WO2020084064A1 - Filter device for a power grid, use of a choke assembly, and method for operating a filter device - Google Patents

Filter device for a power grid, use of a choke assembly, and method for operating a filter device Download PDF

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WO2020084064A1
WO2020084064A1 PCT/EP2019/079046 EP2019079046W WO2020084064A1 WO 2020084064 A1 WO2020084064 A1 WO 2020084064A1 EP 2019079046 W EP2019079046 W EP 2019079046W WO 2020084064 A1 WO2020084064 A1 WO 2020084064A1
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component
filter device
inductive component
inductive
capacitive
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PCT/EP2019/079046
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Inventor
Matthias JACOBI
Christian Kähler
Manuel SOJER
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
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    • H—ELECTRICITY
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    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics

Definitions

  • the invention relates to a filter device for an energy network, a use of a throttle arrangement for adapting a resonance frequency of a filter circuit, and a method for operating such a filter device.
  • Filter devices for energy networks can be used to reduce unwanted components, such as harmonics or distortions in the mains voltage or in the mains current.
  • the filter device has a resonance frequency which corresponds, for example, to a tuning frequency of the vibration components to be damped. Power consumption of the filter device is typically greater the closer the resonance and tuning frequencies are to one another.
  • the resonance frequency of the filter device it may be necessary or advantageous to change the resonance frequency of the filter device, for example in order to avoid overloading the filter device.
  • An interruption of the filtering due to such a change in the resonance frequency is however not acceptable.
  • there are potentials in the switching elements in particular in the case of medium-voltage or high-voltage networks, which are in the order of magnitude of the mains voltage, that is to say we at least in the order of 1 kV or more kV up to several 10 kV. Accordingly, very high demands must be placed on the switching elements, which results in correspondingly high development and component costs, for example for on-load tap changers for uninterrupted switching between winding taps of an adjustable choke coil or other switching elements designed for high voltage.
  • the improved concept is based on the idea of providing a suction circuit in which a capacitive and a first and a second inductive component can be connected in series in such a way that the capacitive component is arranged between the inductive components. If necessary, the second inductive component is bridged to adapt an entire impedance and thus a resonance frequency of the filter device.
  • a filter device for an energy network has a capacitive component, a first inductive component and a second inductive component which can be connected in series with the capacitive component and the first inductive component.
  • the capacitive component is arranged between the first inductive component and the second inductive component.
  • the filter device also has a connection in order to connect the filter device to the energy network.
  • the first inductive component is arranged between the connection and the capacitive component.
  • the filter device also includes a switching device which is set up to bridge the second inductive component and / or to cancel a bridging of the inductive component in order to adapt a resonance frequency of the filter device.
  • Bridging the second inductive component here and below means that the second inductive component is effectively removed from the series connection. This means that in the bridged state, the second inductive component does not affect the series connection. In particular, in the bridged state, an entire inductance or the filter device is independent of an inductance of the second inductive component. In particular, in the bridged state, no current flows through the second inductive component and no voltage drops across the second inductive component.
  • switching elements For the switching device for bridging the second inductive component, this has the consequence that the switching elements only have to have a significantly lower dielectric strength than the mains voltage in relation to the reference potential. Thus, even with filter devices for medium or high voltage networks, switching elements can be sufficient, which are designed for low voltage, for voltages below 1 kV.
  • the switching elements have to cope with less high commutation currents with an uninterrupted switchover. This is particularly true in comparison to a device which is based on a regulated choke with winding components that can be switched on and off via different winding taps.
  • the inductive components can be designed simply, for example as choke coils with a fixed number of turns instead of more complex and costly controlled chokes.
  • the capacitive component holds a capacitor, in particular a capacitor bank or part of a capacitor bank.
  • the capacitive component includes a series or parallel connection of capacitors.
  • the switching device includes at least one switching element for bridging the second inductive component. According to at least one embodiment, the switching device includes a control unit for controlling the at least one switching element.
  • the energy network is an energy supply network or an energy distribution network.
  • the energy network is a medium-voltage network or a high-voltage network.
  • the energy network is operated with a network voltage of 1 kV, in particular AC voltage, or higher.
  • the energy network is a low-voltage network.
  • the energy network is operated with a voltage of less than 1 kV.
  • connection includes a fuse and a main switching element, which is arranged in series with the fuse in particular.
  • the at least one switching element of the switching device contains a switching element designed for low voltage, in particular an overload or motor protection switch and / or an overload or motor protection relay and / or an overload relay.
  • the first inductive component is permanently electrically connected to the capacitive component.
  • transient currents from the energy network are damped, regardless of whether the second inductive component is bridged or not.
  • the transient currents can arise, for example, as a result of a fault in the energy network or of equipment connected to the energy network, or as a result of switching on equipment connected to the energy network.
  • the energy network has at least two phases.
  • the series connection with the capacitive, the first inductive and the second inductive component constitutes a strand of the filter device or part of the strand, the strand being connectable to a first phase of the energy network.
  • Another strand of the Filtervor direction which is constructed, for example, analog or the same as the strand, can be connected via a further connection to a second phase of the energy network.
  • the strand and the further strand are connected to one another.
  • a connection point of the strand with the further strand is referred to as the star point of the filter device.
  • the second inductive component is therefore arranged between the capacitive component and the star point.
  • the energy network has at least two phases.
  • the capacitive component and the first and second inductive components can be connected to the first phase via the connection.
  • the filter device has a further capacitive component and a further first inductive component connected in series with the further capacitive component.
  • the filter device has a further capacitive component and the further first inductive component. nente in series switchable further second inductive component.
  • the further capacitive component is arranged between the further first and the further second inductive component.
  • the energy network has three or more phases.
  • the strand and the further strand can be connected to the first and the second phase of the energy network.
  • the filter device for a third and, if necessary, for each further phase of the energy network in each case contains an additional strand which can be connected to the third or the further phases.
  • the additional strands are, for example, analog or identical to the strand.
  • the further strand is arranged between the second phase and the star point, and the additional strands are each arranged between the corresponding phase and the star point.
  • the capacitive component is electrically connected to the second inductive component by a connection.
  • the further capacitive component is electrically connected to the further second inductive component by a further connection.
  • the switching device is designed to electrically short-circuit the connection with the further connection and / or to cancel the short circuit in order to adapt the resonance frequency.
  • Connection are used to denote circuit sections between the corresponding components, not a specific component or the like.
  • the connections can therefore be formed by an electrical conductor or also contain other electrical components.
  • the second inductive component and, in the case of an analog or identical structure of the further strand By short-circuiting the connections, the second inductive component and, in the case of an analog or identical structure of the further strand, a further second inductive component of the further strand is bridged, since the strand and the further strand are connected at the star point. So the star point is effectively shifted by short-circuiting, namely between the capacitive component and the second inductive component. The second inductive This effectively removes the component from the series connection. As a result, the entire inductance of the filter device is changed and its resonance frequency is adjusted accordingly. Low-voltage switching elements such as relays, overload switches or the like can be used to implement short-circuiting of the connections.
  • the switching device is set up to short-circuit a first connection terminal of the second inductive component with a second connection terminal of the second inductive component in order to adapt the resonance frequency.
  • the second inductive component is bridged and effectively removed from the series connection. This changes the entire inductance of the filter device and adjusts its resonance frequency accordingly.
  • low-voltage switching elements such as relays, overload switches or the like can be used.
  • the first inductive component contains a first choke coil and the second inductive component contains a second choke coil.
  • the first and the second choke coil do not have a common core.
  • the first and the second coil are designed as air coils or each have their own separate core, wherein the cores can be magnetic or non-magnetic.
  • the first and the second coil are each designed as unregulated choke coils, that is to say they have a first and a second fixed number of turns, respectively.
  • the choke coils do not correspond to winding parts of an adjustable choke coil with several taps.
  • the filter device has a measuring device which is set up to record at least one operating variable of the filter device or of the energy network.
  • the switching device is set up to carry out the adaptation of the resonance frequency as a function of the at least one detected operating variable.
  • the at least one operating variable contains a filter current or a variable dependent on the filter current, an RMS value of the filter current, a variable dependent on a harmonic of the filter current, a filter voltage or a variable dependent on the filter voltage, a filter power, a filter temperature, an amplitude of a network voltage or a network current of the energy network, a variable dependent on a harmonic of the network current or the network voltage and / or a phase relationship between at least two network voltages or at least two network currents of the energy network.
  • the filter current is a current that flows through a component of the filter device, for example the capacitive component or one of the inductive components.
  • the filter voltage is a voltage that drops across a component of the filter device, for example the capacitive component or one of the inductive components.
  • the filter performance is a product of the filter current and filter voltage.
  • the filter temperature is a temperature that is measured on or in a component of the filter device or in an environment thereof.
  • the resonance frequency is adjusted as a function of a current, voltage and / or power load on the filter device, which is based on the Filter current, the filter voltage, the filter power and / or the filter temperature is determined.
  • the resonance frequency is adjusted for frequency detuning. This means that the resonance frequency is adjusted so that a predetermined tuning frequency does not coincide with the resonance frequency or is too close to the resonance frequency.
  • the tuning frequency is the frequency or a frequency range that is primarily to be damped by the filter device.
  • the effectiveness of the filter device can be reduced, but the filter device is protected against overload.
  • the filter device includes a third inductive component which can be connected in series with the first and second inductive components and the capacitive component.
  • the arrangement of the third component is such that the second inductive component lies between the capacitive component and the third inductive component. In other words, the third inductive component is closer to the star point than the second inductive component.
  • the switching device is set up to bridge the third inductive component in order to adapt the resonance frequency.
  • the bridging of the third inductive component is carried out as described above for the bridging of the second inductive component.
  • the bridging of the third inductive components can be achieved by effectively shifting the neutral point between the second and the third inductive component is done.
  • the third inductive component can be bridged by short-circuiting a first and a second connecting terminal of the third inductive component.
  • the second and third inductive components can be bridged independently of one another.
  • the total number of inductive components which can be connected in series can be greater than three in various embodiments in order to increase the number of discrete stages.
  • an inductance of the second inductive component is different from an inductance of the third inductive component.
  • the discrete levels can be adapted to the respective requirements of the specific application.
  • the connection terminals of the second and / or third inductive component are short-circuited to adjust the resonance frequency, the number of different discrete stages that can be achieved can thereby be increased.
  • an inductance of the first inductive component is larger, in particular at least five times larger, for example at least ten times larger, for example approximately twenty times larger than the inductance of the second inductive component.
  • the inductance of the first inductive component is larger, in particular at least five times as large, for example at least ten times as large, as a total inductance of all inductive components of the filter device, which can be connected in series between the capacitive component and the star point are .
  • the highest voltage drop for example several kV, occurs across the first inductive component.
  • there is a slight less voltage for example in the range of several 100 V. If there is only a small voltage difference between different strings of the filter device and only a small voltage difference compared to a reference or earth potential at the connection terminals of the respective second inductive components.
  • the high inductance of the first inductive component ensures high damping of an inrush or fault current, so that the capacitive components of the filter device are protected.
  • a choke arrangement for adapting a resonance frequency of a filter circuit for an energy network.
  • the filter circuit contains a capacitive component, a first inductive component and a connection by means of which the filter circuit can be connected to the energy network.
