專利名稱:對電系統進行干擾電流補償的方法以及干擾電流補償裝置的制作方法
技術領域:
本發明涉及功率電子學領域。本發明基于根據獨立權利要求的前序部分所述的一
種用于對電系統進行干擾電流補償的方法以及一種干擾電流補償裝置。
背景技術:
在許多具有例如為電氣電源網絡的電壓源的電壓源的電系統中還設置有通過導 體與電壓源連接的、電感器和電容器的串聯電路,其中電感器于是通過導體與電容器串聯 連接。通常,有源電負載或者無源電負載或者電源(諸如帶有所屬的功率電子饋電裝置的 旋轉電機)可與電容器并聯連接,其中旋轉電機通常可以以電機方式或者以發電機方式工 作。 如果電壓源是交流電壓電源網絡或者直流電壓電源網絡的電壓源,則在不希望的 交流電流的饋入方面提出了嚴格要求。這種不希望的交流電流可來自電系統的負載側,即 例如來自旋轉電機及其功率電子饋電裝置。電感器和電容器的尺寸確定用作用于限制所述 的不希望的交流電流的最重要措施。通過電感器和電容器的尺寸確定來降低不希望的交流 電流僅僅非常有限地實現并且與超重、位置需求和額外費用相聯系。 在US 2005/0083627A1中說明了這類設備。其中,該設備具有濾波電路,該濾波電 路通過導體與電系統的電壓源連接。濾波電路通過兩個并聯連接的串聯電路形成,該串聯 電路分別具有電容器和電感器。與濾波電路串聯連接有耦合變壓器的變壓器繞組。
發明內容
因此,本發明的任務是提出一種用于電系統的方法和設備,由此能夠在很大程度 上抑制不希望的交流電流。 該任務通過權利要求1或權利要求7的特征來解決。在從屬權利要求中說明了本 發明的有利的擴展方案。 電系統具有電壓源和通過導體與該電壓源并聯連接的、電容器和電感器的串聯電 路,其中電感器通過導體與電容器串聯連接。在根據本發明的方法中,現在,電壓源同電感 器與電容器的串聯電路的連接的導體或者電感器與電容器的串聯電路的導體被根據本發 明的干擾電流補償裝置的具有氣隙的可磁化的環包圍。此外,通過借助干擾電流補償裝置 的磁化線圈使可磁化的環磁化而將補償電壓施加到電壓源同電感器與電容器的串聯電路 的連接的導體上或者施加到電感器與電容器的串聯電路的導體上。補償電壓優選是具有可 預先給定的頻率的交流電壓,該頻率對應于要抑制的交流電流的頻率。補償電壓實現了補 償在電容器電壓中的由于電容器上的不希望的交流電流形成的不希望的交流電壓分量。由 于補償,有利的是不再有不希望的具有對應頻率的交流電流流動,使得有利地能夠遵守電 系統通常必須遵守的在不希望的交流電流方面的要求。 根據本發明的干擾電流補償裝置具有帶有氣隙的可磁化的環,其中電壓源同電感 器與電容器的串聯電路的連接的導體或者電感器與電容器的串聯電路的導體被具有氣隙
4的可磁化的環包圍,用于通過借助磁化線圈使可磁化的環磁化來施加補償電壓。因此,干擾
電流補償裝置極其簡單且不復雜地被構建,因此非常穩健、輕且需要位置最小。恰好在牽引
應用中,即當電系統例如是由直流電網饋電的有軌電車時,簡單、輕重量、穩健性和小的位
置需求是主要要求,使得根據本發明的干擾電流補償裝置1對這種應用特別適宜。 本發明的該任務和其它任務、優點和特征在以下結合附圖對本發明的優選實施形
式的詳細說明中公開。
其中 圖1示出了根據本發明的干擾電流補償裝置的第一實施形式,以及
圖2示出了根據本發明的干擾電流補償裝置的第二實施形式。 在附圖中所使用的附圖標記及其意義在附圖標記列表中總括地被列出。原則上, 在附圖中,相同的部分設置有相同的附圖標記。所描述的實施形式示例性地代表了本發明 的主題并且沒有限制作用。
具體實施例方式
