-controlled current source with frequency-dependent transfer admittance.
  • FIG. 1 shows an active interference suppression device with an inductive sensor and an inductive coupling device, according to a preferred embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows the active interference suppression device with a capacitive sensor according to the preferred embodiment of the invention, the active interference suppression device, wherein the sensor and the coupling device are formed integrally, according to the preferred embodiment of the invention
  • FIG. the active interference suppression device for use on a shielded electrical line, according to the preferred embodiment of the invention, the active shock suppression device for arrangement on a plurality of shielded electrical lines, according to the preferred embodiment of the invention, the active interference suppression device with frequency-dependent adjustment of the compensation device, according to the preferred embodiment of the invention, the active interference suppression device with integrated power supply,
  • the active interference suppression device with direct coupling of a compensation into an interference sink according to the preferred embodiment of the invention
  • the active interference suppression device with direct coupling of the compensation quantity into the interference sink with an adaptive adaptation of filter coefficients according to the preferred Embodiment of the invention
  • the active interference suppression device with voltage-controlled current source with transfer interface g
  • the voltage controlled active current suppression device with transfer admittance wherein
  • FIG. 1 shows an active interference suppression device 2 for reducing a disturbance variable 4 on an electrical line 6.
  • the disturbance 4 is a disturbance current emanating from a disturbance source 8, wherein the disturbance current is proportional to a disturbance at a Störseke (not shown).
  • the interference source 8 is a pulsed power electronics.
  • the active chamber suppressing device 2 has a sensor 10, which is designed as an inductive current measuring coil, wherein the electrical line 6 is guided through the inductive current measuring coil. Via the sensor 10, the disturbance variable 4 is coupled out of the electrical line 6 and fed to a compensation device 12.
  • the compensation device 12 has an adjustable amplifier 14 and an adjustable phase shifter 16, wherein the adjustable phase shifter 16 is connected downstream of the adjustable amplifier 14.
  • the decoupled from the sensor 10 disturbance 4 is adjusted via the adjustable amplifier 14 in the amount of the amplitude of the disturbance such that the interference of the disturbance 4 at a Störseke (not shown) is reduced.
  • the phase of the coupled-out disturbance variable 4 is adjusted via the phase shifter 16 so that the disturbance effect of the disturbance variable 4 at the disturbance sink (not shown) is reduced.
  • Filter 18 are connected upstream of the adjustable amplifier 14 and the adjustable phase shifter 16 downstream.
  • a filter 18 is arranged between the adjustable amplifier 14 and the adjustable phase shifter 16.
  • An adaptation of a frequency range to be compensated for the coupled-out disturbance variable 4 can take place via the filters 18 in order to adapt only the frequency range in the magnitude of the amplitude and phase which causes a disturbing effect on the disturbance source. In this way, the power consumption of the compensation device can be reduced.
  • the interference variable 4 (not shown) adapted by the adjustable amplifier 14 and the adjustable phase shifter 18 to reduce the interference effect at the interference source (not shown) is the compensation variable with which the interference variable 4 is compensated.
  • the compensation variable is coupled via a coupling device 20, which is designed as inductive coupling coil with a ferrite core, in the electrical line 6 and counter-coupled with the disturbance variable 4.
  • Fig. 2 the known from Fig. 1 active Stönmterd Wegungseinrichung 2 is shown.
  • the sensor 10 for decoupling the interference variable 4 from the electrical line 6 is designed as a capacitive sensor in FIG. 2.
  • a thin film is placed around the line insulator of the electrical line 6, whereby the disturbance variable 4 can be coupled out in a capacity of a few picofarads.
  • the foil is a copper or aluminum foil.
  • the filters 18 are adjusted according to the coupled-out disturbance 4.
  • FIG. 3 shows the active shock-suppressing device 2 with a sensor 10 and a coupling device 20, the sensor 10 and the coupling-in device 20 being formed in one piece.
  • the sensor 10 and the coupling device 20 are designed as inductive current measuring coil and coupling coil with only one ferrite core.
  • the integrally formed coil with ferrite core is preferably suitable for high disturbance variables or interference currents. In the case of strong interference variables 4 or measured variables on the electrical line 6, the integrally formed coil may also be formed without ferrite.
  • the disturbance variable 4 can be decoupled from one or more electrical lines.
  • the disturbance variable 4 can also be coupled out of a shielded electrical line 6.
  • the relevant interference variable 4 to be coupled out of the shielded electrical line can be very small due to the shielding of the electrical line 6.
  • FIG. 4 shows the active interference suppression device 2, in which the interference variable 4 is coupled out of the unshielded section 22 of the electrical line 6 via the sensor 10 designed as an inductive current measuring coil.
  • This unshielded section 22 is located within a housing 24 of the interference power source 8 designed as power electronics.
  • the compensation quantity is decoupled via the coupling device 20 designed as an inductive coupling coil into a shielded section 26 of the electrical line 6 shielded portion 22 of the electric wire 6, the disturbance 4 at a decoupling in unshielded portion of the electric wire 6 is greater. Therefore, the gain of the disturbance 4 in the amplifier 14 for generating the compensation amount can be reduced so that the disturbance of the disturbance 4 at the disturbance sink (not shown) is reduced. Thus, the power consumption of the compensation device 12 can be reduced. In addition, a high stability can be achieved.
  • the disturbance variable 4 can be decoupled inductively from a plurality of electrical lines 6 via a sensor 10 designed as a current coil.
  • the interference variable 4 is coupled out of the unshielded section 22 of the electrical lines 6.
  • the common-mode current is measured via the current coil 10 and adjusted in amplitude and phase via the adjustable amplifier 14 or the adjustable phase shifter 16, so that the interference effect of the disturbance variable 4 at the interference sink (not shown) is reduced is.
  • the compensation variable generated is coupled into the shielded section 26 of the plurality of electrical lines 6 via the coupling device 20 designed as a coupling-in coil. The coupling into only one line or part of the lines is possible and can lead to a reduction of the interference.
  • FIG. 6 shows the active interference suppression device 2 for a broadband interference suppression 4.
  • a broadband suppression of the disturbance variable 4 may be required for various reasons, for example, when the frequency of Störsonke (not shown) is variable.
  • a variable susceptible element is preferably present at a receiver or at an antenna of a radio. Depending on the set radio station and the received frequency, an individual active interference suppression may be required.
  • the active interference suppression device 2 has a microcontroller 28 connected to the interference sink (not shown). A multiplicity of parameters are stored in the microcontroller 28 for setting the amplifier 14, the phase shifter 16 and the at least one filter 18 for relevant interference regions to be interference-suppressed.
  • At least one of the plurality of parameters for setting the amplifier 14, the phase shifter 16 and the filter 18 is selected, so that the interference variable 4 is adjusted in accordance with the relevant frequency range of the interference sink to reduce the interference of disturbance variable 4 at the disturbance sink.
  • a broadband interference suppression of a complete frequency band can be achieved via the targeted selection of the parameters.
  • a disturbance-controlled adjustment of the active interference suppression device 2 is provided.
  • the sensor 10 which is designed as an inductive current measuring coil, has, in addition to a winding 30 for coupling the disturbance variable 4 from the electrical conductor 6, a further winding 32 for coupling a supply voltage for the compensation device 12.
  • a further winding 32 for coupling a supply voltage for the compensation device 12.
  • the voltage tapped via the further winding 32 is rectified and, if necessary, must be adjusted via one or more transducers, so that the required voltage level is present for supplying voltage to the compensating device.
  • a tapping of the power supply via the further winding 32 is advantageous in the case of strong disturbance variables 4 or interference currents, which is given in the case of power electronic circuits as interference source 8. Higher harmonics can thus be compensated well with frequency selectivity.
  • FIG. 8 shows that the coupling-in device 20 is designed as an inductive coupling-in coil, and the compensation variable is coupled directly into the noise sink 36.
  • the noise sink 36 is an antenna or a receiver of a radio. In this way, the energy consumption of the compensation device 12 can be reduced.
  • capacitive decoupling of the compensation variable into the interference sink 36 is also possible.
  • FIG. 8 a shows the active interference suppression device 2, in which the interference variable 4 on the inner electrical line in the unshielded section 24 of the shielded electrical line 6 is coupled out via the sensor 10 and / or tapped off.