  • the throttle arrangement contains at least one second inductive component.
  • the at least one second inductive component is connected to the filter circuit in such a way that the capacitive component is arranged between the first and the second inductive component.
  • the second inductive component can be bridged to adjust the resonance frequency.
  • the throttle arrangement contains a switching device which is set up to bridge the second inductive component and / or to cancel a bridge of the second inductive component in order to adapt the resonance frequency.
  • a method for operating a filter device is also specified.
  • the filter device is a filter device according to the improved concept.
  • the method includes bridging the second inductive component in order to adapt a resonance frequency of the filter device.
  • the method includes detecting at least one operating variable of the filter device or the energy network and adapting the resonance frequency as a function of the at least one recorded operating variable.
  • Figure 1 is an illustration of an exemplary embodiment of a filter device according to the improved concept.
  • Figure 2 is a representation of another exemplary embodiment of a filter device according to the improved concept.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a filter device for an energy network according to the improved concept.
  • the energy network has three phases PI, P2, P3, for example.
  • Analog embodiments of the filter device shown can, however, be used accordingly for energy networks with two phases or more than three phases.
  • the filter device contains a strand for each phase.
  • a first phase contains a series connection with a connection, a first inductor LI, a capacitor C and a second inductor L2, which are arranged in the order mentioned.
  • the first line can be connected to the first phase PI via the connection.
  • connections each contain, for example, a main switching element S1, S1 ', S1'', by means of which the respective line can be connected to or disconnected from the power network PI, P2, P3.
  • the connections each contain a fuse F, F ', F'', which che between the respective phase PI, P2, P3 of the energy network and the respective main switching element S1, S1 ', S1''are arranged.
  • the filter device can have further inductive components connected in series with the second inductive component L2 in each strand.
  • the possibility of further inductive components is shown schematically by dotted lines in the strands.
  • the nth inductive components Ln, Ln ', Ln' 'and any inductive components represented by the dotted lines are optional.
  • the filter device also contains a control device SV, which comprises switching elements S2, which are assigned to the second inductive components L2, L2 ', L2' '.
  • the switching device SV has correspondingly assigned nth switching elements Sn.
  • the filter device contains a measuring device M, which can detect at least one operating variable of the filter device, for example a filter current, a filter voltage, a filter power and / or a filter temperature, and is in communication with the switching device SV.
  • a measuring device M which can detect at least one operating variable of the filter device, for example a filter current, a filter voltage, a filter power and / or a filter temperature, and is in communication with the switching device SV.
  • the operation of the filter device is primarily explained using the example of the first strand, that is to say the strand that can be connected to the first phase PI.
  • the main switching elements Sl, Sl ', Sl' ' are actuated simultaneously
  • the switching elements S2 are actuated simultaneously
  • the switching elements Sn are actuated simultaneously.
  • the second and nth inductive components and the associated switching elements S2, Sn are analogously to embodiments which contain further inductive components or the nth inductive components Ln, Ln ',
  • the main switching element S1 is closed in normal operation, so that the first phase is connected to the first phase PI.
  • the main switching element S1 can be controlled by the switching device SV or another control unit (not shown).
  • An inductance of the first inductive component LI and a capacitance of the capacitive component C are dimensioned, for example, in such a way that the resonance frequency of a suction circuit composed of these components LI, C ( ⁇ [L1 * C] ⁇ 1/2 ) corresponds or approximately to a predetermined tuning frequency corresponds.
  • the tuning frequency represents a frequency or a frequency range of vibration components in the energy network which are to be damped by the filter device, that is to say suppressed, eliminated or filtered out. This can, for example, be undesirable harmonic components and / or distortions.
  • the switching elements S2 are closed in normal operation, for example, so that the strands between the respective capacitive components C, C ', C' 'and the respective second inductive components L2, L2', L2 '' are connected to one another. This effectively moves the star point to the connection point.
  • a total inductance of the first strand corresponds to the inductance of the first inductive component LI and the resonance frequency, at least approximately, of the tuning frequency.
  • the switching device SV can open the switching elements S2 and close or keep the switching elements Sn closed. This effectively shifts the star point between the second and nth inductive components L2, Ln. No current still flows through the nth inductive component Ln, since it bridges remains while the bridging of the second inductive component L2 is released.
  • the total inductance of the first strand is now given by the sum of the inductances of the first and second inductive components LI, L2. This lowers the resonance frequency compared to the previous case.
  • Switch device SV additionally open the switching means Sn.
  • the total inductance of the first strand is then given by the sum of the inductances of the first, the second and the nth inductive components LI, L2, Ln.
  • the inductive components LI, L2, Ln can be dimensioned such that the total inductance of the first strand when switching elements S2, Sn are open, that is to say the sum of the inductances of the first, second and nth inductive components LI, L2, Ln, the tuning frequency speaks ent or approximately corresponds.
  • the switching elements S2 and Sn are both open.
  • the detuning of the filter circuit can then be achieved in the opposite manner to that described above, namely by closing the switching elements Sn and opening or remaining the switching elements S2.
  • the switching elements S2 can then additionally be closed for further detuning.
  • the at least one operating variable detected by the optional measuring device M can be compared with corresponding limit values in order to determine whether a load on the filter circuit exceeds an acceptable level.
  • the power consumption and thus the load on the filter device can be reduced.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a filter device for an energy network according to the improved concept.
  • the strands of the filter arrangement are constructed as in the embodiment described with reference to FIG. 1.
  • the switching device SV in particular the switching elements S2, Sn, are connected differently to the strands here and differ accordingly in their function from those from FIG. 1.
  • the second inductive component L2 is bridged by short-circuiting a first and a second connecting terminal of the second inductive component L2.
  • the nth inductive component Ln when the nth switching elements are closed, thereby short-circuiting a first and second connecting terminal of the nth inductive component Ln.
  • the second and the nth inductive components can be bridged independently of one another. If the inductances of the second and the nth inductive components are not the same size, this results in a larger number of adjustable total inductances. While three electrically different circuits are possible according to FIG. 1 (1.: L2 and Ln bridged, 2.: Ln bridged and L2 not bridged, 3.: L2 and Ln not bridged), a fourth circuit is possible according to FIG. 2 (4th : L2 bridged and Ln not bridged). The same applies to additional inductive components.
  • Alternative embodiments result from the filter device of FIG. 2 if the star point SP is not connected directly to the nth switching elements.
  • the second inductive component L2 can be bridged as described with reference to FIG. 2, while the nth inductive component can be bridged as described with reference to FIG. 1.
  • the arrival The number of possible interconnections remains unchanged with respect to the filter device from FIG. 2.
  • such embodiments can also be used for single-phase energy networks.
  • the requirements for the switching elements for detuning the resonance frequency are lower than with other concepts. This is essentially achieved by dividing the inductive components into the first inductive component on the network side to form the capacitive component and the second inductive component at the star point. Particularly for filter devices for medium or high voltage networks, significant savings can be achieved by using low voltage switching elements. Furthermore, the improved concept allows existing filter circuits to be retrofitted with a throttle arrangement in order to obtain a filter device according to the improved concept.

Abstract

The invention relates to a filter device comprising a capacitive component (C), a first inductive component (L1) and a second inductive component (L2), which can be connected in series with the capacitive component (C) and the first inductive component (L1). The capacitive component (C) is arranged between the first inductive component (L1) and the second inductive component (L2). The filter device also has a connection for connecting to the power grid. The first inductive component (L1) is arranged between the connection and the capacitive component (C). A switching device (SV) is designed to bypass the second inductive component (L2).

Description

FILTERVORRICHTUNG FÜR EIN ENERGIENETZ, VERWENDUNG EINER DROSSELAN ORDNUNG UND VERFAHREN ZUM BETRIEB EINER FILTERVORRICHTUNG FILTER DEVICE FOR AN ENERGY NETWORK, USE OF A THROTTLE ARRANGEMENT AND METHOD FOR OPERATING A FILTER DEVICE
Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung für ein Energienetz , eine Verwendung einer Drosselanordnung zur Anpassung einer Reso nanzfrequenz eines Filterkreises , sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Filtervorrichtung . The invention relates to a filter device for an energy network, a use of a throttle arrangement for adapting a resonance frequency of a filter circuit, and a method for operating such a filter device.
Filtervorrichtungen für Energienetze, beispielsweise passive Fil terkreise , können dazu eingesetzt werden, unerwünschte Anteile, etwa OberSchwingungen oder Verzerrungen in der Netzspannung oder im Netzstrom, zu verringern . Die Filtervorrichtung weist dabei ei - ne Resonanzfrequenz auf , welche beispielsweise einer Abstimmfre quenz von zu dämpfenden Schwingungsanteilen entspricht . Eine Leis tungsaufnahme der Filtervorrichtung ist typischerweise umso grö ßer, je näher Resonanz- und Abstimmfrequenz beieinander liegen . Filter devices for energy networks, for example passive filter circuits, can be used to reduce unwanted components, such as harmonics or distortions in the mains voltage or in the mains current. The filter device has a resonance frequency which corresponds, for example, to a tuning frequency of the vibration components to be damped. Power consumption of the filter device is typically greater the closer the resonance and tuning frequencies are to one another.
In verschiedenen Situationen kann es erforderlich oder vorteilhaft sein, die Resonanzfrequenz der Filtervorrichtung zu verändern, beispielsweise um eine Überlastung der Filtervorrichtung zu ver meiden . Eine Unterbrechung der Filterung aufgrund einer solchen Veränderung der Resonanzfrequenz ist j edoch nicht akzeptabel . Soll die Anpassung unterbrechungslos erfolgen, liegen insbesondere bei Mittel- oder Hochspannungsnetzen Potentiale an den Schaltelementen an, welche in der Größenordnung der Netzspannung liegen, also we nigstens in der Größenordnung von 1 kV oder mehreren kV bis zu mehreren 10 kV. Dementsprechend müssen an die Schaltelemente sehr hohe Anforderungen gestellt werden, was entsprechend hohe Entwick- lungs- und Bauteilkosten zur Folge hat, beispielsweise für Last stufenschalter zum unterbrechungslosen Umschalten zwischen Wick lungsanzapfungen einer regelbaren Drosselspule oder andere für Hochspannung ausgelegte Schaltelemente . In various situations, it may be necessary or advantageous to change the resonance frequency of the filter device, for example in order to avoid overloading the filter device. An interruption of the filtering due to such a change in the resonance frequency is however not acceptable. If the adjustment is to be carried out without interruption, there are potentials in the switching elements, in particular in the case of medium-voltage or high-voltage networks, which are in the order of magnitude of the mains voltage, that is to say we at least in the order of 1 kV or more kV up to several 10 kV. Accordingly, very high demands must be placed on the switching elements, which results in correspondingly high development and component costs, for example for on-load tap changers for uninterrupted switching between winding taps of an adjustable choke coil or other switching elements designed for high voltage.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbes sertes Konzept zur Filterung für ein Energienetz anzugeben, wel ches eine unterbrechungslose Anpassung der Resonanzfrequenz er laubt und geringere Anforderungen an die Schaltelemente stellt . Diese Aufgabe wird durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängi gen Ansprüche gelöst . Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche . It is therefore an object of the present invention to provide an improved concept for filtering for an energy network, which permits an uninterrupted adaptation of the resonance frequency and places lower demands on the switching elements. This object is achieved by the subject matter of the independent claims. Further embodiments are the subject of the dependent claims.
Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, einen Saugkreis be reitzustellen, bei dem eine kapazitive sowie eine erste und eine zweite induktive Komponente derart in Reihe schaltbar sind, dass die kapazitive Komponente zwischen den induktiven Komponenten an geordnet ist . Bei entsprechendem Bedarf wird die zweite induktive Komponente überbrückt um eine gesamte Impedanz und somit eine Re sonanzfrequenz der Filtervorrichtung anzupassen . The improved concept is based on the idea of providing a suction circuit in which a capacitive and a first and a second inductive component can be connected in series in such a way that the capacitive component is arranged between the inductive components. If necessary, the second inductive component is bridged to adapt an entire impedance and thus a resonance frequency of the filter device.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird eine Filtervorrichtung für ein Energienetz angegeben . Die Filtervorrichtung weist eine kapazitive Komponente, eine erste induktive Komponente und eine mit der kapa zitiven Komponente und der ersten induktiven Komponente in Reihe schaltbare zweite induktive Komponente auf . Die kapazitive Kompo nente ist dabei zwischen der ersten induktiven Komponente und der zweiten induktiven Komponente angeordnet . Die Filtervorrichtung weist außerdem einen Anschluss auf , um die Filtervorrichtung an das Energienetz anzuschließen . Die erste induktive Komponente ist dabei zwischen dem Anschluss und der kapazitiven Komponente ange ordnet . Die Filtervorrichtung beinhaltet zudem eine Schaltvorrich- tung, welche dazu eingerichtet ist , die zweite induktive Komponen te zu überbrücken und/oder eine Überbrückung der induktiven Kompo- nente aufzuheben um eine Resonanzfrequenz der Filtervorrichtung anzupassen . According to the improved concept, a filter device for an energy network is specified. The filter device has a capacitive component, a first inductive component and a second inductive component which can be connected in series with the capacitive component and the first inductive component. The capacitive component is arranged between the first inductive component and the second inductive component. The filter device also has a connection in order to connect the filter device to the energy network. The first inductive component is arranged between the connection and the capacitive component. The filter device also includes a switching device which is set up to bridge the second inductive component and / or to cancel a bridging of the inductive component in order to adapt a resonance frequency of the filter device.
Das Überbrücken der zweiten induktiven Komponente bedeutet hier und im Folgenden, dass die zweite induktive Komponente effektiv aus der Reihenschaltung genommen wird . Das heißt , im überbrückten Zustand beeinflusst die zweite induktive Komponente die Reihen schaltung nicht . Insbesondere ist im überbrückten Zustand eine ge samte Induktivität oder der Filtervorrichtung unabhängig von einer Induktivität der zweiten Induktiven Komponente . Insbesondere fließt im überbrückten Zustand kein Strom über die zweite indukti ve Komponente und es fällt keine Spannung über der zweiten induk tiven Komponente ab . Durch die Aufteilung einer Gesamtinduktivitat der Filtervorrich tung, insbesondere für eine Phase , in die erste und die zweite in duktive Komponente und die beschriebene Anordnung der Reihenschal - tung liegen an Anschlussklemmen der zweiten induktiven Komponente Potentiale an, welche , je nach Induktivität der ersten induktiven Komponente und Kapazität der kapazitiven Komponente , deutlich kleiner sind als ein Potential des Energienetzes . Insbesondere liegen zwischen der zweiten induktiven Komponente und einem Refe renzpotential , wie beispielsweise Erdpotential , deutlich geringere Spannungen an als zwischen dem Energienetz und dem Referenz - oder Erdpotential . Dies liegt darin begründet, dass ein wesentlicher Teil der Spannung bereits über der Reihenschaltung aus erster in duktiver Komponente und kapazitiver Komponente abfällt . Bridging the second inductive component here and below means that the second inductive component is effectively removed from the series connection. This means that in the bridged state, the second inductive component does not affect the series connection. In particular, in the bridged state, an entire inductance or the filter device is independent of an inductance of the second inductive component. In particular, in the bridged state, no current flows through the second inductive component and no voltage drops across the second inductive component. Due to the division of an overall inductance of the filter device, in particular for one phase, into the first and the second inductive components and the arrangement of the series connection described, potentials are present at connection terminals of the second inductive component, which, depending on the inductance of the first inductive component and capacitance of the capacitive component are significantly smaller than a potential of the energy network. In particular, there are significantly lower voltages between the second inductive component and a reference potential, such as ground potential, for example, than between the energy network and the reference or ground potential. This is due to the fact that a substantial part of the voltage already drops across the series connection from the first to the inductive component and the capacitive component.
Für die Schaltvorrichtung zur Überbrückung der zweiten induktiven Komponente hat dies zur Folge, dass die Schaltelemente bezogen auf das Referenzpotential nur eine deutlich geringere Spannungsfestig- keit aufweisen müssen als die Netzspannung . So können auch bei Filtervorrichtungen für Mittel- oder Hochspannungsnetze Schaltele mente ausreichen, welche für Niederspannung also für Spannungen unter 1 kV ausgelegt sind . For the switching device for bridging the second inductive component, this has the consequence that the switching elements only have to have a significantly lower dielectric strength than the mains voltage in relation to the reference potential. Thus, even with filter devices for medium or high voltage networks, switching elements can be sufficient, which are designed for low voltage, for voltages below 1 kV.
Zudem müssen die Schaltelemente weniger hohe Kommutierungsströme bei einer unterbrechungslosen Umschaltung bewältigen . Dies gilt insbesondere im Vergleich zu einer Vorrichtung, welche auf einer geregelten Drossel mit zu- und abschaltbaren Wicklungsanteilen über verschiedene Wicklungsanzapfungen beruht . In addition, the switching elements have to cope with less high commutation currents with an uninterrupted switchover. This is particularly true in comparison to a device which is based on a regulated choke with winding components that can be switched on and off via different winding taps.
Dadurch müssen zum einen bei der Auslegung der Schaltelemente und der Schaltvorrichtung weniger hohe Spannungs- oder Strombelastun gen berücksichtigt werden, was zu einem reduzierten Aufwand bei der Entwicklung derselben als auch zu geringeren Bauteilkosten führt . Zum anderen können die induktiven Komponenten einfach aus- gelegt werden, beispielsweise als Drosselspulen mit fester Win dungszahl anstelle von komplexeren und kostenintensiveren geregel - ten Drosseln . As a result, less high voltage or current loads must be taken into account when designing the switching elements and the switching device, which leads to a reduced effort in the development of the same and to lower component costs. On the other hand, the inductive components can be designed simply, for example as choke coils with a fixed number of turns instead of more complex and costly controlled chokes.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform der Filtervorrichtung bein- haltet die kapazitive Komponente einen Kondensator, insbesondere eine Kondensatorbank oder einen Teil einer Kondensatorbank . According to at least one embodiment of the filter device, the capacitive component holds a capacitor, in particular a capacitor bank or part of a capacitor bank.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform der Filtervorrichtung bein haltet die kapazitive Komponente eine Serien- oder Parallelschal tung von Kondensatoren . According to at least one embodiment of the filter device, the capacitive component includes a series or parallel connection of capacitors.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform beinhaltet die Schaltvor richtung wenigstens ein Schaltelement zur Überbrückung der zweiten induktiven Komponente Gemäß wenigstens einer Ausführungsform bein haltet die SchaltVorrichtung eine Steuereinheit zur Steuerung des wenigstens einen Schaltelements . According to at least one embodiment, the switching device includes at least one switching element for bridging the second inductive component. According to at least one embodiment, the switching device includes a control unit for controlling the at least one switching element.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Energienetz um ein Energieversorgungsnetz oder ein Energieverteil - netz . According to at least one embodiment, the energy network is an energy supply network or an energy distribution network.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Energienetz um ein Mittelspannungsnetz oder ein Hochspannungsnetz . Zum Beispiel wird das dem Energienetz mit einer Netzspannung von 1 kV, insbesondere WechselSpannung, oder höher betrieben . According to at least one embodiment, the energy network is a medium-voltage network or a high-voltage network. For example, the energy network is operated with a network voltage of 1 kV, in particular AC voltage, or higher.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Energienetz um ein Niederspannungsnetz . Zum Beispiel wird das dem Energienetz mit einer Spannung von weniger als 1 kV betrieben . According to at least one embodiment, the energy network is a low-voltage network. For example, the energy network is operated with a voltage of less than 1 kV.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform beinhaltet der Anschluss eine Sicherung und ein Hauptschaltelement , welches insbesondere mit der Sicherung in Reihe angeordnet ist . According to at least one embodiment, the connection includes a fuse and a main switching element, which is arranged in series with the fuse in particular.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform enthält das wenigstens eine Schaltelement der Schaltvorrichtung ein für Niederspannung ausge legtes Schaltelement , insbesondere einen Überlast- oder Motor schutzSchalter und/oder ein Überlast- oder Motorschutzrelais und/oder ein Überlastrelais . According to at least one embodiment, the at least one switching element of the switching device contains a switching element designed for low voltage, in particular an overload or motor protection switch and / or an overload or motor protection relay and / or an overload relay.
Insbesondere ist gemäß dem verbesserten Konzept ein Laststufen schalter aufgrund der aufgeteilten Induktivitäten nicht erforder lich. Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist die erste induktive Komponente dauerhaft elektrisch mit der kapazitiven Komponente verbunden . Insbesondere ist nicht vorgesehen, die erste induktive Komponente entsprechend der zweiten induktiven Komponente zu über- brücken . In particular, according to the improved concept, a load tap changer is not required due to the divided inductances. According to at least one embodiment, the first inductive component is permanently electrically connected to the capacitive component. In particular, there is no provision for bridging the first inductive component in accordance with the second inductive component.