在圖1中是根據本發明的干擾電流補償裝置1的第一實施形式。此外,圖2示出 了根據本發明的干擾電流補償裝置1的第二實施形式。在圖1和圖2中還示出的電系統包 括電壓源2和與該電壓源2通過導體并聯連接的、電感器L和電容器C的串聯電路,其中電 感器L通過導體與電容器C串聯連接。根據本發明的方法,電壓源2同電感器L與電容器 C的串聯電路的連接的導體或者電感器L與電容器C的串聯電路的導體現在被根據本發明 的干擾電流補償裝置1的具有氣隙的可磁化的環3包圍,根據本發明的干擾電流補償裝置1 以下還將詳細地闡述。可磁化的環例如可以具有鐵磁材料和/或片狀地(geblecht)被實 施。通常,可以考慮本領域技術人員公知的用于可磁化的環的任何實施形式和材料。此外, 通過借助干擾電流補償裝置1的磁化線圈4使可磁化的環3磁化來將補償電壓UK施加到電 壓源2同電感器L與電容器C的串聯電路的連接的導體上或者施加到電感器L與電容器C 的串聯電路的導體上。補償電壓UK實現了補償在電容器電壓Uc中的由于在電容器C上的 不希望的交流電流形成的不希望的交流電壓分量。由于補償,有利的是不再有不希望的具 有對應頻率的交流電流流動。因此有利地可遵守電系統通常必須遵守的在不希望的交流電 流方面的要求。這種不希望的交流電流可來自電系統的電負載io,即例如來自旋轉電機及 其功率電子饋電裝置,其中這種電負載10通常與電容器C并聯連接,如在圖1和圖2中示 出。 優選地,為了使可磁化的環3磁化而借助干擾電流補償裝置1的具有多個可激勵 的功率半導體開關的變換器單元5將補償電流IK饋送到磁化線圈4中。磁化線圈4和可 磁化的環3根據微分器的方式作用,即導出補償電流lK來使得可以形成所希望的補償電壓 UK。此外,借助根據圖1的干擾電流補償裝置1的調節裝置6,根據電容器C上的電壓Uc產 生補償電流預給定值L。n,其中變換器單元5的可激勵的功率半導體開關于是借助由補償 電流預給定值IKs。u通過干擾電流補償裝置1的激勵電路7形成的激勵信號S來激勵。補 償電流預給定值IKs。n通過借助調節裝置6的積分單元8進行積分而由電容器C上的被濾波的電壓Uef形成,其中電容器C上的被濾波的電壓Uef通過調節裝置6的帶通濾波器9進 行帶通濾波來由電容器C上的電壓Uc形成。通過帶通濾波在頻率方面提取由要補償的不 希望的交流電流引起的在電容器電壓Ue中的不希望的交流電壓分量U^,該要補償的不希 望的交流電流主要由電負載10造成,并且于是由此以上面所描述的方式形成補償電流預
給定值 iKsoll° 根據方法可替換地,也可以考慮的是借助根據圖2的干擾電流補償裝置1的調節 裝置6,根據電感器L上的電壓^產生補償電流預給定值IKs。u,其中于是借助由補償電流預 給定值IKs。n通過干擾電流補償裝置1的激勵電路7形成的激勵信號S來激勵變換器單元 5的可激勵的功率半導體開關。根據圖2,補償電流預給定值IKs。u于是通過借助調節裝置 6的積分單元8進行積分而由電感器L上的被濾波的電壓Uw來形成,其中電感器L上的被 濾波的電壓Uw通過借助調節裝置6的帶通濾波器9進行帶通濾波來由電感器L上的電壓 W形成。通過帶通濾波在頻率方面提取由要補償的不希望的交流電流引起的在電感電壓W 中的不希望的交流電壓分量U『該要補償的不希望的交流電流由電負載10和附加地由電 壓源2造成,并且以前面所描述的方式由此形成補償電流預給定值IKs。u。因此,有利的是也 能很大程度上抑制不希望的交流電流,該不希望的交流電流由電壓源2造成,如這例如在 交流電壓電源網絡或者直流電壓電源網絡的電壓源中可出現的那樣。 根據圖1和圖2的根據本發明的干擾電流補償裝置1具有帶有氣隙的可磁化的環 3,其中電壓源2同電感器L與電容器C的串聯電路的連接的導體或者電感器L與電容器C 的串聯電路的導體被帶有氣隙的可磁化的環3包圍,用于通過借助磁化線圈4使可磁化的 環3磁化來施加補償電壓^。因此,干擾電流補償裝置l極其簡單且不復雜地被構建,非常 穩健、輕且需要位置最小。恰好在牽引應用中,即當電系統例如是由直流電網饋電的有軌電 車時,簡單、輕重量、穩健性和小的位置需要是主要要求,使得根據本發明的干擾電流補償 裝置1對這種應用特別適宜。 此外,已提及的具有多個可激勵的功率半導體開關的變換器單元5與磁化線圈4 相連,用于饋送補償電流IK。任何被構建為電壓變換器、電流變換器或者矩陣變換器的變換 器單元可以考慮作為變換器單元。 根據本發明的干擾電流補償裝置1根據圖1還包括用于根據電容器C上的電壓Uc 產生補償電流預給定值IKs。u的調節裝置6,該調節裝置6通過用于根據補償電流預給定值 IKs。n形成激勵信號S的激勵電路7與變換器單元5的可激勵的功率半導體開關連接。