  • the unshielded section is located in the housing 24 of the interference power source 8 designed as power electronics.
  • the unshielded section 22 can preferably also be arranged in a plug connector of the power electronics.
  • the sensor 10 is an inductive sensor, in particular an inductive current measuring coil.
  • the disturbance variable 4 can also be decoupled from the inner line of the shielded electrical line 6 via a capacitively designed sensor.
  • the compensation device 12 has a digital filter 40 between the two preferably analog filters 18 and the amplifier 14, which is preferably arranged in an adjustable manner between the analog filters 18.
  • the digital filter 40 is a first signal converter 42 upstream and a second signal converter 44 downstream.
  • the digital filter 40 is preferably a digital signal processor (DSP), in particular a field programmable gate array (FPGA), which can be connected to the disturbance sink 36 in terms of communication technology and / or is individually adjustable to the disturbance sink 36.
  • DSP digital signal processor
  • FPGA field programmable gate array
  • the Field Programmable Gate Array is an integrated circuit (IC) in which a logic circuit can be charged. In this case, definitions of circuit structure can preferably be integrated into the integrated circuit.
  • filter coefficients for reducing the interference effect on the interference sink 36 can preferably be set and / or defined in the digital filter 40 in a targeted manner. This can only be necessary once, ie in an adjustment phase.
  • the first signal converter 42 connected upstream of the digital filter 40 is preferably an analog / digital converter which converts the analog interference variable 4 into a digital signal. Consequently, the second signal converter 44 connected downstream of the digital filter 40 is a digital / analogue converter which converts the digitally processed and / or changed signal into an analog signal for preferably further adaptation by the amplifier 14 and filter 18.
  • the compensation quantity generated via the compensation device 12, by preferably changing and / or adapting the disturbance variable 4 in amplitude and / or phase response and / or adapting the filter coefficients by minimizing the correlation function between the disturbance variable 4 and a receiver signal at the disturbance sink 36, is coupled via the trained as inductive Einkoppelspule coupling device 20 directly into the formed as an antenna Störseke 36.
  • a strong interference variable 4 can be coupled out by picking up the interference large 4 on the inner line of the shielded electrical line.
  • the digital filter 40 which can be connected to the interference sink 36 and / or is individually adjustable to the interference sink 36, it is possible to set filter coefficients adapted to the interference effect at the interference sink 36, so that a corresponding filter coefficient can be set. In order to reduce the interference effect on the Störseke 36.
  • FIG. 9 shows an active interference suppression device 2, the amplifier and the phase shifter of the compensation device 12 being designed as a voltage-controlled current source with frequency-dependent transfer admittance 38 via the sensor 10.
  • the transfer admittance of the current source is predetermined by the choice of the inductance Ls and can be calculated as follows.
  • the sensor 10 which is preferably a measuring transformer or a current measuring coil, the following applies to the voltage at the current measuring coil 10:
  • the current measuring coil 10 is characterized by the indicator 2 '.
  • the electrical line 6 with the disturbance variable 4, which is guided by the current measuring coil 10, is marked with the indices 1.
  • ⁇ ⁇ 2 ⁇ is the coupling inductance. In the case of a high-impedance pickup of the disturbance variable or the disturbance voltage at the current measuring coil 10, the current ⁇ 2 ⁇ can be set to zero.
  • the electrical line 6 is marked with the indicator 1.
  • the index 2 applies and the winding of the coupling device, which is designed as an inductive coupling-in coil, is designated by the indicator 3. This generally applies to the line-coil configuration:
  • the second equation can be reshaped with it:
  • Compensation device 12 are taken into account by the choice of the inductance 1 *.
  • FIG. 10 shows the active interference suppression device 2 known from FIG. 9, the interference variable 4 being coupled out from the unshielded section 22 of a plurality of electrical lines 6 via the sensor 10 and the compensation element being coupled via the coupling device 20 into the shielded section 26 the plurality of electrical lines 6 is coupled.
  • FIG. 11 shows one conceivable general signal flow diagram for the use of the active interference suppression device between the interference source 8 and the interference sink 36.
  • the coupling path from the interference source 8 to the interference sink 36 can be represented as an overlay from different coupling paths. Due to a spatially separate placement of sensor 8, compensation device 12 and coupling device 20 on the electrical line, the path of the coupling signal or the disturbance to Störseke may be arbitrary. Therefore, an individual adjustment of both amplitude and phase as a function of a predetermined frequency band, ie the transfer function H of the coupling signal to the source of interference, is required. To reduce the disturbance effect of the disturbance variable at the disturbance sink, the following applies:
  • S is the interference variable of the interference source and S'K is the signal transformed by the coupling path or the compensation variable at the interference sink.
  • N designates the desired useful signals at the interference sink. This results in a sizing rule for the compensation device:
  • HQS is the transfer function from the source of interference to the sink and HRS is the transfer function from the compensation unit to the sink. Feedback on the Störttlen can usually be neglected. With an individual adjustment of the transfer function in magnitude and phase, the interference at the sink can be reduced.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine aktive Störunterdrückungseinrichtung (2) zur Reduzierung der Störwirkung einer Störquelie (8) an einer einzelnen Störsenke (36), umfassend einen Sensor (10), der dazu eingerichtet ist, eine in einer Störwirkung an einer Störsenke (36) zu reduzierende Störgröße (4) einer Störquelie (8) von wenigstens einer elektrischen Leitung (6) zu erfassen, eine Kompensationseinrichtung (12) zur Erzeugung einer Kompensations große, aufweisend einen Verstärker (14), der dazu eingerichtet ist, eine Amplitude der von dem Sensor (10) erfassten Störgröße (4) in Bezug auf die Störwirkung der Störgröße (4) an der Störsenke (36) anzupassen, dass die Störwirkung an der Störsenke (36) reduziert ist, und/oder einen Phasenschieber (16), der dazu eingerichtet ist, eine Phase der von dem Sensor (10) erfassten Störgröße (4) in Bezug auf die Störwirkung der Störgröße (4) an der Störsenke (36) anzupassen, dass die Störwirkung an der Störsenke (36) reduziert ist, wobei die Kompensationsgröße die durch den Verstärker angepasste Störgröße (4) und/oder die von dem Phasenschieber angepasste Störgröße (4) umfasst, und eine Einkoppeleinrichtung (20), die dazu eingerichtet ist, die Kompensationsgröße in die wenigstens eine Leitung (6) und/oder die Störsenke (36) einzukoppeln. Auf diese Weise wird eine aktive Störunterdrückungseinrichtung bereitgestellt, die preiswert hersteilbar ist, einen geringen Bauraum, und ein niedriges Gewicht aufweist und eine nahezu vollständige Löschung einer elektromagnetischen Störung an der Störsenke ermöglicht.

Description

Aktive Störunterdrückungseinrichtung
Die Erfindung betrifft eine aktive Störunterdrückungseinrichtung, zur Reduzierung der Stör- wirkung einer Störquelle an einer einzelnen Störsenke, ein aktives Störunterdrückungsverfah- ren, sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen aktiven Störunterdrückungseinrichtung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem zumindest teilweise oder vollständig elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug, und/oder einer Industrieanlage.
Elektronische Geräte bzw. elektronische Bauteile werden in vielen Bereichen des Lebens ein- gesetzt. In Kraftfahrzeugen werden beispielsweise Fahr-, Komfort- und Sicherheitsfunktionen über elektronische Bauteile gesteuert. Zur Steuerung dieser Funktionen werden hohe elektri- sche Leistungen umgesetzt und über elektrische Leitungssysteme übertragen. Diese elektri- schen Leitungssysteme stellen in der Regel kritische elektromagnetische Koppelstrukturen dar. Dies bedeutet, dass ausgehend von den elektrischen Leitungssystemen elektromagneti- sche Störungen beispielsweise in einen Funkempfänger eines Autoradios einkoppeln und so- mit den Empfang des Autoradios stören bzw. beeinträchtigen. Derartige elektromagnetische Störungen sind meist unvermeidbar und können oft kaum beherrscht werden.