Dadurch wird beispielsweise erreicht, dass transiente Ströme aus dem Energienetz gedämpft werden, unabhängig davon ob die zweite induktive Komponente überbrückt ist oder nicht . Die transienten Ströme können beispielweise durch einen Fehler im Energienetz oder eines an das Energienetz angeschlossenen Betriebsmittels entstehen oder durch Einschaltvorgänge von an das Energienetz angeschlosse nen Betriebsmitteln . This ensures, for example, that transient currents from the energy network are damped, regardless of whether the second inductive component is bridged or not. The transient currents can arise, for example, as a result of a fault in the energy network or of equipment connected to the energy network, or as a result of switching on equipment connected to the energy network.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform weist das Energienetz min destens zwei Phasen auf . Die Reihenschaltung mit der kapazitiven, der ersten induktiven und der zweiten induktiven Komponente stellt einen Strang der Filtervorrichtung oder einen Teil des Strangs dar, wobei der Strang über den Anschluss an eine erste Phase des Energienetzes anschließbar ist . Ein weiterer Strang der Filtervor richtung, welcher beispielsweise analog oder gleich zu dem Strang aufgebaut ist , ist über einen weiteren Anschluss an eine zweite Phase des Energienetzes anschließbar . An jeweiligen, dem Anschluss beziehungsweise dem weiteren Anschluss abgewandten Enden der Stränge sind der Strang und der weitere Strang miteinander verbun den . Eine Verbindungsstelle des Strangs mit dem weiteren Strang wird als Sternpunkt der Filtervorrichtung bezeichnet . Die zweite induktive Komponente ist daher zwischen der kapazitiven Komponente und dem Sternpunkt angeordnet . According to at least one embodiment, the energy network has at least two phases. The series connection with the capacitive, the first inductive and the second inductive component constitutes a strand of the filter device or part of the strand, the strand being connectable to a first phase of the energy network. Another strand of the Filtervor direction, which is constructed, for example, analog or the same as the strand, can be connected via a further connection to a second phase of the energy network. At each end of the strands facing away from the connection or the further connection, the strand and the further strand are connected to one another. A connection point of the strand with the further strand is referred to as the star point of the filter device. The second inductive component is therefore arranged between the capacitive component and the star point.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform weist das Energienetz min destens zwei Phasen auf . Die kapazitive Komponente und die erste und die zweite induktive Komponente sind über den Anschluss mit der ersten Phase verbindbar . Die Filtervorrichtung weist eine wei - tere kapazitive Komponente und eine mit der weiteren kapazitiven Komponente in Reihe geschaltete weitere erste induktive Komponente auf . Außerdem weist die Filtervorrichtung eine mit der weiteren kapazitiven Komponente und der weiteren ersten induktiven Kompo- nente in Reihe schaltbare weitere zweite induktive Komponente auf . Die weitere kapazitive Komponente ist zwischen der weiteren ersten und der weiteren zweiten induktiven Komponente angeordnet . According to at least one embodiment, the energy network has at least two phases. The capacitive component and the first and second inductive components can be connected to the first phase via the connection. The filter device has a further capacitive component and a further first inductive component connected in series with the further capacitive component. In addition, the filter device has a further capacitive component and the further first inductive component. nente in series switchable further second inductive component. The further capacitive component is arranged between the further first and the further second inductive component.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform weist das Energienetz drei oder mehr Phasen auf . Der Strang und der weitere Strang sind an die erste und die zweite Phase des Energienetzes anschließbar . Zu dem enthält die Filtervorrichtung für eine dritte und gegebenen falls für j ede weitere Phase des Energienetzes j eweils einen zu sätzlichen Strang, die an die dritte beziehungsweise die weiteren Phasen anschließbar sind. Die zusätzlichen Stränge sind beispiels weise analog oder gleich zu dem Strang ausgebildet . Der weitere Strang ist zwischen der zweiten Phase und dem Sternpunkt , die zu sätzlichen Strängen j eweils zwischen der entsprechenden Phase und dem Sternpunkt angeordnet . According to at least one embodiment, the energy network has three or more phases. The strand and the further strand can be connected to the first and the second phase of the energy network. In addition, the filter device for a third and, if necessary, for each further phase of the energy network in each case contains an additional strand which can be connected to the third or the further phases. The additional strands are, for example, analog or identical to the strand. The further strand is arranged between the second phase and the star point, and the additional strands are each arranged between the corresponding phase and the star point.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist die kapazitive Kompo- nente mit der zweiten induktiven Komponente durch eine Verbindung elektrisch verbunden . Die weitere kapazitive Komponente ist mit der weiteren zweiten induktiven Komponente durch eine weitere Ver bindung elektrisch verbunden . Die Schaltvorrichtung ist dazu ein gerichtet , die Verbindung mit der weiteren Verbindung elektrisch kurzzuschließen und/oder den Kurzschluss aufzuheben um die Reso nanzfrequenz anzupassen . In accordance with at least one embodiment, the capacitive component is electrically connected to the second inductive component by a connection. The further capacitive component is electrically connected to the further second inductive component by a further connection. The switching device is designed to electrically short-circuit the connection with the further connection and / or to cancel the short circuit in order to adapt the resonance frequency.
Dabei werden mit „Verbindungen" Schaltungsabschnitte zwischen den entsprechenden Komponenten bezeichnet , nicht etwa ein spezifisches Bauteil oder ähnliches . Die Verbindungen können also durch einen elektrischen Leiter gebildet sein oder auch andere elektrische Bauelemente beinhalten . "Connections" are used to denote circuit sections between the corresponding components, not a specific component or the like. The connections can therefore be formed by an electrical conductor or also contain other electrical components.
Durch das Kurzschließen der Verbindungen wird die zweite induktive Komponente und, bei analogem oder gleichem Aufbau des weiteren Strangs , auch eine weitere zweite induktive Komponente des weite ren Strangs , überbrückt , da der Strang und der weitere Strang im Sternpunkt verbunden sind . Effektiv wird also der Sternpunkt durch das Kurzschließen verschoben, nämlich zwischen die kapazitive Kom ponente und die zweite Induktive Komponente . Die zweite induktive Komponente wird damit effektiv aus der Reihenschaltung genommen . Dadurch wird die gesamte Induktivität der Filtervorrichtung verän dert und seine Resonanzfrequenz entsprechend angepasst . Um den Kurzschluss der Verbindungen zu realisieren können Niederspan- nungsschaltelemente wie Relais, ÜberlastSchalter oder dergleichen eingesetzt werden . By short-circuiting the connections, the second inductive component and, in the case of an analog or identical structure of the further strand, a further second inductive component of the further strand is bridged, since the strand and the further strand are connected at the star point. So the star point is effectively shifted by short-circuiting, namely between the capacitive component and the second inductive component. The second inductive This effectively removes the component from the series connection. As a result, the entire inductance of the filter device is changed and its resonance frequency is adjusted accordingly. Low-voltage switching elements such as relays, overload switches or the like can be used to implement short-circuiting of the connections.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist die SchaltVorrichtung dazu eingerichtet , eine erste Anschlussklemme der zweiten indukti ven Komponente mit einer zweiten Anschlussklemme der zweiten in duktiven Komponente kurzzuschließen, um die Resonanzfrequenz anzu passen . Durch das Kurzschließen der Verbindungen wird die zweite induktive Komponente überbrückt und effektiv aus der Reihenschal tung genommen . Dadurch wird die gesamte Induktivität der Filter vorrichtung verändert und seine Resonanzfrequenz entsprechend an gepasst . Um den Kurzschluss zu realisieren können Niederspannungs schaltelemente wie Relais , Überlastschalter oder dergleichen ein gesetzt werden . According to at least one embodiment, the switching device is set up to short-circuit a first connection terminal of the second inductive component with a second connection terminal of the second inductive component in order to adapt the resonance frequency. By short-circuiting the connections, the second inductive component is bridged and effectively removed from the series connection. This changes the entire inductance of the filter device and adjusts its resonance frequency accordingly. In order to implement the short circuit, low-voltage switching elements such as relays, overload switches or the like can be used.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform enthält die erste induktive Komponente eine erste Drosselspule und die zweite induktive Kompo- nente eine zweite Drosselspule . Die erste und die zweite Drossel spule weisen dabei keinen gemeinsamen Kern auf . According to at least one embodiment, the first inductive component contains a first choke coil and the second inductive component contains a second choke coil. The first and the second choke coil do not have a common core.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform sind die erste und die zweite Spule als Luftspulen ausgeführt oder weisen jeweils einen eigenen, separaten Kern auf , wobei die Kerne magnetisch oder nichtmagnetisch ausgebildet sein können . According to at least one embodiment, the first and the second coil are designed as air coils or each have their own separate core, wherein the cores can be magnetic or non-magnetic.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform sind die erste und die zweite Spule jeweils als ungeregelte Drosselspulen ausgeführt , weisen also eine erste beziehungsweise eine zweite feste Windungs- zahl auf . Insbesondere entsprechen die Drosselspulen nicht Wick lungsteilen einer regelbaren Drosselspule mit mehreren Anzapfun gen . According to at least one embodiment, the first and the second coil are each designed as unregulated choke coils, that is to say they have a first and a second fixed number of turns, respectively. In particular, the choke coils do not correspond to winding parts of an adjustable choke coil with several taps.
Bei der Verwendung regelbarer Drosselspulen wäre zur unterbre chungsfreien Umschaltung beispielsweise ein LastStufenschalter er- forderlich. Abgesehen von konstruktiven Schwierigkeiten aufgrund der Anordnung der induktiven Komponente und der kapazitiven Kompo- nente gemäß dem verbesserten Konzept , wäre dies mit erhöhten Ent- wicklungs- und Bauteilkosten verbunden, welche nach dem verbesser ten Konzept vermieden werden . If adjustable choke coils were used, an on-load tap changer would be required for uninterrupted switching. conducive. Apart from constructional difficulties due to the arrangement of the inductive component and the capacitive component according to the improved concept, this would be associated with increased development and component costs, which are avoided according to the improved concept.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform weist die Filtervorrichtung eine MessVorrichtung auf, die dazu eingerichtet ist , wenigstens eine Betriebsgröße der Filtervorrichtung oder des Energienetzes zu erfassen . Die Schaltvorrichtung ist dazu eingerichtet , die Anpas sung der Resonanzfrequenz abhängig von der wenigstens einen er fassten Betriebsgröße durchzuführen . According to at least one embodiment, the filter device has a measuring device which is set up to record at least one operating variable of the filter device or of the energy network. The switching device is set up to carry out the adaptation of the resonance frequency as a function of the at least one detected operating variable.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform enthält die wenigstens eine Betriebsgröße einen Filterstrom oder eine von dem Filterstrom ab hängige Größe , einen RMS-Wert des Filterstroms , eine von einer Harmonischen des Filterstroms abhängige Größe , eine Filterspannung oder eine von der Filterspannung abhängige Größe, eine Filterleis tung, eine Filtertemperatur, eine Amplitude einer Netzspannung o- der eines Netzstroms des Energienetzes , eine von einer Harmoni schen des Netzstroms oder der Netzspannung abhängige Größe und/oder einer Phasenbeziehung zwischen wenigstens zwei Netzspan nungen oder wenigstens zwei Netzströmen des Energienetzes . According to at least one embodiment, the at least one operating variable contains a filter current or a variable dependent on the filter current, an RMS value of the filter current, a variable dependent on a harmonic of the filter current, a filter voltage or a variable dependent on the filter voltage, a filter power, a filter temperature, an amplitude of a network voltage or a network current of the energy network, a variable dependent on a harmonic of the network current or the network voltage and / or a phase relationship between at least two network voltages or at least two network currents of the energy network.