根據圖1 ,調節裝置6具有積分單元8,用于根據電容器C上的被濾波的電壓UCf形 成補償電流預給定值IKs。n,其中調節裝置6附加地具有帶通濾波器9,用于根據電容器C上 的電壓Uc形成電容器C上的被濾波的電壓UCf。帶通濾波器9能夠實現在頻率方面提取由 要補償的不希望的交流電流引起的在電容器電壓Ue中的不希望的交流電壓分量U^該要 補償的不希望的交流電流主要由電負載10造成,其中由此以上面所描述的方式形成補償
電流預給定值 iKsoll° 替換于圖l,根據圖2的干擾電流補償裝置1包括用于根據電感器L上的電壓^ 產生補償電流預給定值IKs。u的調節裝置6,該調節裝置6同樣通過用于根據補償電流預給 定值IKs。u形成激勵信號S的激勵電路7與變換器單元5的可激勵的功率半導體開關連接。 根據圖2,調節裝置6于是具有積分單元8,用于根據電感器L上的被濾波的電壓Uu形成補
6償電流預給定值IKs。n,其中調節裝置6還具有帶通濾波器9,用于根據電感器L上的電壓^ 形成電感器L上的被濾波的電壓U『帶通濾波器9能夠實現在頻率方面提取由要補償的 不希望的交流電流引起的在電感器電壓^中的不希望的交流電壓分量U『該要補償的不 希望的交流電流由電負載10和附加地由電壓源2造成,其中由此以上面所描述的方式形成 補償電流預給定值IKs。n。有利地,因此也能很大程度上抑制由電壓源2造成的不希望的交 流電流,如這例如在交流電壓電源網絡或者直流電壓電源網絡的電壓源中可出現的那樣。附圖標記列表
1干擾電流補償裝置2電壓源3可磁化的環4磁化線圈5變換器單元6調節裝置7激勵電路8積分單元9帶通濾波器10電負載
權利要求
一種用于借助干擾電流補償裝置(1)對電系統進行干擾電流補償的方法,該電系統具有電壓源(2)和通過導體與該電壓源(2)并聯連接的、電感器(L)和電容器(C)的串聯電路,其中電感器(L)通過導體與電容器(C)串聯連接,其特征在于,電壓源(2)同電感器(L)與電容器(C)的串聯電路的連接的導體或者電感器(L)與電容器(C)的串聯電路的導體被干擾電流補償裝置(1)的具有氣隙的能被磁化的環(3)包圍,通過借助干擾電流補償裝置(1)的磁化線圈(4)使能被磁化的環(3)磁化來將補償電壓(UK)施加到電壓源(2)同電感器(L)與電容器(C)的串聯電路的連接的導體上或者施加到電感器(L)與電容器(C)的串聯電路的導體上。
2. 根據權利要求l所述的方法,其特征在于,為了使能被磁化的環(3)磁化,借助干擾 電流補償裝置(1)的具有多個能被激勵的功率半導體開關的變換器單元(5)將補償電流 (IK)饋送到磁化線圈(4)中。
3. 根據權利要求2所述的方法,其特征在于,借助干擾電流補償裝置(1)的調節裝置 (6),根據電容器(C)上的電壓(Uc)產生補償電流預給定值(L。u),并且變換器單元(5)的 能被激勵的功率半導體開關借助由補償電流預給定值(IKs。n)通過干擾電流補償裝置(1) 的激勵電路(7)形成的激勵信號(S)來激勵。
4. 根據權利要求3所述的方法,其特征在于,補償電流預給定值(IKs。n)通過借助調節 裝置(6)的積分單元(8)進行積分而由電容器(C)上的被濾波的電壓(Ura)來形成,并且電 容器(C)上的被濾波的電壓(Uef)通過借助調節裝置(6)的帶通濾波器(9)進行帶通濾波 而由電容器(C)上的電壓(Uc)來形成。