Zur Vermeidung elektromagnetischer Störung in Leistungselektroniksystemen könnten elekt- romagnetische Verträglichkeits-Filter (EMV-Filter) als passive Entstörmaßnahme vorgesehen werden. Diese benötigen jedoch aufgrund der hohen elektrischen Ströme voluminöse und schwere Induktivtäten als Längselemente und spannungsfeste Kondensatoren als Querelemen- te. EMV-Filter weisen somit ein hohes Gewicht und einen großen Bauraum auf und eignen sich daher nur schlecht zur Anwendung in Kraftfahrzeugen. Selbiges gilt für einfache metalli- sche Schirme, die aufgrund von Kosten-, Bauraum- oder Gewichtsgründen in Kraftfahrzeugen keine Anwendung finden. Zudem sind einfache metallische Schirme bei niedrigen Frequen- zen gegen magnetische Störfelder wirkungslos. Aber nicht nur bei niedrigen Frequenzen, auch bei hohen Frequenzen gibt es immer wieder Probleme bei der Anwendung von konven- tionellen EMV-Maßnahmen. Es ist somit die Aufgabe der Erfindung eine aktive Störimterdrückungseinrichtung bereitzu- stellen, die preiswert herstellbar ist, einen geringen Bauraum und ein niedriges Gewicht auf- weist und eine nahezu vollständige Auslöschung einer elektromagnetischen Störung an einer Störsenke ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevor- zugte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Ansprüche definiert, die je- weils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Erfindungsgemäß wird eine aktive Stönniterdrückungseinrichtung, zur Reduzierung der Störwirkung einer Störquelle an einer einzelnen Störsenke, bereitgestellt, umfassend einen Sensor, der dazu eingerichtet ist, eine in einer Störwirkung an einer Störsenke zu reduzierende Störgröße einer Störquelle von wenigstens einer elektrischen Leitung zu erfassen, eine Kom- pensationseinrichtung zur Erzeugung einer Kompensations große, aufweisend einen Verstär- ker, der dazu eingerichtet ist, eine Amplitude der von dem Sensor erfassten Störgröße in Be- zug auf die Störwirkung der Störgröße an der Störsenke anzupassen, dass die Störwirkung an der Störsenke reduziert ist, und/oder einen Phasenschieber, der dazu eingerichtet ist, eine Pha- se der von dem Sensor erfassten Störgröße in Bezug auf die Störwirkung der Störgröße an der Störsenke anzupassen, dass die Störwirkung an der Störsenke reduziert ist, wobei die Kom- pensationsgröße die durch den Verstärker angepasste Störgröße und/oder die von dem Pha- senschieber angepasste Störgröße umfasst, und eine Einkoppeleinrichtung, die dazu einge- richtet ist, die Kompensationsgröße in die wenigstens eine elektrische Leitung und/oder die Störsenke einzukoppeln. Es ist somit ein wesentlicher Aspekt der Erfindung, dass von dem Sensor eine Störgröße er- fasst wird, die einer an der Störsenke wirkenden Störung proportional ist, wobei die Störung in ihrer Störwirkung an der Störsenke zu reduzieren ist. In Abhängigkeit der Störwirkung an der Störsenke kann der Betrag der Amplitude der Störgröße von dem Verstärker angepasst werden. Über den Phasenschieber kann die Phase der Störgröße in Bezug auf dessen Störwir- kung an der Störsenke modifiziert werden. Der Verstärker und/oder der Phasenschieber er- möglichen eine Anpassung der Störgröße in Bezug auf die Amplitude und/oder die Phase an einen gegebenen Koppelweg zwischen Störquelle und Störsenke. Die angepasste bzw. modi- fizierte Störgröße wird zu einer Kompensationsgröße zusammengefasst und über eine Ein- koppeleinrichtung entweder direkt in die elektrische Leitung oder die Störsenke eingekoppelt und somit mit der Störgröße gegengekoppelt. Auf diese Weise wird ein mit der Störwirkung korreliertes von der Störgröße gesteuertes Signal in eine Koppelstruktur, d.h. die elektrische Leitung oder die Störsenke, eingekoppelt, welches in Betrag der Amplitude und Phase geeig- net ist, die Störwirkung an der Störsenke zu reduzieren und/oder nahezu vollständig zu kom- pensieren. Somit wird eine aktive Störunterdrückungseinrichtung bereitgestellt, die preiswert herstellbar ist, einen geringen Bauraum und ein niedriges Gewicht aufweist und eine Reduzie- rung bzw. nahezu vollständige Löschung einer elektromagnetischen Störung an einer Stör- senke bewirken kann. Bei einer nahezu vollständigen Löschung der elektromagnetischen Störung an der Störsenke verbleibt ein irrelevanter Rest der Störgröße an der Störsenke, der keinen bzw. vorzugsweise keinen nennenswerten Einfluss auf eine Störung der Störsenke hat.
Unter einer Störquelle ist vorzugsweise ein elektronisches Gerät und/oder ein elektronisches Bauteil zu verstehen. Vorzugsweise ist das elektronische Bauteil eine Platine, die vorzugswei- se eine getaktete Leistungselektronik aufweist. Besonders bevorzugt weist das elektronische Gerät und/oder das elektronische Bauteil ein oder mehrere elektrische Leitungen auf, wobei die elektrische Leitung vorzugsweise eine Koppelstruktur mit einer Störsenke ist. Die Störgröße ist vorzugsweise eine elektrische und/oder elektromagnetische Störung die von der Störquelle erzeugt wird bzw. die von der Störquelle ausgeht. Die Störgröße wird auch als Störstrom und/oder Störspannung bezeichnet. Vorzugsweise ist die Störgröße proportional zur Störung und/oder Störwirkung an der Störsenke. Die Störgröße ist besonders bevorzugt eine der Störwirkung an der Störsenke proportionale Störspannung.
Die Kompensationsgröße ist vorzugsweise ein Kompensationsstrom oder eine Kompensati- onsspannung. Die Kompensationsgröße wird über die Einkoppeleinrichtung in die elektrische Leitung oder die Störsenke eingekoppelt und mit der Störgröße gegengekoppelt.
Unter einer Störsenke ist vorzugsweise ein elektronisches Gerät und/oder ein elektronisches Bauteil zu verstehen, das von dem elektronischen Gerät und/oder elektronischen Bauteil der Störquelle verschieden ist bzw. verschieden sein kann. Besonders bevorzugt ist das elektroni- sehe Bauteil eine Antenne und/oder ein Empfänger. Ganz besonders bevorzugt ist die Anten- ne eine Rundfunkantenne und der Empfänger eine Radioempfänger eines Radios. Vorzugs- weise sind die Antenne und/oder der Empfanger in einem Kraftfahrzeug angeordnet.
Eine Störwirkung ist vorzugsweise eine elektrische oder elektromagnetische Störung, die die Störgröße der Störquelle bei der Störsenke verursacht. Vorzugsweise ist die Störwirkung die elektromagnetische Störung eines von einem elektronischen Gerät und/oder elektronischen Bauteil ausgehenden Störstroms bei einer Antenne oder einem Empfänger.
Die elektrische Leitung ist vorzugsweise eine geschirmte und/oder eine ungeschirmte elektri- sehe Leitung. Somit kann die elektrische Leitung eine geschirmte elektrische Leitung sein, wobei in Teilbereichen die Schirmung entfernt ist. Der ungeschirmte Abschnitt der elektri- schen Leitung kann vorzugsweise im Bereich von Anschlusspunkten und/oder Steckverbin- dern zu einer Störquelle angeordnet sein. Wird die Störgröße von einer inneren elektrischen Leitung einer geschirmten Leitung ausgekoppelt bzw. abgegriffen, also vom ungeschirmten Abschnitt der geschirmten Leitung, kann die Messdynamik erhöht werden und eine besonders hohe Kompensationswirkung ist erreichbar. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die über die Kompensationseinrichtung erzeugte Kompensationsgröße in die Schirmung und/oder über die Schirmung in die wenigstens eine geschirmte elektrische Leitung eingekoppelt und/oder gegengekoppelt wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sensor als kapazi- tativer Sensor oder induktiver Sensor ausgebildet ist. Bei einem kapazitativ ausgebildeten Sensor wird der Störstrom durch eine direkte Verbindung des Sensors mit der elektrischen Leitung ausgekoppelt. Vorzugseise ist der Sensor als Folie ausgebildet, die um einen Lei- tungsisolator der elektrischen Leitung gelegt ist. Die Folie ist vorzugsweise eine Kupfer- oder Aluminiumfolie. Auf diese Weise kann eine Kapazität von einigen Pikofarad hergestellt und der Störstrom bzw. die Störgröße aus der elektrischen Leitung ausgekoppelt werden. Ist der Stromsensor ein induktiver Sensor bzw. induktiver Strommesssensor, vorzugsweise eine Spu- le, kann der Störstrom berührungsfrei aus der geschirmten und/oder ungeschirmten elektri- schen Leitung ausgekoppelt werden.