Bei dem Filterstrom handelt es sich um einen Strom, der über eine Komponente der Filtervorrichtung fließt , beispielsweise die kapa zitive Komponente oder eine der induktiven Komponenten . Bei der Filterspannung handelt es sich um eine Spannung, die über einer Komponente der Filtervorrichtung abfällt , beispielsweise der kapa zitive Komponente oder einer der induktiven Komponenten . Bei der Filterleistung handelt es sich um ein Produkt aus Filterstrom und Filterspannung . Bei der Filtertemperatur handelt es sich um eine Temperatur, die an oder in einer Komponente der Filtervorrichtung oder in einer Umgebung davon gemessen wird . The filter current is a current that flows through a component of the filter device, for example the capacitive component or one of the inductive components. The filter voltage is a voltage that drops across a component of the filter device, for example the capacitive component or one of the inductive components. The filter performance is a product of the filter current and filter voltage. The filter temperature is a temperature that is measured on or in a component of the filter device or in an environment thereof.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform erfolgt die Anpassung der Resonanzfrequenz abhängig von einer Strom- , Spannungs- und/oder Leistungsbelastung der Filtervorrichtung, welche basierend auf dem Filterstrom, der FilterSpannung, der Filterleistung und/oder der Filtertemperatur bestimmt wird . According to at least one embodiment, the resonance frequency is adjusted as a function of a current, voltage and / or power load on the filter device, which is based on the Filter current, the filter voltage, the filter power and / or the filter temperature is determined.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform erfolgt die Anpassung der Resonanzfrequenz zur Frequenzverstimmung . Das bedeutet , die Reso nanzfrequenz wird so angepasst, dass eine vorbestimmte Abstimmfre quenz nicht mit der Resonanzfrequenz zusammenfällt oder zu nahe an der Resonanzfrequenz liegt . Die Abstimmfrequenz ist dabei die Fre quenz oder ein Frequenzbereich, der durch die Filtervorrichtung vorrangig gedämpft werden soll . According to at least one embodiment, the resonance frequency is adjusted for frequency detuning. This means that the resonance frequency is adjusted so that a predetermined tuning frequency does not coincide with the resonance frequency or is too close to the resonance frequency. The tuning frequency is the frequency or a frequency range that is primarily to be damped by the filter device.
Dadurch kann die Effektivität der Filtervorrichtung zwar verrin gert werden, j edoch wird die Filtervorrichtung vor einer Überlas tung geschützt . As a result, the effectiveness of the filter device can be reduced, but the filter device is protected against overload.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform beinhaltet die Filtervor richtung eine dritte induktive Komponente , welche mit der ersten und zweiten induktiven Komponente und der kapazitiven Komponente in Reihe schaltbar ist . Die Anordnung der dritten Komponente ist derart , dass die zweite induktive Komponente zwischen der kapazi tiven Komponente und der dritten induktiven Komponente liegt . Mit anderen Worten, die dritte induktive Komponente liegt näher am Sternpunkt als die zweite induktive Komponente . According to at least one embodiment, the filter device includes a third inductive component which can be connected in series with the first and second inductive components and the capacitive component. The arrangement of the third component is such that the second inductive component lies between the capacitive component and the third inductive component. In other words, the third inductive component is closer to the star point than the second inductive component.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist die SchaltVorrichtung dazu eingerichtet , die dritte induktive Komponente zu überbrücken um die Resonanzfrequenz anzupassen . According to at least one embodiment, the switching device is set up to bridge the third inductive component in order to adapt the resonance frequency.
Dadurch wird es möglich, die gesamte Induktivität der Filtervor richtung und damit die Resonanzfrequenz in mehreren diskreten Stu fen anzupassen . Damit kann flexibler auf die jeweiligen Gegeben heiten reagiert werden . This makes it possible to adjust the entire inductance of the Filtervor direction and thus the resonance frequency in several discrete stages. This enables a more flexible response to the respective circumstances.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform erfolgt das Überbrücken der dritten induktiven Komponente wie oben für das Überbrücken der zweiten induktiven Komponente beschrieben . In accordance with at least one embodiment, the bridging of the third inductive component is carried out as described above for the bridging of the second inductive component.
Insbesondere kann das Überbrücken der dritten induktiven Komponen te durch effektive SternpunktVerschiebung zwischen die zweite und die dritte induktive Komponente erfolgen . In particular, the bridging of the third inductive components can be achieved by effectively shifting the neutral point between the second and the third inductive component is done.
Alternativ kann das Überbrücken der dritten induktiven Komponente durch Kurzschließen einer ersten und einer zweiten Anschlussklemme der dritten induktiven Komponente erfolgen . Die zweite und die dritte induktive Komponente können dabei unabhängig voneinander überbrückt werden . Alternatively, the third inductive component can be bridged by short-circuiting a first and a second connecting terminal of the third inductive component. The second and third inductive components can be bridged independently of one another.
Die Gesamtzahl der in Reihe schaltbaren induktiven Komponenten kann in verschiedenen Ausführungsformen größer als drei sein um die Anzahl der diskreten Stufen zu erhöhen . The total number of inductive components which can be connected in series can be greater than three in various embodiments in order to increase the number of discrete stages.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist eine Induktivität der zweiten induktiven Komponente verschieden von einer Induktivität der dritten induktiven Komponente . According to at least one embodiment, an inductance of the second inductive component is different from an inductance of the third inductive component.
Dadurch können die diskreten Stufen an die jeweiligen Erfordernis se der konkreten Anwendung angepasst werden . Insbesondere bei Aus führungsformen, bei denen die Anschlussklemmen der zweiten und/oder dritten induktiven Komponente zur Anpassung der Resonanz - frequenz kurzgeschlossen werden, kann dadurch auch die Anzahl der verschiedenen erreichbaren diskreten Stufen erhöht werden . As a result, the discrete levels can be adapted to the respective requirements of the specific application. In particular in the case of embodiments in which the connection terminals of the second and / or third inductive component are short-circuited to adjust the resonance frequency, the number of different discrete stages that can be achieved can thereby be increased.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist eine Induktivität der ersten induktiven Komponente größer, insbesondere mindestens fünf mal so groß, beispielsweise mindestens zehnmal so groß, beispiels weise in etwa zwanzigmal so groß, als die Induktivität der zweiten induktiven Komponente . According to at least one embodiment, an inductance of the first inductive component is larger, in particular at least five times larger, for example at least ten times larger, for example approximately twenty times larger than the inductance of the second inductive component.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist die Induktivität der ersten induktiven Komponente größer, insbesondere mindestens fünf mal so groß, beispielsweise mindestens zehnmal so groß, als eine gesamte Induktivität aller induktiven Komponenten der Filtervor richtung, die zwischen der kapazitiven Komponente und dem Stern- punkt in Reihe schaltbar sind . According to at least one embodiment, the inductance of the first inductive component is larger, in particular at least five times as large, for example at least ten times as large, as a total inductance of all inductive components of the filter device, which can be connected in series between the capacitive component and the star point are .
Dadurch wird erzielt, dass der höchste Spannungsabfall , beispiels weise mehrere kV, über der ersten induktiven Komponente auftritt . Über der zweiten induktiven Komponenten fällt dagegen eine gerin- gere Spannung ab, beispielsweise im Bereich mehrerer 100 V. Tritt an den Anschlussklemmen der j eweiligen zweiten induktiven Kompo- nenten nur ein geringer Spannungsunterschied zwischen verschiede nen Strängen der Filtervorrichtung und nur ein geringer Spannungs- unterschied gegenüber einem Referenz- oder Erdpotential auf . It is thereby achieved that the highest voltage drop, for example several kV, occurs across the first inductive component. On the other hand, there is a slight less voltage, for example in the range of several 100 V. If there is only a small voltage difference between different strings of the filter device and only a small voltage difference compared to a reference or earth potential at the connection terminals of the respective second inductive components.
Zusätzlich sorgt die hohe Induktivität der ersten induktiven Kom ponente für eine hohe Dämpfung eines Einschalt- oder Fehlerstroms , so dass die kapazitiven Komponenten der Filtervorrichtung ge schützt werden . In addition, the high inductance of the first inductive component ensures high damping of an inrush or fault current, so that the capacitive components of the filter device are protected.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch eine Verwendung einer Drosselanordnung zur Anpassung einer Resonanzfrequenz eines Fil terkreises für ein Energienetz angegeben . Der Filterkreis enthält eine kapazitive Komponente, eine erste induktive Komponente und einen Anschluss , mittels welchem der Filterkreis das Energienetz anschließbar ist . Die Drosselanordnung enthält wenigstens eine zweite induktive Komponente . Gemäß der Verwendung der Drosselan ordnung nach dem verbesserten Konzept wird die wenigstens eine zweite induktiven Komponente an den Filterkreis derart angeschlos sen, dass die kapazitive Komponente zwischen der ersten und der zweiten induktiven Komponente angeordnet ist . Die zweite induktive Komponente kann überbrückt werden um die Resonanzfrequenz anzupas sen . According to the improved concept, use of a choke arrangement for adapting a resonance frequency of a filter circuit for an energy network is also specified. The filter circuit contains a capacitive component, a first inductive component and a connection by means of which the filter circuit can be connected to the energy network. The throttle arrangement contains at least one second inductive component. According to the use of the Drosselan arrangement according to the improved concept, the at least one second inductive component is connected to the filter circuit in such a way that the capacitive component is arranged between the first and the second inductive component. The second inductive component can be bridged to adjust the resonance frequency.
Gemäß wenigstens einer Ausgestaltung der Verwendung enthält die Drosselanordnung eine Schaltvorrichtung, die dazu eingerichtet ist , die zweite induktive Komponente zu überbrücken und/oder eine Überbrückung der zweiten induktiven Komponente aufzuheben um die Resonanzfrequenz anzupassen . According to at least one embodiment of the use, the throttle arrangement contains a switching device which is set up to bridge the second inductive component and / or to cancel a bridge of the second inductive component in order to adapt the resonance frequency.
Wird die Drosselanordnung an den Filterkreis angeschlossen, wird dadurch eine Filtervorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept er zeugt . If the throttle arrangement is connected to the filter circuit, a filter device according to the improved concept is generated.
Auf diese Weise ist es durch eine Verwendung gemäß dem verbesser ten Konzept möglich, konventionelle Filterkreise, welche eine Rei - henschaltung aus der ersten induktiven und der kapazitiven Kompo- nente beinhalten, nachzurüsten um somit eine Filtervorrichtung ge mäß dem verbesserten Konzept mit allen damit verbundenen Vorteilen nachträglich zu erhalten . Dies bietet den Vorteil , das bestehende Filterkreise im Bedarfsfall entlastet werden können, ohne den Fil terkreis vollständig zu ersetzen . In this way, by using the improved concept, it is possible to use conventional filter circuits which are connected in series from the first inductive and capacitive components. include retrofitting in order to subsequently obtain a filter device according to the improved concept with all the associated advantages. This offers the advantage that existing filter circuits can be relieved when necessary without completely replacing the filter circuit.
Weitere Ausgestaltungsformen und Implementierungen der Verwendung ergeben sich unmittelbar aus den verschiedenen Ausgestaltungsfor men der Filtervorrichtung . Insbesondere können einzelne oder meh rere der bezüglich der Filtervorrichtung beschriebene Komponenten und/oder Anordnungen für die Verwendung nach dem verbesserten Kon zept entsprechend implementiert sein, insbesondere in der Drossel anordnung . Further embodiments and implementations of the use result directly from the various embodiments of the filter device. In particular, individual or a plurality of the components and / or arrangements described with respect to the filter device can be implemented accordingly for use according to the improved concept, in particular in the throttle arrangement.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein Verfahren zum Betrieb einer Filtervorrichtung angegeben . Bei der Filtervorrichtung han delt es sich um eine Filtervorrichtung nach dem verbesserten Kon zept . Das Verfahren beinhaltet es , die zweite induktive Komponente zu überbrücken um eine Resonanzfrequenz der Filtervorrichtung an zupassen . According to the improved concept, a method for operating a filter device is also specified. The filter device is a filter device according to the improved concept. The method includes bridging the second inductive component in order to adapt a resonance frequency of the filter device.
