DE102005024465B4 - Circuit arrangement and control method for a converter - Google Patents
Circuit arrangement and control method for a converter Download PDFInfo
- Publication number
- DE102005024465B4 DE102005024465B4 DE102005024465A DE102005024465A DE102005024465B4 DE 102005024465 B4 DE102005024465 B4 DE 102005024465B4 DE 102005024465 A DE102005024465 A DE 102005024465A DE 102005024465 A DE102005024465 A DE 102005024465A DE 102005024465 B4 DE102005024465 B4 DE 102005024465B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- voltage
- switch
- current
- circuit
- energy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/539—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
-
- 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/4803—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode with means for reducing DC component from AC output voltage
-
- 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
-
- 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/66—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
- H02M7/68—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
- H02M7/72—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/79—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/797—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
-
- 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
- H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
- H02M1/0016—Control circuits providing compensation of output voltage deviations using feedforward of disturbance parameters
- H02M1/0022—Control circuits providing compensation of output voltage deviations using feedforward of disturbance parameters the disturbance parameters being input voltage fluctuations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Schaltungsanordnung (1) zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom oder von Wechselstrom in Gleichstrom,
mit wenigstens drei Gleichspannungsanschlüssen (2, 3, 4), zu denen wenigstens zwei Gleichspannungszweige (17, 18) und ein Neutralleiter (19) gehören,
mit Energiezwischenspeichern (6, 7), die jeweils zwischen einem Gleichspannungszweig (17, 18) und dem Neutralleiter (19) angeschlossen sind,
mit einer zwischen den Gleichspannungszweigen (17, 18) angeordneten Brückenschaltung (8), die pro Phase zwei Schaltereinheiten (S1, S2) aufweist, die über einen Verbindungspunkt (20), der einen Mittelabgriff der Brückenschaltung (8) bildet, in Reihe miteinander verbunden sind und zu denen jeweils eine Freilaufdiode (D1, D2) antiparallel geschaltet ist,
mit pro Phase zwei Wechselspannungsanschlüssen (12, 13), von denen einer (13) mit dem Neutralleiter (19) verbunden ist, während der andere (12) pro Phase über eine Verbindungsleitung (21), in der jeweils eine Speicherdrossel (L) enthalten ist, mit dem jeweiligen Mittelabgriff (20) der Brückenschaltung (8) verbunden ist, wobei an den Wechselspannungsanschlüssen (12,...Circuit arrangement (1) for converting direct current into alternating current or from alternating current into direct current,
with at least three DC voltage connections (2, 3, 4), which include at least two DC voltage branches (17, 18) and a neutral conductor (19),
with energy buffers (6, 7) which are each connected between a DC voltage branch (17, 18) and the neutral conductor (19),
with a bridge circuit (8) arranged between the DC voltage branches (17, 18), which has two switch units (S1, S2) per phase, which are connected in series via a connection point (20) which forms a center tap of the bridge circuit (8) are and to which in each case a freewheeling diode (D1, D2) is connected in anti-parallel,
with two per phase ac voltage terminals (12, 13), one of which (13) is connected to the neutral conductor (19), while the other (12) per phase via a connecting line (21), each containing a storage inductor (L) is connected to the respective center tap (20) of the bridge circuit (8), wherein at the AC voltage terminals (12, ...
Description
Die Erfindung betrifft einen Umrichter zur Umformung zweier elektrischer Gleichspannungen in wenigstens eine Wechselspannung oder zur Umformung wenigstens einer elektrischen Wechselspannung in Gleichspannungen.The The invention relates to a converter for converting two electrical DC voltages in at least one AC voltage or for forming at least one electrical AC voltage in DC voltages.