Abhängig von den zu erwartenden Störgrößen bzw. Störströmen kann der Sensor unterschied- lieh ausgebildet sein. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sensor ferritkernfrei oder mit einem Ferritkern ausgebildet ist. Eine Erhöhung der Kop- pelimpedanz kann vorzugsweise durch einen Sensor mit einem Ferritkern erzielt werden, so dass die Verstärkung der ausgekoppelten Störgröße und somit die Anpassung der Kompensa- tionsgröße reduziert werden kann. Auf diese Weise kann der Stromverbrauch der Kompensa- tionseinrichtung bzw. des Verstärkers reduziert werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verstärker ein einstellbarer Verstärker und/oder der Phasenschieber ein einstellbarer Phasenschieber ist. So- mit können der Verstärker und/oder der Phasenschieber in einfacher Weise individuell einge- stellt bzw. angepasst werden, wodurch die Störwirkung an der Störsenke vorzugsweise bei sich ändernden Störgrößen reduziert werden kann. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kompensati- onseinrichtung wenigstens einen Filter, vorzugsweise einen Hochpassfilter und/oder einen Bandpassfilter, umfasst, um die Störgröße und/oder die Kompensationsgröße an einen zu schützenden Frequenzbereich der Störsenke anzupassen. Auf diese Weise können gezielt kri- tische Frequenzbereiche der Störgröße, die eine Störwirkung an der Störsenke haben bzw. eine Störung an der Störsenke verursachen, herausgefiltert werden, so dass diese durch den Verstärker und den Phasenschieber entsprechend angepasst werden, um die Störwirkung an der Störsenke zu reduzieren und/oder nahezu vollständig zu kompensieren. Somit findet le- diglich für die relevanten Frequenzbereiche der Störgröße eine Anpassung statt. Ist die Stör- senke vorzugsweise eine Radioantenne und soll der Radioempfang sichergestellt werden, kann vorzugsweise ein in Abhängigkeit von der gewählten Radiofrequenz abgestimmter Bandpassfilter dafür sorgen, dass die Kompensationsgröße nur im zu schützenden Radiofre- quenzbereich in die elektrische Leitung oder die Störsenke eingekoppelt wird. Auf diese Wei- se kann der Leistungsverbrauch der Kompensationseinrichtung reduziert werden. In diesem Zusammenhang sieht eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, dass der Filter dem Verstärker vorgeschaltet und/oder nachgeschaltet ist und/oder der Filter dem Pha- senschieber vorgeschaltet und/oder nachgeschaltet ist. Auf diese Weise kann der Leistungs- verbrauch der Kompensationseinrichtung je nach Bedarf individuell durch ein vorgeschaltetes und/oder nachgeschaltetes Filtern angepasst und reduziert werden.
Die Einkoppeleinrichtung kann grundsätzlich als kapazitative Einkoppeleinrichtung ausgebil- det sein. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einkop- peleinrichtung eine induktive Einkoppeleinrichtung ist, die vorzugsweise als kernlose oder kernbehaftete Spule oder als eine einzelne Leiterschleife ausgebildet ist. Bei einer induktiv ausgebildeten Einkoppeleinrichtung kann die Kompensationsgröße, vorzugsweise in nieder- impedant abgeschlossene Leitungen, im Wesentlichen beeinträchtigungsfrei in die zu entstö- rende Komponente, die elektrische Leitung, den Leitungsschirm und/oder die Störsenke, ein- gekoppelt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sensor als induk- tiver Sensor mit einer kernbehafteten Spule ausgebildet ist und/oder die Einkoppeleinrichtung als induktive Einkoppeleinrichtung mit einer kernbehafteten Spule ausgebildet ist, wobei der Kern der kernbehafteten Spule des Sensors und/oder der Einkoppeleinrichtung teilbar, vor- zugsweise zweistückig, ausgebildet ist. Der teilbare Spulenkern ist besonders vorteilhaft für eine nachträgliche Installation der aktiven Störunterdrückungseinrichtung. Auf diese Weise kann die kernbehaftete Spule des Sensors und/oder der Einkoppeleinrichtung in einfacher Weise auf eine elektrische Leitung zerstörungsfrei, das heißt ohne eine Veränderung der elektrischen Leitung, aus der die Störgröße ausgekoppelt bzw. die Kompensationsgröße ein- gekoppelt wird, angeordnet werden.
Grundsätzlich kann es problematisch sein, wenn eine Störsenke eine breitbandige Entstörung der Störgröße erfordert. Eine breitbandige Entstörung kann vorzugsweise dann erforderlich sein, wenn die Störsenke veränderbar ist. Eine veränderbare Störsenke liegt vorzugsweise bei einem Radio bzw. einer Radioantenne vor. Je nach eingestelltem Radiosender und empfange- ner Frequenz kann eine individuelle aktive Störunterdrückung erforderlich sein. Eine bevor- zugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die aktive Störunterdrückungseinrichtung einen mit der Störsenke verbundenen MikroController umfasst, der eine Vielzahl von Parame- tern zum Einstellen des einstellbaren Verstärkers und/oder des einstellbaren Phasenschiebers und/oder des wenigstens einen Filters aufweist, und der Verstärker und/der Phasenschieber und/oder der Filter über die Vielzahl der Parameter einstellbar ist. Durch die individuelle Ein- stellung des einstellbaren Verstärkers und/oder des einstellbaren Phasenschiebers und/oder des Filters in Abhängigkeit der Störsenke wird eine aktive Störunterdruckungseinrichtung bereitgestellt, die sich vorzugsweise für eine breitbandige Entstörung eines kompletten Fre- quenzbandes eignet. Somit wird eine störsenkengesteuerte Einstellung der aktiven Störunter- drückungseinrichtung ermöglicht.
Für eine breitbandige Entstörung der Störgröße einer elektrischen Leitung ist eine Betrach- tung und/oder Berücksichtigung der Störsenke nicht in allen Fällen zwingend erforderlich. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Verstärker und/oder der Phasenschieber als eine über den Sensor spannungsgesteuerte Stromquelle (VCCS) mit fre- quenzabhängjger Transferadmittanz ausgebildet ist. Dabei wird die Transferadmittanz der Kompensationseinrichtung über die Induktivität Ls der Kompensationseinrichtung vorgege- ben. Auf diese Weise kann vorzugsweise eine breitbandige Entstörung der elektrischen Lei- tung erfolgen, wenn vorzugsweise nur die elektrische Leitung als Störquelle für die Störwir- kung an der Störsenke ursächlich ist, was vorzugsweise bei niedrigen Frequenzen oft zutrifft.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sensor und die Einkoppeleinrichtung einstückig ausgebildet sind. Hierzu sind der Sensor und die Einkoppe- leinrichtung vorzugsweise als induktive Spule ausgebildet. Auf diese Weise ist die Störgröße über die induktive Spule aus der elektrischen Leitung auskoppelbar und die Kompensations- große über die induktive Spule in die elektrische Leitung einkoppelbar. Somit kann der Bau- raum und das Gewicht der aktiven Störunterdrüclomgseinrichrung reduziert werden.
Eine Spannungsversorgung der aktiven Störunterclrückungseinrichtung, insbesondere des Verstärkers und/oder des Phasenschiebers kann grundsätzlich über eine externe Spannungs- Versorgung erfolgen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sensor eine weitere Wicklung zum Abgreifen einer Versorgungsspannung für die aktive Störunterdrüclomgseinrichrung, vorzugsweise für die Kompensationseinrichtung, auf- weist. Auf diese Weise erfolgt die Spannungsversorgung der aktiven Störunterdrückungsein- richtung bzw. der Kompensationseinrichtung über den von der weiteren Wicklung abgegrif- fenen Störstrom der elektrischen Leitung. Dies ist besonders vorteilhaft bei starken Störgrö- ßen bzw. Störströmen, was bei leistungselektronischen Schaltungen in Kraftfahrzeugen und/oder Industrieanlagen in der Regel gegeben ist. Eine derartige aktive Störunterdrü- ckungseinrichtung kann vorzugsweise leicht nachgerüstet werden und kann Kostenvorteile haben, da keine externe Spannungsversorgung der Kompensationseinrichtung erforderlich ist.
Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung der erfindungsgemäßen aktiven Störunterdrü- ckungseinrichtung in einem Kraftfahrzeug oder einer Industrieanlage. Auf diese Weise wird vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug eine aktive Störunterdrückungseinrichtung bereitgestellt, die preiswert herstellbar ist, einen geringen Bauraum aufweist und ein geringes Gewicht hat. Zudem kann über die erfindungsgemäße aktive Störunterdrückungseinrichtung die Störwir- kung an der Störsenke in einem Kraftfahrzeug nahezu vollständig unterdrückt werden. Es versteht sich von selbst, dass sich sämtliche vorteilhafte und bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen aktiven Störunterdrüclamgseinrichtung ebenfalls auf die erfindungs- gemäße Verwendung erstrecken.
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur aktiven Störunterdrückung, umfassend die Schritte:
Erfassen einer in einer Störwirkung an einer Störsenke zu reduzierenden Störgröße einer Störquelle, die wenigstens eine elektrische Leitung aufweist;
Anpassen einer Amplitude der von dem Sensor erfassten Störgröße in Bezug auf die Störwirkung der Störgröße an der Störsenke, dass die Störwirkung an der Störsenke reduziert wird, und/oder
Anpassen einer Phase der von dem Sensor erfassten Störgröße in Bezug auf die Störwir- kung der Störgröße an der Störsenke, dass die Störwirkung an der Störsenke reduziert wird; Erzeugen einer Kompensationsgröße, wobei die Kompensationsgröße die in Amplitude und/oder Phase angepasste Störgröße aufweist, dass die Störwirkung an der Störsenke redu- ziert wird;
Einkoppeln der Kompensationsgröße in die wenigstens eine elektrische Leitung und/oder in die Störsenke mittels einer Einkoppeleinrichtung.
Es ist somit ein wesentlicher Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass von dem Sen- sor eine Störgröße erfasst wird, die einer an der Störsenke wirkenden Störung proportional ist, wobei die Störung in ihrer Störwirkung an der Störsenke zu reduzieren ist. In Abhängigkeit der Störwirkung an der Störsenke wird der Betrag der Amplitude der Störgröße angepasst. Dies erfolgt vorzugsweise über einen Verstärker, der vorzugsweise einstellbar ist. Die Phase der Störgröße wird in Bezug auf dessen Störwirkung an der Störsenke über einen Phasen- schieber modifiziert, der besonders bevorzugt einstellbar ausgebildet ist. Der Verstärker und/oder der Phasenschieber ermöglichen somit eine individuelle Anpassung einer sich än- dernden Störgröße in Bezug auf die Amplitude und/oder die Phase. Die angepasste bzw. mo- difizierte Störgröße wird zu einer Kompensationsgröße zusammengefasst und über eine Ein- koppeleinrichtung entweder direkt in die elektrische Leitung oder die Störsenke eingekoppelt und somit mit der Störgröße gegengekoppelt. Auf diese Weise wird ein mit der Störwirkung korreliertes von der Störgröße gesteuertes Signal in eine Koppelstruktur, d.h. die elektrische Leitung oder die Störsenke, eingekoppelt, welches in Betrag der Amplitude und/oder Phase geeignet ist, die Störwirkung an der Störsenke zu reduzieren und/oder nahezu vollständig zu kompensieren.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Amplitude und die Phase der vom dem Sensor erfassten Störgröße individuell an einen Koppelpfad zwischen der Störgröße und der Störsenke angepasst wird, so dass die Störwirkung an der Störsenke redu- ziert wird. Auf diese Weise kann eine individuelle Einstellung der Koppeleinrichtung, näm- lich über den einstellbaren Verstärker und den einstellbaren Phasenschieber, zwischen kon- stanten Koppelstrukturen, nämlich der Störquelle und der Störsenke, erfolgen. Sich ändernde Störgrößen zwischen den konstanten Koppelstrukturen können somit durch die individuelle Einstellung von Verstärker und Phasenschieber derart angepasst werden, dass die Störwir- kung an der Störsenke reduziert wird, vorzugsweise nahezu vollständig kompensiert wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Störgröße und/oder die Kompensationsgröße an einen zu schützenden Frequenzbereich der Störsenke, vorzugsweise mittels eines Hochpassfilters und/oder eines Bandpassfilters, gefiltert wird. Auf diese Weise können gezielt Störgrößen bzw. Störströme, die an der Störsenke eine Störwir- kung haben, herausgefiltert und angepasst werden. Somit findet lediglich für die relevanten Frequenzbereiche der Störgröße eine Anpassung statt, wodurch der Leistungsverbrauch der Kompensationseinrichtung reduziert werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Vielzahl von Parametern zur Anpassung der Amplitude und der Phase der von dem Sensor erfassten Stör- größe in Abhängigkeit der Störwirkung der Störgröße an der Störsenke festgelegt wird und wenigstens ein Parameter zur Anpassung der Amplitude und der Phase in Abhängigkeit der Störwirkung der Störgröße an der Störsenke automatisch von der Vielzahl von Parametern ausgewählt wird. Auf diese Weise können der Verstärker und/oder der Phasenschieber und/oder der Filter über die Vielzahl der Parameter individuell in Abhängigkeit der Störsenke eingestellt werden. Somit wird ein Verfahren für eine aktive Störunterdrückung bereitgestellt, die sich vorzugsweise für eine breitbandige Entstörung eines kompletten Frequenzbandes eignet. Abschließend sieht eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Einkoppelein- richtung mittels einer spannungsgesteuerten Stromquelle mit frequenzabhängiger Trans- fer admittanz angesteuert wird. Dabei wird die Transferadmittanz der Kompensationseinrich- tung über die Induktivität Ls vorgegeben. Auf diese Weise kann vorzugsweise eine breitban- dige Entstörung der elektrischen Leitung erfolgen.
Es versteht sich von selbst, dass sich sämtliche vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungs- gemäßen aktiven Störunterdrückungseinrichtung auch auf das erfindungsgemäße Verfahren beziehen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei die nachfolgend beschriebenen Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
In den Figuren zeigen
Fig. 1 : eine aktive Störunterdrückungseinrichtung mit einem induktiven Sensor und einer induktiven Einkoppeleinrichtung, gemäß einem bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2: die aktive Störunterdrückungseinrichtung mit einem kapazitiven Sensor, ge- mäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die aktive Störunterdrückungseinrichtung, wobei der Sensor und die Einkop- peleinrichtung einstückig ausgebildet sind, gemäß dem bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung, Fig. 4: die aktive Störunterdrückungseinrichtung zur Anwendung auf einer ge- schirmten elektrischen Leitung, gemäß dem bevorzugten Ausführungsbei- spiel der Erfindung, die aktive Stönmterdrückungseinrichtung zur Anordnung auf einer Mehrzahl geschirmter elektrischer Leitungen, gemäß dem bevorzugten Ausfuhrungs- beispiel der Erfindung, die aktive Störunterdrückungseinrichtung mit frequenzabhängiger Anpas- sung der Kompensationseinrichtung, gemäß dem bevorzugten Ausfuhrungs- beispiel der Erfindung, die aktive Störunterdrückungseinrichtung mit integrierter Spannungsversor- gung, gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die aktive Störunterdrückungseinrichtung mit direkter Einkoppelung einer Kompensations große in eine Störsenke, gemäß dem bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung, die aktive Störunterdrückungseinrichtung mit direkter Einkoppelung der Kompensationsgröße in die Störsenke mit einer adaptiven Anpassung von Filterkoeffizienten, gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfin- dung, die aktive Störunterdrückungseinrichtung mit spannungsgesteuerter Strom- quelle mit Transfer adrnittanz, gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die aktive Störunterdrückungseinrichtung mit spannungsgesteuerter Strom- quelle mit Transferadmittanz, wobei die Störgröße von einer Mehrzahl elektrischer Leitungen ausgekoppelt wird, gemäß dem bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung, Fig. 11: ein Flussdiagramm der Störgröße zwischen der Störquelle und der Störsenke, gemäß dem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung. In Fig. 1 ist eine aktive Störunterdrückungseinrichtung 2 zur Reduzierung einer Störgröße 4 auf einer elektrischen Leitung 6 gezeigt. Die Störgröße 4 ist ein Störstrom, der von einer Störquelle 8 ausgeht, wobei der Störstrom proportional zu einer Störung bzw. Störwirkung an einer Störsenke (nicht dargestellt) ist. Vorliegend ist die Störquelle 8 eine getaktete Leis- tungselektronik. Die aktive Stönmterdrückungseinrichtung 2 weist einen Sensor 10 auf, der als induktive Strommessspule ausgebildet ist, wobei die elektrische Leitung 6 durch die in- duktive Strommessspule geführt ist. Über den Sensor 10 wird die Störgröße 4 aus der elektri- schen Leitung 6 ausgekoppelt und einer Kompensationseinrichtung 12 zugeführt.