Gemäß wenigstens einer Ausgestaltung beinhaltet es das Verfahren, wenigstens eine Betriebsgröße der Filtervorrichtung oder des Ener gienetzes zu erfassen und die Resonanzfrequenz abhängig von der wenigstens einen erfassten Betriebsgröße anzupassen . According to at least one embodiment, the method includes detecting at least one operating variable of the filter device or the energy network and adapting the resonance frequency as a function of the at least one recorded operating variable.
Weitere Ausgestaltungsformen und Implementierungen des Verfahrens ergeben sich unmittelbar aus den verschiedenen Ausgestaltungsfor men der Filtervorrichtung . Insbesondere können einzelne oder meh rere der bezüglich der Filtervorrichtung beschriebenen Komponenten und/oder Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens entsprechend implementiert sein . Further embodiments and implementations of the method result directly from the various embodiments of the filter device. In particular, individual or a plurality of the components and / or arrangements described for the filter device for implementing the method can be implemented accordingly.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungs - formen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail erklärt . Komponenten, die identisch oder funktionell identisch sind oder einen identischen Effekt haben, können mit identischen Bezugszei chen versehen sein . Identische Komponenten oder Komponenten mit identischer Funktion sind unter Umständen nur bezüglich der Figur erklärt , in der sie zuerst erscheinen . Die Erklärung wird nicht notwendigerweise in den darauffolgenden Figuren wiederholt . The invention is explained in detail below using exemplary embodiments with reference to the drawings. Components that are identical, functionally identical or have an identical effect can be provided with identical reference symbols. Identical components or components with identical functions may only be explained with regard to the figure in which they appear first. The explanation is not necessarily repeated in the following figures.
Es zeigen Show it
Figur 1 eine Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Filtervorrichtung nach dem verbesserten Konzept ; und  Figure 1 is an illustration of an exemplary embodiment of a filter device according to the improved concept; and
Figur 2 eine Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausfüh rungsform einer Filtervorrichtung nach dem verbesser ten Konzept .  Figure 2 is a representation of another exemplary embodiment of a filter device according to the improved concept.
In Figur 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform einer Filtervor richtung für ein Energienetz nach dem verbesserten Konzept darge stellt . Das Energienetz hat beispielhaft drei Phasen PI, P2 , P3. Analoge Ausführungsformen der gezeigten Filtervorrichtung können aber entsprechend für Energienetze mit zwei Phasen oder mehr als drei Phasen eingesetzt werden . FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a filter device for an energy network according to the improved concept. The energy network has three phases PI, P2, P3, for example. Analog embodiments of the filter device shown can, however, be used accordingly for energy networks with two phases or more than three phases.
Die Filtervorrichtung enthält einen Strang für j ede Phase . Ein erster Strang enthält eine Reihenschaltung mit einem Anschluss , einer ersten Drosselspule LI, einem Kondensator C und einer zwei ten Drosselspule L2 , die in der genannten Reihenfolge angeordnet sind. Über den Anschluss kann der erste Strang an die erste Phase PI angeschlossen werden . Die beiden weiteren Stränge mit weiteren Komponenten LI', C ' , L2 ' beziehungsweise LI'', C ' ' , L2 ' ' sind gleich zum ersten Strang aufgebaut . Alle Stränge der Filtervor richtung sind an jeweiligen den Anschlüssen gegenüberliegenden En den an einem Sternpunkt SP miteinander verbunden oder mit einem gemeinsamen Sternpunktpotential verbunden . The filter device contains a strand for each phase. A first phase contains a series connection with a connection, a first inductor LI, a capacitor C and a second inductor L2, which are arranged in the order mentioned. The first line can be connected to the first phase PI via the connection. The two further strands with further components LI ', C', L2 'and LI' ', C' ', L2' 'are constructed immediately to the first strand. All strands of the filter device are connected to each other at respective ends opposite the terminals at a star point SP or to a common star point potential.
Die Anschlüsse enthalten beispielsweise je ein Hauptschaltelement Sl, S1 ' , S1 ' ' , mittels denen der jeweilige Strang an das Energie netz PI, P2 , P3 angeschlossen oder davon getrennt werden kann . Op tional enthalten die Anschlüsse je eine Sicherung F, F ' , F ' ' , wel - che zwischen der jeweiligen Phase PI, P2 , P3 des Energienetzes und dem j eweiligen Hauptschaltelement Sl, S1 ' , S1 ' ' angeordnet sind . The connections each contain, for example, a main switching element S1, S1 ', S1'', by means of which the respective line can be connected to or disconnected from the power network PI, P2, P3. Optionally, the connections each contain a fuse F, F ', F'', which che between the respective phase PI, P2, P3 of the energy network and the respective main switching element S1, S1 ', S1''are arranged.
Die Filtervorrichtung kann in j edem Strang weitere mit der zweiten induktiven Komponente L2 in Reihe geschaltete induktive Komponen ten aufweisen . Beispielhaft sind in Figur 1 n-te induktive Kompo nenten Ln, Ln', Ln' ' dargestellt , wobei gilt n >= 1. Die Möglich keit weiterer induktiver Komponenten ist schematisch durch gepunk tete Linien in den Strängen dargestellt . Die n- ten induktiven Kom ponenten Ln, Ln ' , Ln' ' und alle gegebenenfalls durch die gepunkte ten Linien dargestellten induktiven Komponenten sind optional . The filter device can have further inductive components connected in series with the second inductive component L2 in each strand. As an example, FIG. 1 shows n-th inductive components Ln, Ln ', Ln' ', where n> = 1. The possibility of further inductive components is shown schematically by dotted lines in the strands. The nth inductive components Ln, Ln ', Ln' 'and any inductive components represented by the dotted lines are optional.
Die Filtervorrichtung enthält außerdem eine Steuervorrichtung SV, welche Schaltelemente S2 umfasst , die den zweiten induktiven Kom ponenten L2 , L2 ' , L2 ' ' zugeordnet sind . In Ausführungsformen, die die n-ten induktiven Komponenten Ln, Ln ' , Ln' ' enthalten, weist die Schaltvorrichtung SV entsprechend zugeordnete n-te Schaltele mente Sn auf . The filter device also contains a control device SV, which comprises switching elements S2, which are assigned to the second inductive components L2, L2 ', L2' '. In embodiments which contain the nth inductive components Ln, Ln ', Ln' ', the switching device SV has correspondingly assigned nth switching elements Sn.
Optional enthält die Filtervorrichtung eine Messvorrichtung M, welche wenigstens eine Betriebsgröße der Filtervorrichtung, bei - spielsweise einen Filterstrom, eine Filterspannung, eine Filter leistung und/oder eine Filtertemperatur erfassen kann und mit der Schaltvorrichtung SV in kommunikativer Verbindung steht . Optionally, the filter device contains a measuring device M, which can detect at least one operating variable of the filter device, for example a filter current, a filter voltage, a filter power and / or a filter temperature, and is in communication with the switching device SV.
Im Folgenden wird der Betrieb der Filtervorrichtung vorrangig am Beispiel des ersten Stranges, also des an die erste Phase PI an schließbaren Stranges , erläutert . Analoges gilt aber ebenso für alle anderen Stränge beziehungsweise Phasen . Insbesondere werden die Hauptschaltelemente Sl , Sl ' , Sl ' ' gleichzeitig betätigt , die Schaltelemente S2 gleichzeitig betätigt und gegebenenfalls die Schaltelemente Sn gleichzeitig betätigt . Ebenso wird auf die zwei - te und die n-te induktive Komponente und die zugeordneten Schalt elemente S2 , Sn Bezug genommen . Die Erläuterungen gelten j edoch analog auch für Ausführungsformen , welche weitere induktive Kompo- nenten enthalten oder die n-ten induktiven Komponenten Ln, Ln ' ,In the following, the operation of the filter device is primarily explained using the example of the first strand, that is to say the strand that can be connected to the first phase PI. The same applies equally to all other strands or phases. In particular, the main switching elements Sl, Sl ', Sl' 'are actuated simultaneously, the switching elements S2 are actuated simultaneously and, if appropriate, the switching elements Sn are actuated simultaneously. Likewise, reference is made to the second and nth inductive components and the associated switching elements S2, Sn. However, the explanations also apply analogously to embodiments which contain further inductive components or the nth inductive components Ln, Ln ',
Ln' ' nicht enthalten . Das Hauptschaltelement S1 ist im Normalbetrieb geschlossen, so dass der erste Strang mit der ersten Phase PI verbunden ist . Das Hauptschaltelement S1 kann dabei von der SchaltVorrichtung SV oder einer anderen Steuereinheit (nicht gezeigt) gesteuert werden . Ln '' not included. The main switching element S1 is closed in normal operation, so that the first phase is connected to the first phase PI. The main switching element S1 can be controlled by the switching device SV or another control unit (not shown).
Eine Induktivität der ersten induktiven Komponente LI und eine Ka pazität der kapazitiven Komponente C sind beispielsweise derart dimensioniert , dass die Resonanzfrequenz eines Saugkreises aus ebendiesen Komponenten LI, C (~ [L1*C] ~1/2) einer vorbestimmten Ab stimmfrequenz entspricht oder näherungsweise entspricht . Die Ab stimmfrequenz stellt dabei eine Frequenz oder einen Frequenzbe reich von Schwingungsanteilen in dem Energienetz dar, welche durch die Filtervorrichtung gedämpft, also unterdrückt, beseitigt oder herausgefiltert werden sollen . Dabei kann es sich beispielsweise um unerwünschte Oberschwingungsanteile und/oder Verzerrungen han deln . An inductance of the first inductive component LI and a capacitance of the capacitive component C are dimensioned, for example, in such a way that the resonance frequency of a suction circuit composed of these components LI, C (~ [L1 * C] ~ 1/2 ) corresponds or approximately to a predetermined tuning frequency corresponds. The tuning frequency represents a frequency or a frequency range of vibration components in the energy network which are to be damped by the filter device, that is to say suppressed, eliminated or filtered out. This can, for example, be undesirable harmonic components and / or distortions.
Die Schaltelemente S2 sind im Normalbetrieb beispielsweise ge schlossen, so dass die Stränge zwischen den j eweiligen kapazitiven Komponenten C, C ' , C' ' und den jeweiligen zweiten induktiven Kom ponenten L2 , L2 ' , L2 ' ' miteinander verbunden sind . Effektiv wird der Sternpunkt dadurch an die Verbindungsstelle verschoben . The switching elements S2 are closed in normal operation, for example, so that the strands between the respective capacitive components C, C ', C' 'and the respective second inductive components L2, L2', L2 '' are connected to one another. This effectively moves the star point to the connection point.
Dadurch werden die zweiten induktiven Komponenten L2 , L2 ' , L2 ' ' überbrückt, so dass kein Strom über diese fließt . Dasselbe gilt für die n-ten induktiven Komponenten Ln, Ln ' , Ln'', wobei es bei geschlossenen S2 unerheblich ist, ob die Sn geschlossen oder ge öffnet sind . Eine Gesamtinduktivität des ersten Stranges ent spricht also der Induktivität der ersten induktiven Komponente LI und die Resonanzfrequenz wenigstens näherungsweise der Abstimmfre quenz .  This bridges the second inductive components L2, L2 ', L2' 'so that no current flows through them. The same applies to the nth inductive components Ln, Ln ', Ln' ', it being irrelevant when the S2 is closed whether the Sn are closed or open. A total inductance of the first strand corresponds to the inductance of the first inductive component LI and the resonance frequency, at least approximately, of the tuning frequency.