5. 根據權利要求2所述的方法,其特征在于,借助干擾電流補償裝置(1)的調節裝置 (6),根據電感器(L)上的電壓(UJ來產生補償電流預給定值(L。u),并且變換器單元(5) 的能被激勵的功率半導體開關借助由補償電流預給定值(IKs。n)通過干擾電流補償裝置 (1)的激勵電路(7)形成的激勵信號(S)來激勵。
6. 根據權利要求5所述的方法,其特征在于,補償電流預給定值(IKs。n)通過借助調節 裝置(6)的積分單元(8)進行積分而由電感器(L)上的被濾波的電壓(Uu)形成,并且電感 器(L)上的被濾波的電壓(Uu)通過借助調節裝置(6)的帶通濾波器(9)進行帶通濾波而 由電感器(L)上的電壓(UJ形成。
7. —種電系統的干擾電流補償裝置(l),該電系統具有電壓源(2)和通過導體與該電 壓源(2)并聯連接的、電感器(L)和電容器(C)的串聯電路,其中電感器(L)通過導體與電 容器(C)串聯連接,其特征在于,電壓源(2)同電感器(L)與電容器(C)的串聯電路的連接的導體或者電感器(L)與電 容器(C)的串聯電路的導體被具有氣隙的能被磁化的環(3)包圍,用于通過借助磁化線圈 (4)使能被磁化的環(3)磁化而施加補償電壓(UK)。
8. 根據權利要求7所述的干擾電流補償裝置(l),其特征在于,具有多個能被激勵的功 率半導體開關的變換器單元(5)與磁化線圈(4)相連,用于饋送補償電流(IK)。
9. 根據權利要求8所述的干擾電流補償裝置(l),其特征在于,設置有調節裝置(6),該 調節裝置(6)用于根據電容器(C)上的電壓(Uc)產生補償電流預給定值(Ik。n),該調節裝置(6)通過用于由補償電流預給定值(IKs。n)形成激勵信號(S)的激勵電路(7)與變換器 單元(5)的能被激勵的功率半導體開關相連。
10. 根據權利要求9所述的干擾電流補償裝置(l),其特征在于,調節裝置(6)具有積 分單元(8),用于由電容器(C)上的被濾波的電壓(UCf)形成補償電流預給定值(Ik。u),并 且調節裝置(6)具有帶通濾波器(9),用于由電容器(C)上的電壓(Uc)形成電容器(C)上 的被濾波的電壓(UCf)。
11. 根據權利要求8所述的干擾電流補償裝置(l),其特征在于,設置有調節裝置(6), 該調節裝置(6)用于根據電感器(L)上的電壓(UJ產生補償電流預給定值(Ik。n),該調節 裝置(6)通過用于由補償電流預給定值(IKs。u)形成激勵信號(S)的激勵電路(7)與變換 器單元(5)的能被激勵的功率半導體開關相連。
12. 根據權利要求ll所述的干擾電流補償裝置(l),其特征在于,調節裝置(6)具有積 分單元(8),用于由電感器(L)上的被濾波的電壓(UJ形成補償電流預給定值(Ik。u),并 且調節裝置(6)具有帶通濾波器(9),用于由電感器(L)上的電壓(UJ形成電感器(L)上 的被濾波的電壓(Uw)。
全文摘要
本發明涉及對電系統進行干擾電流補償的方法以及干擾電流補償裝置。提出了一種用于借助干擾電流補償裝置對電系統進行干擾電流補償的方法,該電系統具有電壓源和通過導體與該電壓源并聯連接的、電感器和電容器的串聯電路,其中電感器通過導體與電容器串聯連接。為了補償干擾電流,電壓源同電感器與電容器的串聯電路的連接的導體或者電感器與電容器的串聯電路的導體被干擾電流補償裝置的具有氣隙的可磁化的環包圍,并且通過借助干擾電流補償裝置的磁化線圈使可磁化的環磁化來將補償電壓施加到電壓源同電感器與電容器的串聯電路的連接的導體上或者施加到電感器與電容器的串聯電路的導體上。此外,還提出了一種干擾電流補償裝置。
文檔編號H02J3/18GK101752871SQ200910247200
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月2日 優先權日2008年12月2日
發明者P·戴勒, S·威基 申請人:Abb瑞士有限公司