Die Kompensationseinrichtung 12 weist einen einstellbaren Verstärker 14 und einen einstell- baren Phasenschieber 16 auf, wobei der einstellbare Phasenschieber 16 dem einstellbaren Verstärker 14 nachgeschaltet ist. Die von dem Sensor 10 ausgekoppelte Störgröße 4 wird über den einstellbaren Verstärker 14 im Betrag der Amplitude der Störgröße derart angepasst, dass die Störwirkung der Störgröße 4 an einer Störsenke (nicht gezeigt) reduziert ist. Ebenso wird über den Phasenschieber 16 die Phase der ausgekoppelten Störgröße 4 angepasst, dass die Störwirkung der Störgröße 4 an der Störsenke (nicht gezeigt) reduziert ist.
Filter 18 sind dem einstellbaren Verstärker 14 vorgeschaltet und dem einstellbaren Phasen- schieber 16 nachgeschaltet. Zudem ist ein Filter 18 zwischen dem einstellbaren Verstärker 14 und dem einstellbaren Phasenschieber 16 angeordnet. Über die Filter 18 kann eine Anpassung eines zu kompensierenden Frequenzbereichs der ausgekoppelten Störgröße 4 erfolgen, um lediglich den Frequenzbereich im Betrag der Amplitude und Phase anzupassen, der eine Störwirkung an der Störquelle verursacht. Auf diese Weise kann der Stromverbrauch der Kompensationseinrichtung reduziert werden. Die von dem einstellbaren Verstärker 14 und dem einstellbaren Phasenschieber 18 angepasste Störgröße 4 zur Reduzierung der Störwirkung an der Störquelle (nicht dargestellt) ist die Kompensationsgröße, mit der die Störgröße 4 kompensiert wird. Die Kompensationsgröße wird über eine Einkoppeleinrichtung 20, die als induktive Einkoppelspule mit einem Ferrit- kern ausgebildet ist, in die elektrische Leitung 6 eingekoppelt und mit der Störgröße 4 gegen- gekoppelt.
In Fig. 2 ist die aus Fig. 1 bekannte aktive Stönmterdrückungseinrichung 2 gezeigt. Im Unter- schied zu der in Fig. 1 gezeigten Störunterdrückungseinrichtung 2 ist in Fig. 2 der Sensor 10 zum Auskoppeln der Störgröße 4 aus der elektrischen Leitung 6 als kapazitiver Sensor ausge- bildet. Hierzu ist eine dünne Folie um den Leitungsisolator der elektrischen Leitung 6 gelegt, wodurch die Störgröße 4 in eine Kapazität von einigen Pikofarad auskoppelbar ist. Die Folie ist eine Kupfer- oder Aluminiumfolie. Die Filter 18 sind entsprechend der ausgekoppelten Störgröße 4 anzupassen.
Fig. 3 zeigt die aktive Stönmterdrückungseinrichtung 2 mit einem Sensor 10 und einer Ein- koppeleinrichtung 20, wobei der Sensor 10 und die Einkoppeleinrichtung 20 einstückig aus- gebildet sind. Demnach sind der Sensor 10 und die Einkoppeleinrichtung 20 als induktive Strommessspule und Einkoppelspule mit nur einem Ferritkern ausgebildet. Die einstückig ausgebildete Spule mit Ferritkern eignet sich vorzugsweise für hohe Störgrößen bzw. Stör- ströme. Bei starken Störgrößen 4 bzw. Messgrößen auf der elektrischen Leitung 6 kann die einstückig ausgebildete Spule auch ferritkernfrei ausgebildet sein. Mit der einstückigen Aus- bildung von Sensor 10 und Einkoppeleinrichtung 20 kann eine Bauraum-, Kosten- und Ge- wichtsreduzierung der aktiven Störunterdrückungseinrichtung 2 erzielt werden. Die Störgröße 4 kann von ein oder mehreren elektrischen Leitungen ausgekoppelt werden. Die in Fig. 3 gezeigte elektrische Leitung 6 ist eine ungeschirmte einzelne elektrische Leitung 6, aus der die Störgröße 4 ausgekoppelt wird. Grundsätzlich kann die Störgröße 4 aber auch aus einer geschirmten elektrischen Leitung 6 ausgekoppelt werden. Die aus der geschirmten elektrischen Leitung auszukoppelnde relevante Störgröße 4 kann aufgrund der Schirmung der elektrischen Leitung 6 sehr gering sein.
In Fig. 4 ist die aktive Störunterdrückungseinrichtung 2 gezeigt, bei der die Störgröße 4 über den als induktive Strommessspule ausgebildeten Sensor 10 von einem ungeschirmten Ab- schnitt 22 der elektrischen Leitung 6 ausgekoppelt wird. Dieser ungeschirmte Abschnitt 22 liegt innerhalb eines Gehäuses 24 der als Leistungselektronik ausgebildeten Störquelle 8. Die Entkoppelung der Kompensationsgröße erfolgt über die als induktive Einkoppelspule ausge- bildete Einkoppeleinrichtung 20 in einen geschirmten Abschnitt 26 der elektrischen Leitung 6. Im Vergleich zu einer Auskopplung der Störgröße 4 im geschirmten Abschnitt 22 der elektrischen Leitung 6 ist die Störgröße 4 bei einer Auskopplung im ungeschirmten Abschnitt der elektrischen Leitung 6 größer. Daher kann die Verstärkung bzw. Anpassung der Störgröße 4 im Verstärker 14 zur Erzeugung der Kompensationsgröße reduziert werden, damit die Störwirkung der Störgröße 4 an der Störsenke (nicht dargestellt) reduziert ist. Somit kann der Stromverbrauch der Kompensationseinrichtung 12 reduziert werden. Zudem kann eine hohe Stabilität erreicht werden.
Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass die Störgröße 4 über einen als Stromessspule ausgebildeten Sensor 10 induktiv aus einer Mehrzahl elektrischer Leitungen 6 auskoppelbar ist. Die Stör- große 4 wird aus dem ungeschirmten Abschnitt 22 der elektrischen Leitungen 6 ausgekoppelt. Hierbei wird über die Stromessspule 10 der Gleichtaktstrom gemessen und in Amplitude und Phase über den einstellbaren Verstärker 14 bzw. den einstellbaren Phasenschieber 16 ange- passt, so dass die Störwirkung der Störgröße 4 an der Störsenke (nicht dargestellt) reduziert ist. Die erzeugte Kompensationsgröße wird über die als Einkoppelspule ausgebildete Einkop- peleinrichtung 20 in den geschirmten Abschnitt 26 der Mehrzahl der elektrischen Leitungen 6 eingekoppelt. Auch die Einkopplung in nur eine Leitung oder einen Teil der Leitungen ist möglich und kann zu einer Reduktion der Störwirkung führen.