Soll die Resonanzfrequenz verändert werden, soll also die Filter vorrichtung gegenüber der Abstimmfrequenz verstimmt werden, kann die Schaltvorrichtung SV die Schaltelemente S2 öffnen, und die Schaltelemente Sn schließen beziehungsweise geschlossen halten . Dadurch wird der Sternpunkt effektiv zwischen die zweite und n-te induktive Komponente L2 , Ln verschoben . Über die n-te induktive Komponente Ln fließt nach wie vor kein Strom, da diese überbrückt bleibt , während die Überbrückung der zweiten induktiven Komponente L2 aufgehoben wird. Die Gesamtinduktivitat des ersten Stranges ist nun gegeben durch die Summe der Induktivitäten der ersten und zweiten induktiven Komponente LI, L2. Die Resonanzfrequenz wird dadurch erniedrigt im Vergleich zu vorherigen Fall . If the resonance frequency is to be changed, ie if the filter device is to be detuned with respect to the tuning frequency, the switching device SV can open the switching elements S2 and close or keep the switching elements Sn closed. This effectively shifts the star point between the second and nth inductive components L2, Ln. No current still flows through the nth inductive component Ln, since it bridges remains while the bridging of the second inductive component L2 is released. The total inductance of the first strand is now given by the sum of the inductances of the first and second inductive components LI, L2. This lowers the resonance frequency compared to the previous case.
Soll die Resonanzfrequenz weiter verändert werden, kann die If the resonance frequency is to be changed further, the
Schaltvorrichtung SV zusätzlich die Schaltmittel Sn öffnen . Die Gesamtinduktivität des ersten Stranges ist dann gegeben durch die Summe der Induktivitäten der ersten, der zweiten und der n-ten in duktiven Komponente LI, L2 , Ln . Switch device SV additionally open the switching means Sn. The total inductance of the first strand is then given by the sum of the inductances of the first, the second and the nth inductive components LI, L2, Ln.
In alternativen Ausführungsformen können die induktiven Komponen ten LI, L2 , Ln derart dimensioniert sein, dass die Gesamtindukti vität des ersten Stranges bei geöffneten Schaltelementen S2 , Sn, also die Summe der Induktivitäten der ersten, der zweiten und der n-ten induktiven Komponente LI, L2 , Ln, der Abstimmfrequenz ent spricht oder näherungsweise entspricht . Im Normalbetrieb sind die Schaltelemente S2 und Sn dann beide geöffnet . Die Verstimmung des Filterkreises kann dann in umgekehrter Weise wie oben beschrieben erzielt werden, nämlich indem die Schaltelemente Sn geschlossen werden und die Schaltelemente S2 geöffnet werden oder bleiben . Für eine weitere Verstimmung können dann zusätzlich die Schaltelemente S2 geschlossen werden . In alternative embodiments, the inductive components LI, L2, Ln can be dimensioned such that the total inductance of the first strand when switching elements S2, Sn are open, that is to say the sum of the inductances of the first, second and nth inductive components LI, L2, Ln, the tuning frequency speaks ent or approximately corresponds. In normal operation, the switching elements S2 and Sn are both open. The detuning of the filter circuit can then be achieved in the opposite manner to that described above, namely by closing the switching elements Sn and opening or remaining the switching elements S2. The switching elements S2 can then additionally be closed for further detuning.
Gründe dafür, die Filtervorrichtung zu verstimmen, also die Reso nanzfrequenz anzupassen, können verschiedene sein . Beispielsweise kann die von der optionalen Messvorrichtung M erfasste wenigstens eine Betriebsgröße mit entsprechenden Grenzwerten verglichen wer den um zu bestimmen, ob eine Belastung des Filterkreises ein ak zeptables Maß überschreitet . Durch die Verstimmung des Filterkrei ses kann dann beispielsweise die Leistungsaufnahme und damit die Belastung der Filtervorrichtung reduziert werden . There can be various reasons for detuning the filter device, that is to say adapting the resonance frequency. For example, the at least one operating variable detected by the optional measuring device M can be compared with corresponding limit values in order to determine whether a load on the filter circuit exceeds an acceptable level. By detuning the Filterkrei ses, for example, the power consumption and thus the load on the filter device can be reduced.
In Figur 2 ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Filtervorrichtung für ein Energienetz nach dem verbesserten Kon zept dargestellt . Die Stränge der Filteranordnung sind aufgebaut wie in der bezüg lich Figur 1 beschriebenen Ausführungsform. Die Schaltvorrichtung SV, insbesondere die Schaltelemente S2 , Sn sind j edoch hier anders mit den Strängen verbunden und unterscheiden sich entsprechend in ihrer Funktion von denen aus Figur 1. FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a filter device for an energy network according to the improved concept. The strands of the filter arrangement are constructed as in the embodiment described with reference to FIG. 1. However, the switching device SV, in particular the switching elements S2, Sn, are connected differently to the strands here and differ accordingly in their function from those from FIG. 1.
Sind alle Schaltelemente S2 und Sn geöffnet , ist die Verschaltung der induktiven und kapazitiven Komponenten identisch zu der Ver schaltung gemäß Figur 1 bei geöffneten Schaltelemente S2 , Sn . If all switching elements S2 and Sn are open, the interconnection of the inductive and capacitive components is identical to the circuitry according to FIG. 1 when the switching elements S2, Sn are open.
Werden in einer Ausführung wie in Figur 2 die Schaltelemente S2 geschlossen, wird j edoch die zweite induktive Komponente L2 über brückt indem eine erste und eine zweite Anschlussklemme der zwei ten induktiven Komponente L2 kurzgeschlossen, werden . Dadurch fließt wiederum kein Strom über die zweite induktive Komponente L2. Dasselbe gilt für die n-te induktive Komponente Ln wenn die n- ten Schaltelemente geschlossen werden um dadurch eine erste und zweite Anschlussklemme der n- ten induktiven Komponente Ln kurzzu schließen . If the switching elements S2 are closed in an embodiment as in FIG. 2, however, the second inductive component L2 is bridged by short-circuiting a first and a second connecting terminal of the second inductive component L2. As a result, no current flows through the second inductive component L2. The same applies to the nth inductive component Ln when the nth switching elements are closed, thereby short-circuiting a first and second connecting terminal of the nth inductive component Ln.
In einer solchen Ausführungsform können j edoch die zweite und die n-te induktive Komponente unabhängig voneinander überbrückt wer den . Sofern die Induktivitäten der zweiten und der n- ten indukti ven Komponente nicht gleich groß sind, ergibt sich dadurch eine größere Vielzahl von einstellbaren Gesamtinduktivitäten . Während nach Figur 1 drei elektrisch verschiedene Schaltungen möglich sind ( 1. : L2 und Ln überbrückt , 2. : Ln überbrückt und L2 nicht über brückt , 3. : L2 und Ln nicht überbrückt) ist nach Figur 2 eine vierte Schaltung möglich (4. : L2 überbrückt und Ln nicht über- brückt) . Entsprechendes gilt für zusätzliche induktive Komponen ten . In such an embodiment, however, the second and the nth inductive components can be bridged independently of one another. If the inductances of the second and the nth inductive components are not the same size, this results in a larger number of adjustable total inductances. While three electrically different circuits are possible according to FIG. 1 (1.: L2 and Ln bridged, 2.: Ln bridged and L2 not bridged, 3.: L2 and Ln not bridged), a fourth circuit is possible according to FIG. 2 (4th : L2 bridged and Ln not bridged). The same applies to additional inductive components.
Alternative Ausführungsformen ergeben sich aus der Filtervorrich tung der Figur 2 , wenn der Sternpunkt SP nicht direkt mit den n- ten Schaltelementen verbunden ist . In solchen Ausführungsformen kann die zweite induktive Komponente L2 überbrückt werden wie be züglich Figur 2 beschrieben, während die n-te induktive Komponente überbrückt werden kann wie bezüglich Figur 1 beschrieben . Die An- zahl der möglichen Verschaltungen bleibt unverändert zu der Fil tervorrichtung aus Figur 2. Außerdem können solche Ausführungsfor men auch für einphasige Energienetze eingesetzt werden . Alternative embodiments result from the filter device of FIG. 2 if the star point SP is not connected directly to the nth switching elements. In such embodiments, the second inductive component L2 can be bridged as described with reference to FIG. 2, while the nth inductive component can be bridged as described with reference to FIG. 1. The arrival The number of possible interconnections remains unchanged with respect to the filter device from FIG. 2. In addition, such embodiments can also be used for single-phase energy networks.
Mittels einer Filtervorrichtung, einer Verwendung oder einem Ver- fahren nach dem verbesserten Konzept sind die Anforderungen an die Schaltelemente zur Verstimmung der Resonanzfrequenz , insbesondere hinsichtlich Spannungs- und/oder Stromfestigkeit , geringer als bei anderen Konzepten . Dies wird im Wesentlichen erreicht durch die Aufteilung der induktiven Komponenten in die erste induktive Kom- ponente netzseitig zur kapazitiven Komponente und die zweite in duktive Komponente im Sternpunkt . Besonders für Filtervorrichtung für Mittel- oder Hochspannungsnetze kann damit durch den Einsatz von Niederspannungsschaltelementen eine signifikante Kosteneinspa rung erreicht werden . Weiterhin erlaubt das verbesserte Konzept eine Nachrüstung bestehender Filterkreise mit einer Drosselanord- nung um eine Filtervorrichtung nach dem verbesserten Konzept zu erhalten . By means of a filter device, a use or a method according to the improved concept, the requirements for the switching elements for detuning the resonance frequency, in particular with regard to voltage and / or current resistance, are lower than with other concepts. This is essentially achieved by dividing the inductive components into the first inductive component on the network side to form the capacitive component and the second inductive component at the star point. Particularly for filter devices for medium or high voltage networks, significant savings can be achieved by using low voltage switching elements. Furthermore, the improved concept allows existing filter circuits to be retrofitted with a throttle arrangement in order to obtain a filter device according to the improved concept.
BezugsZeichen Reference sign
PI, P2, P3 Phasen PI, P2, P3 phases
F, F' , F' ' Sicherungen  F, F ', F' 'fuses
Sl, Sl' , S1 ' ' HauptschaltelementeSl, Sl ', S1' 'main switching elements
S2 , S2 ' , S2 ' ' Schaltelemente S2, S2 ', S2' 'switching elements
Sn, Sn' , Sn' ' Sn, Sn ', Sn' '
SV SchaltVorrichtung SV switching device
LI, LI', LI'' induktive Komponenten L2 , L2 ' , L2 ' ' LI, LI ', LI' 'inductive components L2, L2', L2 ''
Ln, Ln' , Ln' ' Ln, Ln ', Ln' '
C, C' , C' ' kapazitive KomponentenC, C ', C' 'capacitive components
M MessVorrichtung M measuring device

Claims

Patentansprüche Claims
1. Filtervorrichtung für ein Energienetz , die Filtervorrichtung umfassend 1. Filter device for an energy network, comprising the filter device
eine kapazitive Komponente (C) , eine erste induktive Komponen te (LI) und eine mit der kapazitiven Komponente (C) und der ersten induktiven Komponente (LI ) in Reihe schaltbare zweite induktive Komponente (L2 ) , wobei die kapazitive Komponente (C) zwischen der ersten und der zweiten induktiven Komponente (LI , L2 ) angeordnet ist ;  a capacitive component (C), a first inductive component (LI) and a second inductive component (L2) which can be connected in series with the capacitive component (C) and the first inductive component (LI), the capacitive component (C) between the first and second inductive components (LI, L2) are arranged;
einen Anschluss um die Filtervorrichtung an das Energienetz anzuschließen, wobei die erste induktive Komponente (LI ) zwi - sehen dem Anschluss und der kapazitiven Komponente (C) ange ordnet ist ; und  a connection to connect the filter device to the energy network, the first inductive component (LI) being arranged between the connection and the capacitive component (C); and
eine Schaltvorrichtung (SV) dazu eingerichtet , die zweite in duktive Komponente (L2 ) zu überbrücken um eine Resonanzfre quenz der Filtervorrichtung anzupassen .  a switching device (SV) set up to bridge the second inductive component (L2) in order to adapt a resonance frequency of the filter device.