In Fig. 6 ist die aktive Störunterdrückungseinrichtung 2 für eine breitbandige Entstörung der Störgröße 4 gezeigt. Eine breitbandige Entstörung der Störgröße 4 kann aus verschiedenen Gründen erforderlich sein, beispielsweise wenn die Frequenz der Störsenke (nicht gezeigt) veränderbar ist. Eine veränderbare Störsenke liegt vorzugsweise bei einem Empfänger bzw. bei einer Antenne eines Radios vor. Je nach eingestelltem Radiosender und empfangener Fre- quenz kann eine individuelle aktive Störunterdrückung erforderlich sein. Die aktive Störun- terdrückungseinrichtung 2 weist einen mit der Störsenke (nicht dargestellt) verbundenen Mik- ro Controller 28 auf. In dem Mikro Controller 28 sind eine Vielzahl von Parametern zum Ein- stellen des Verstärkers 14, des Phasenschiebers 16 und des wenigstens einen Filters 18 für relevante zu entstörende Frequenzbereiche der Störsenke gespeichert. In Abhängigkeit des relevanten zu entstörenden Frequenzbereichs der Störsenke wird wenigstens ein Parameter aus der Vielzahl der Parameter zur Einstellung des Verstärkers 14, des Phasenschiebers 16 und des Filters 18 ausgewählt, so dass die Störgröße 4 entsprechend des relevanten Frequenz- bereichs der Störsenke angepasst wird, um die Störwirkung der Störgröße 4 an der Störsenke zu reduzieren. Auf diese Weise kann über die gezielte Auswahl der Parameter eine breitban- dige Entstörung eines kompletten Frequenzbandes erzielt werden. Somit wird eine störsen- kengesteuerte Einstellung der aktiven Störunterdrückungseinrichtung 2 bereitgestellt.
Aus Fig. 7 ist ersichtlich, dass der Sensor 10, der als induktive Strommessspule ausgebildet ist, neben einer Wicklung 30 zur Auskopplung der Störgröße 4 aus dem elektrischen Leiter 6 eine weitere Wicklung 32 zur Auskopplung einer Versorgungsspannung für die Kompensati- onseinrichtung 12 aufweist. Auf diese Weise erfolgt die Spannungsversorgung 34 der Kom- pensationseinrichtung 12 und damit auch die des Verstärkers 14 und des Phasenschiebers 16 über die ausgekoppelte Störgröße 4. Die über die weitere Wicklung 32 abgegriffene Span- nung ist gleichgerichtet und muss erforderlichenfalls über einen oder mehrere Wandler ange- passt werden, damit die erforderliche Spannungsebene zur Spannungsversorgung der Kom- pensationseinrichtung vorliegt. Ein Abgreifen der Spannungsversorgung über die weitere Wicklung 32 ist vorteilhaft bei starken Störgrößen 4 bzw. Störströmen, was bei leistungselekt- ronischen Schaltungen als Störquelle 8 gegeben ist. Höhere Harmonische können damit fre- quenzselektiv gut kompensiert werden.
In Fig. 8 ist gezeigt, dass die Einkoppeleinrichtung 20 als induktive Einkoppelspule ausgebil- det ist, und die Kompensationsgröße direkt in die Störsenke 36 eingekoppelt wird. Die Stör- senke 36 ist eine Antenne bzw. ein Empfanger eines Radios. Auf diese Weise kann der Ener- gieverbrauch der Kompensationseinrichtung 12 reduziert werden. Alternativ zur induktiven Entkoppelung der Kompensations große ist auch eine kapazitative Entkoppelung der Kompen- sationsgröße in die Störsenke 36 möglich.
In Fig. 8a ist die aktive Störunterdrückungseinrichtung 2 gezeigt, bei der die Störgröße 4 auf der inneren elektrischen Leitung im ungeschirmten Abschnitt 24 der geschirmten elektrischen Leitung 6 über den Sensor 10 ausgekoppelt und/oder abgegriffen wird. Der ungeschirmte Ab- schnitt befindet sich im Gehäuse 24 der als Leistungselektronik ausgebildeten Störquelle 8. Der ungeschirmte Abschnitt 22 kann vorzugsweise auch in einem Steckverbinder der Leis- tungselektronik angeordnet sein. Der Sensor 10 ist ein induktiver Sensor, insbesondere eine induktive Strommessspule. Alternativ dazu kann die Störgröße 4 auch über einen kapazitativ ausgebildeten Sensor von der inneren Leitung der geschirmten elektrischen Leitung 6 ausge- koppelt werden.
Die Kompensationseinrichtung 12 weist zwischen den zwei vorzugsweise analogen Filtern 18 und dem zwischen den analogen Filtern 18 angeordneten vorzugsweise einstellbar ausgebilde- ten Verstärker 14 einen digitalen Filter 40 auf. Dem digitalen Filter 40 ist ein erster Signal- wandler 42 vorgeschaltet und ein zweiter Signalwandler 44 nachgeschaltet. Der digitale Filter 40 ist vorzugsweise ein Digitaler Signal Prozessor (DSP), insbesondere ein Field Pro- grammable Gate Array (FPGA), der mit der Störsenke 36 kommunikationstechnisch verbind- bar ist und/oder individuell an die Störsenke 36 einstellbar ist. Das Field Programmable Gate Array ist ein integrierter Schaltkreis (IC), in welchen eine logische Schaltung geladen weiden kann. Dabei können in den integrierten Schaltkreis vorzugsweise Definitionen von Schal- tungsstruktur integriert werden. Somit können vorzugsweise in einer Einstellphase und/oder Lernphase Filterkoeffizienten zur Reduzierung der Störwirkung an der Störsenke 36 gezielt in dem digitalen Filter 40 eingestellt und/oder definiert werden. Dies kann nur einmal, also in einer Einstellphase erforderlich sein.
Der dem digitalen Filter 40 vorgeschaltete erste Signalwandler 42 ist vorzugsweise ein Ana- log/Digital- Wandler, der die analoge Störgröße 4 entsprechend in ein digitales Signal um- wandelt. Folglich ist der dem digitalen Filter 40 nachgeschaltete zweite Signalwandler 44 ein Digital/Analog- Wandler, der das digitale bearbeitete und/oder geänderte Signal in ein analo- ges Signal zur vorzugsweise weiteren Anpassung durch den Verstärker 14 und Filter 18 um- wandelt.
Die über die Kompensationseinrichtung 12 erzeugte Kompensationsgröße, durch vorzugswei- se Änderung und/oder Anpassung der Störgröße 4 in Amplitude und/oder Phasengang und/oder einer Anpassung der Filterko effizienten durch Minimierung der Korrelationsfunkti- on zwischen der Störgröße 4 und einem Empfängersignal an der Störsenke 36, wird über die als induktive Einkoppelspule ausgebildete Einkoppeleinrichtung 20 direkt in die als Antenne ausgebildete Störsenke 36 eingekoppelt. Auf diese Weise kann durch das Abgreifen der Stör- große 4 auf der inneren Leitung der geschirmten elektrischen Leitung 6 eine starke Störgröße 4 ausgekoppelt werden. Über den digitalen Filter 40, der mit der Störsenke 36 verbindbar ist und/oder individuell an die Störsenke 36 einstellbar ist, können konkret, auf die Störwirkung an der Störsenke 36 angepasste Filterkoeffizienten eingestellt werden, so dass eine entspre- chende Kompensationsgröße erstellt werden kann, um die Störwirkung an der Störsenke 36 zu reduzieren.
Fig. 9 zeigt eine aktive Störunterdrückungseinrichtung 2, wobei der Verstärker und der Pha- senschieber der Kompensationseinrichtung 12 als eine über den Sensor 10 spannungsgesteu- erte Stromquelle mit frequenzabhängiger Transferadmittanz 38 ausgebildet sind. Die Trans- fer admittanz der Stromquelle wird durch die Wahl der Induktivität Ls vorgegeben und kann wie folgt berechnet werden. Für den Sensor 10, der vorzugsweise ein Messtransformator oder eine Strommessspule ist, gilt für die Spannung an der Strommessspule 10:
Figure imgf000022_0001
Die Strommessspule 10 ist durch den Indize 2' gekennzeichnet. Die elektrische Leitung 6 mit der Störgröße 4, die durch die Strommessspule 10 geführt ist, wird mit dem Indize 1 markiert. Μι·2· ist die Koppelinduktivität. Bei einem hochohmigen Abgriff der Störgröße bzw. der Stör- spannung an der Strommessspule 10 kann der Strom Ι2· zu Null gesetzt werden.