2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Energienetz min destens zwei Phasen (PI , P2 ) aufweist und die zweite induktive Komponente (L2 ) zwischen der kapazitiven Komponente (C) und einem Sternpunkt (SP) der Filtervorrichtung angeordnet ist . 2. Filter device according to claim 1, wherein the energy network has at least two phases (PI, P2) and the second inductive component (L2) is arranged between the capacitive component (C) and a star point (SP) of the filter device.
3. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , wobei das3. Filter device according to one of claims 1 or 2, wherein the
Energienetz wenigstens zwei Phasen (PI, P2 ) aufweist , die ka pazitive Komponente (C) und die erste und die zweite induktive Komponente (LI , L2 ) über den Anschluss an eine erste Phase (PI) des Energienetzes anschließbar sind, und die Filtervor richtung Energy network has at least two phases (PI, P2), the capacitive component (C) and the first and second inductive components (LI, L2) can be connected via the connection to a first phase (PI) of the energy network, and the filter device
eine weitere kapazitive Komponente (C' ) und eine mit der wei - teren kapazitiven Komponente in Reihe geschaltete weitere ers te induktive Komponente (LI') aufweist ;  has a further capacitive component (C ') and a further first inductive component (LI') connected in series with the further capacitive component;
eine mit der weiteren kapazitiven Komponente (C' ) und der wei teren ersten induktiven Komponente (LI') in Reihe schaltbare weitere zweite induktive Komponente (L2 ' ) aufweist , wobei die weitere kapazitive Komponente (C ' ) zwischen der weiteren ers ten (LI') und der weiteren zweiten induktiven Komponente (L2 ' ) angeordnet ist ; und has a further second inductive component (L2 ') which can be connected in series with the further capacitive component (C') and the further first inductive component (LI '), the further capacitive component (C') between the further first (LI ') and the further second inductive component (L2') is arranged; and
einen weiteren Anschluss aufweist , um die Filtervorrichtung an eine zweite Phase (P2 ) des Energienetzes anzuschließen, wobei die weitere erste induktive Komponente (LI') zwischen dem wei teren Anschluss und der weiteren kapazitiven Komponente (C ' ) angeordnet ist .  has a further connection in order to connect the filter device to a second phase (P2) of the energy network, the further first inductive component (LI ') being arranged between the further connection and the further capacitive component (C').
4. Filtervorrichtung nach Anspruch 3, wobei 4. Filter device according to claim 3, wherein
eine Verbindung die kapazitive Komponente (C) mit der zweiten induktiven Komponente (L2) elektrisch verbindet ;  a connection electrically connects the capacitive component (C) to the second inductive component (L2);
eine weitere Verbindung die weitere kapazitive Komponente (C ' ) mit der weiteren zweiten induktiven Komponente (L2 ' )  a further connection the further capacitive component (C ') to the further second inductive component (L2')
elektrisch verbindet ; und  electrically connects; and
die SchaltVorrichtung (SV) dazu eingerichtet ist , die Verbin dung mit der weiteren Verbindung elektrisch kurzzuschließen um die Resonanzfrequenz anzupassen .  the switching device (SV) is set up to electrically short-circuit the connection with the further connection in order to adapt the resonance frequency.
5. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , wobei die SchaltVorrichtung (SV) dazu eingerichtet ist , eine erste An schlussklemme der zweiten induktiven Komponente (L2 ) mit einer zweiten Anschlussklemme der zweiten induktiven Komponente (L2) kurzzuschließen, um die Resonanzfrequenz anzupassen . 5. Filter device according to one of claims 1 to 4, wherein the switching device (SV) is set up to short-circuit a first connection terminal of the second inductive component (L2) with a second connection terminal of the second inductive component (L2) in order to adapt the resonance frequency.
6. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , wobei die erste induktive Komponente (LI ) eine erste Drosselspule ent hält und die zweite induktive Komponente (L2 ) eine zweite Drosselspule enthält , wobei die erste und die zweite Drossel spule keinen gemeinsamen Kern aufweisen . 6. Filter device according to one of claims 1 to 5, wherein the first inductive component (LI) contains a first choke coil ent and the second inductive component (L2) contains a second choke coil, wherein the first and the second choke coil have no common core.
7. Filtervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die erste und die zweite Drosselspule jeweils als ungeregelte Drosselspulen aus- geführt sind . 7. Filter device according to claim 6, wherein the first and the second choke coil are each designed as uncontrolled choke coils.
8. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , außerdem aufweisend eine MessVorrichtung (M) , wobei 8. Filter device according to one of claims 1 to 7, further comprising a measuring device (M), wherein
die MessVorrichtung (M) dazu eingerichtet ist , wenigstens eine Betriebsgröße der Filtervorrichtung oder des Energienetzes zu erfassen; und the measuring device (M) is set up to supply at least one operating variable of the filter device or the energy network to capture; and
die SchaltVorrichtung (SV) dazu eingerichtet ist , die Anpas sung der Resonanzfrequenz abhängig von der wenigstens einen erfassten Betriebsgröße durchzuführen .  the switching device (SV) is set up to carry out the adaptation of the resonance frequency as a function of the at least one detected operating variable.
9. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, außerdem beinhaltend eine dritte induktive Komponente (Ln) , welche mit der ersten und zweiten induktiven Komponente (LI, L2 ) und der kapazitiven Komponente (C) in Reihe schaltbar ist, derart dass die zweite induktive Komponente (L2 ) zwischen der kapazitiven Komponente (C) und der dritten induktiven Komponente (Ln) an geordnet ist . 9. Filter device according to one of claims 1 to 8, further comprising a third inductive component (Ln) which can be connected in series with the first and second inductive components (LI, L2) and the capacitive component (C), such that the second inductive component (L2) is arranged between the capacitive component (C) and the third inductive component (Ln).
10. Filtervorrichtung nach Anspruch 9, wobei Schaltvorrichtung (SV) dazu eingerichtet ist , die dritte induktive Komponente (Ln) zu überbrücken um die Resonanzfrequenz anzupassen . 10. The filter device according to claim 9, wherein the switching device (SV) is set up to bridge the third inductive component (Ln) in order to adapt the resonance frequency.
11. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , wobei ei ne Induktivität der ersten induktiven Komponente (LI ) größer ist als eine Induktivität der zweiten induktiven Komponente (L2 ) , insbesondere mindestens fünfmal so groß, beispielsweise mindestens zehnmal so groß . 11. Filter device according to one of claims 1 to 10, wherein ei ne inductance of the first inductive component (LI) is greater than an inductance of the second inductive component (L2), in particular at least five times as large, for example at least ten times as large.
12. Verwendung einer Drosselanordnung zur Anpassung einer Reso nanzfrequenz eines Filterkreises für ein Energienetz , wobei der Filterkreis eine kapazitive Komponente (C) , eine erste in duktive Komponente (LI ) und einen Anschluss enthält , mittels welchem der Filterkreis das Energienetz anschließbar ist ; 12. Use of a choke arrangement for adapting a resonance frequency of a filter circuit for an energy network, the filter circuit containing a capacitive component (C), a first inductive component (LI) and a connection by means of which the filter circuit can be connected to the energy network;
die Drosselanordnung eine zweite induktive Komponente (L2 ) enthält ; und  the throttle arrangement contains a second inductive component (L2); and
die Verwendung der Drosselanordnung beinhaltet :  the use of the throttle arrangement includes:
- ein Anschließen der zweiten induktiven Komponente (L2 ) an den Filterkreis, derart, dass die kapazitive Komponente (C) zwischen der ersten und der zweiten induktiven Komponente (LI , L2 ) angeordnet ist ; und  - Connecting the second inductive component (L2) to the filter circuit, such that the capacitive component (C) is arranged between the first and the second inductive component (LI, L2); and
- ein Überbrücken der zweiten induktiven Komponente (L2 ) um die Resonanzfrequenz anzupassen . - Bridging the second inductive component (L2) to adjust the resonance frequency.
13. Verfahren zum Betrieb einer Filtervorrichtung, die Filtervor richtung umfassend 13. A method of operating a filter device comprising the Filtervor direction
eine kapazitive Komponente (C) , eine erste induktive Komponen te (LI ) und eine mit der kapazitiven Komponente (C) und der ersten induktiven Komponente (LI) in Reihe schaltbare zweite induktive Komponente (L2), wobei die kapazitive Komponente (C) zwischen der ersten und der zweiten induktiven Komponente (LI , L2 ) angeordnet ist ;  a capacitive component (C), a first inductive component (LI) and a second inductive component (L2) which can be connected in series with the capacitive component (C) and the first inductive component (LI), the capacitive component (C) between the first and second inductive components (LI, L2) are arranged;
einen Anschluss , mittels welchem die Filtervorrichtung an ein Energienetz angeschlossen ist , wobei die erste induktive Kom ponente (LI ) zwischen dem Anschluss und der kapazitiven Kompo nente (C) angeordnet ist ;  a connection by means of which the filter device is connected to an energy network, the first inductive component (LI) being arranged between the connection and the capacitive component (C);
wobei das Verfahren es beinhaltet , die zweite induktive Kompo nente (L2 ) zu überbrücken um eine Resonanzfrequenz der Filter vorrichtung anzupassen .  the method including bridging the second inductive component (L2) in order to adapt a resonance frequency of the filter device.
14. Verfahren nach Anspruch 13 , welches es außerdem beinhaltet , eine erste Anschlussklemme der zweiten induktiven Komponente (L2 ) mit einer zweiten Anschlussklemme der zweiten induktiven Komponente (L2 ) kurzzuschließen, um die Resonanzfrequenz anzu passen . 14. The method of claim 13, further including shorting a first terminal of the second inductive component (L2) to a second terminal of the second inductive component (L2) to adjust the resonance frequency.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14 , wobei 15. The method according to any one of claims 13 or 14, wherein
wenigstens eine Betriebsgröße der Filtervorrichtung oder des Energienetzes erfasst wird; und  at least one operating variable of the filter device or the energy network is recorded; and
die Anpassung der Resonanzfrequenz abhängig von der wenigstens einen erfassten Betriebsgröße erfolgt .  the resonance frequency is adjusted as a function of the at least one detected operating variable.
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