Für den Strom ergibt sich:
Figure imgf000022_0002
Für die Einkoppeleinrichtung 20 gilt: Es wird die elektrische Leitung 6 mit dem Indize 1 mar- kiert. Für die Schirmung 26 des elektrischen Leiters 6 gilt der Indize 2 und die Wicklung der Einkoppeleinrichtung, die als induktive Einkoppelspule ausgebildet ist, wird mit dem Indize 3 benannt. Damit gilt allgemein für die Leitung-Spulenkonfiguration:
Figure imgf000022_0003
Damit Störungen bzw. Störgrößen 4 reduziert minimiert werden, muss bei der in Fig. 9 ge- zeigten Konfiguration der Störstrom bzw. die Störgröße 4 auf dem geschirmten Abschnitt 26 der elektrischen Leitung 6 null sein, I2 £ 0. Damit dies erfüllt ist, muss V2 & 0 werden. Da- mit ergibt die Berechnung:
Figure imgf000023_0001
Die zweite Gleichung kann damit umgeformt werden:
Figure imgf000023_0002
Mit dem Ausdruck von der Strommessspule 10 für Ii erhält man:
Figure imgf000023_0003
Diese Transferimpedanz kann direkt in der abgebildeten Schaltung der
Figure imgf000023_0004
Kompensationseinrichtung 12 durch die Wahl der Induktivität 1* berücksichtigt werden.
In Fig. 10 ist die aus Fig. 9 bekannte aktive Störunterdrückungseinrichtung 2 gezeigt, wobei über den Sensor 10 die Störgröße 4 von dem ungeschirmten Abschnitt 22 einer Mehrzahl elektrischer Leitungen 6 ausgekoppelt und die Kompensations große über die Einkoppelein- richtung 20 in den geschirmten Abschnitt 26 der Mehrzahl elektrischer Leitungen 6 einge- koppelt wird. In Fig. 11 ist ein denkbares allgemeines Signalflussdiagramme für den Einsatz der aktiven Störunterdrückungseinrichtung zwischen der Störquelle 8 und der Störsenke 36 gezeigt. Der Koppelweg von der Störquelle 8 zur Störsenke 36 kann als Überlagerung aus verschiedenen Koppelwegen dargestellt werden. Aufgrund einer räumlich getrennten Platzierung von Sensor 8, Kompensationseinrichtung 12 und Einkoppeleinrichtung 20 auf der elektrischen Leitung kann der Weg des Koppelsignals bzw. der Störgröße zur Störsenke beliebig sein. Daher ist eine individuelle Einstellung von sowohl Amplitude als auch Phase in Abhängigkeit von ei- nem vorgegebenen Frequenzband, d.h. die Übertragungsfunktion H des Koppelsignals zur Störquelle, erforderlich. Zur Reduzierung der Störwirkung der Störgröße an der Störsenke gilt:
Figure imgf000024_0001
Dabei ist S die Störgröße der Störquelle und S'K das durch den Koppelweg transformierte Sig- nal bzw. die Kompensationsgröße an der Störsenke. N bezeichnet die gewünschten Nutzsig- nale an der Störsenke. Daraus ergibt sich eine Dimensionierungsvorschrift für die Kompensa- tionseinrichtung:
Figure imgf000024_0002
HQS ist die Übertragungsfunktion von der Störquelle zur Störsenke und HRS ist die Übertra- gungsfunktion von der Kompensationseinrichtung zur Störsenke. Rückkopplungen auf das Störquellenverhalten können meist vernachlässigt werden. Mit einer individuellen Anpassung der Übertragungsfunktion in Betrag und Phase kann die Störwirkung an der Senke reduziert werden.
Figure imgf000025_0001

Claims

Patentansprüche 1. Aktive Störunterdrückungseinrichtung (2), zur Reduzierung der Störwirkung einer Störquelle (8) an einer einzelnen Störsenke (36), umfassend
einen Sensor (10), der dazu eingerichtet ist, eine in einer Störwirkung an einer Stör- senke (36) zu reduzierende Störgröße (4) einer Störquelle (8) von wenigstens einer elektrischen Leitung (6) zu erfassen,
eine Kompensationseinrichtung (12) zur Erzeugung einer Kompensationsgröße, aufweisend
einen Verstärker (14), der dazu eingerichtet ist, eine Amplitude der von dem Sensor (10) erfassten Störgröße (4) in Bezug auf die Störwirkung der Störgröße (4) an der Störsenke (36) anzupassen, dass die Störwirkung an der Störsenke (36) reduziert ist, und/oder
einen Phasenschieber (16), der dazu eingerichtet ist, eine Phase der von dem Sensor (10) erfassten Störgröße (4) in Bezug auf die Störwirkung der Störgröße (4) an der Störsenke (36) anzupassen, dass die Störwirkung an der Störsenke (36) reduziert ist, wobei
die Kompensationsgröße die durch den Verstärker angepasste Störgröße (4) und/oder die von dem Phasenschieber angepasste Störgröße (4) umfasst, und
eine Einkoppeleinrichtung (20), die dazu eingerichtet ist, die Kompensationsgröße in die wenigstens eine Leitung (6) und/oder die Störsenke (36) einzukoppeln.
2. Stönmterdrückungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinrichtung (12) wenigstens einen Filter (18), vorzugsweise einen Hochpassfilter und/oder einen Bandpassfilter, umfasst, um die Störgröße (4) und/oder die Kompensationsgröße an einen zu schützenden Frequenzbereich der Störsenke (36) anzupassen.
3. Störunterdrückimgseiiirichtiing nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Einkoppeleinrichtung (20) eine induktive Einkoppeleinrichtung ist, die vorzugsweise als kernlose oder kernbehaftete Spule oder als eine einzelne Lei- terschleife ausgebildet ist.
4. Störunterdrüclamgseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Sensor (10) als induktiver Sensor mit einer kernbehafteten Spu- le ausgebildet ist und/oder die Einkoppeleinrichtung (20) als induktive Einkoppelein- richtung mit einer kernbehafteten Spule ausgebildet ist, wobei der Kern der kernbehaf- teten Spule des Sensors (10) und/oder der Einkoppeleinrichtung (20) teilbar, vorzugs- weise zweistückig, ausgebildet ist.
5. Stönmterdrückungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfas- send einen mit der Störsenke (36) verbundenen MikroController (28), der eine Vielzahl von Parametern zum Einstellen des Verstärkers (14) und/oder des Phasenschiebers (16) und/oder des wenigstens einen Filters (18) aufweist, und der Verstärker (14) und/oder der Phasenschieber (16) und/oder der Filter (18) über die Vielzahl der Para- meter einstellbar ist.
6. Störunterdrückungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker (14) und/oder der Phasenschieber (16) als eine über den Sensor (10) spannungsgesteuerte Stromquelle mit frequenzabhängiger Trans- feradmittanz (38) ausgebildet ist.
7. Störunterdrückungseinrichtung nach eine der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Sensor (10) und die Einkoppeleinrichtung (20) einstückig ausgebil- det sind.
8. Stönmterdrückungseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Sensor (10) eine weitere Wicklung (30) zum Abgreifen einer Versorgungsspannung (34) ffir die Kompensationseinrichtung (12) aufweist.
9. Verwendung einer aktiven Störunterdrückungseinheit (2) nach einem der vorherge- henden Ansprüche in einem Kraftfahrzeug oder einer Industrieanlage.
10. Verfahren zur aktiven Störunterdrückung, umfassend die Schritte:
Erfassen einer in einer Störwirkung an einer Störsenke (36) zu reduzierenden Stör- größe (4) einer Störquelle (8), die wenigstens eine elektrische Leitung (6) aufweist;
Anpassen einer Amplitude der von dem Sensor (10) erfassten Störgröße (4) in Be- zug auf die Störwirkung der Störgröße (4) an der Störsenke (36), dass die Störwirkung an der Störsenke (36) reduziert wird, und/oder
Anpassen einer Phase der von dem Sensor (10) erfassten Störgröße (4) in Bezug auf die Störwirkung der Störgröße (4) an der Störsenke (36), dass die Störwirkung an der Störsenke (36) reduziert wird;
Erzeugen einer Kompensations große, wobei die Kompensationsgröße die in Amplitude und/oder Phase angepasste Störgröße (4) aufweist, dass die Störwirkung der Störgröße (4) an der Störsenke (36) reduziert wird;
Einkoppeln der Kompensationsgröße in die wenigstens eine elektrische Leitung (6) und/oder die Störsenke (36) mittels einer Einkoppeleinrichtung (20).
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