Derartige Umrichter, auch Inverter genannt, werden insbesondere zur Einspeisung elektrischer Energie in das öffentliche Stromnetz eingesetzt, wenn bspw. Gleichspannungsquellen, wie z. B. Fotovoltaikanlagen, Akkumulatoren oder Brennstoffzellen, zur Verfügung stehen. Dabei gilt es, aus einem oder mehreren Gleichspannungspotenzialen einen Wechselstrom zu erzeugen, der in Bezug auf die Phasenlage und Amplitude an den Potenzialverlauf der Wechselspannung, bspw. einer sinusförmigen Netzspannung mit einer Frequenz von 50 oder 60 Hz, anzugleichen ist. Zu diesem Zweck sind ein- oder dreiphasige Wechselrichter mit und ohne Transformator bekannt.such Inverters, also called inverters, are used in particular for feeding electrical energy in the public Power supply used when, for example, DC sources such. As photovoltaic systems, accumulators or fuel cells, for disposal stand. It applies, from one or more DC potentials to generate an alternating current with respect to the phase position and amplitude to the potential curve of the AC voltage, eg. a sinusoidal mains voltage with a frequency of 50 or 60 Hz, is to be equalized. To this Purpose are single or three-phase inverters with and without transformer known.
Umrichter werden auch eingesetzt, um dem Wechselspannungsnetz sinusförmig Strom zu entnehmen. Dabei darf die Netzqualität hinsichtlich des Oberschwingungsgehaltes und/oder der Blindleistung nicht beeinträchtigt werden. Solche entnehmenden Stromrichter werden häufig mit weiteren, gleichstromseitig angeschlossenen Invertern kombiniert, die die dem Netz entnommene Energie in ein ein- oder mehrphasiges Wechselstromnetz variabler Frequenz umwandeln, um damit z. B. Motoren anzutreiben.inverter are also used to power the AC mains sinusoidally refer to. At the same time, the power quality may be with regard to the harmonic content and / or reactive power. Such abstractions Power converters become common combined with other inverters connected on the DC side, the the energy taken from the grid into a single or multi-phase AC grid convert variable frequency in order to z. B. to drive motors.
Aus
der
Im Betrieb werden die Schaltereinheiten der Vollbrücke in Abhängigkeit von der Polarität der Netzwechselspannung symmetrisch getaktet. Bei einer positiven Halbwelle der Netzwechselspannung werden bspw. zwei sich diagonal gegenüberliegende Schaltereinheiten der Vollbrücke gemäß einem festgelegten Taktmuster hochfrequent und zeitsynchron geschlossen und geöffnet, während die anderen beiden geöffnet bleiben. Außerdem ist ein Schalter in einem ersten Verbindungspfad geschlossen. Im Schließzustand der Schaltereinheiten fließt der Strom über diese, um die Drosselspule aufzuladen. Beim Öffnen der Schaltereinheiten kommutiert der aufgrund der Abmagnetisierung innerhalb der Drosselinduktivitäten weiter fließende Spulenstrom während der sog. „Freilaufphase” über den geschlossenen Schalter und die zugehörige Gleichrichterdiode in dem ersten Verbindungspfad. Dadurch wird verhindert, dass der Spulenstrom über Dioden der Vollbrücke zurück in den Pufferkondensator kommutiert und somit zu Verlusten führt. Sobald die Halbwelle der Netzwechselspannung negativ ist, werden die anderen, diagonal gegenüberliegenden Schaltereinheiten und der Schalter in dem anderen Verbindungspfad eingesetzt.in the Operation, the switch units of the full bridge depending on the polarity of the AC mains voltage clocked symmetrically. At a positive half wave of the AC mains voltage become, for example, two diagonally opposite switch units the full bridge according to one fixed clock pattern high-frequency and time-synchronous closed and opened, while the other two open stay. Furthermore a switch is closed in a first connection path. In the closed state the switch units flows the current over this to charge the inductor. When opening the switch units commutes due to the demagnetization within the reactor inductances on flowing Coil current during the so-called "freewheeling phase" over the closed switch and the associated rectifier diode in the first connection path. This prevents the coil current via diodes the full bridge back commutated into the buffer capacitor and thus leads to losses. As soon as the half-wave of the AC mains voltage is negative, the other, diagonally opposite Switch units and the switch used in the other connection path.
Bei dem vorbekannten Wechselrichter befinden sich im die Spule aufladenden Schaltzustand zwei verlustbehaftete Schaltereinheiten im Strompfad, die hochfrequent geschaltet werden. Dies führt zu Schaltverlusten, die den Wirkungsgrad des Wechselrichters erheblich beeinträchtigen. Außerdem ist der Spannungshub, der von den Schalteinheiten bei jedem Takt ausgeführt werden muss, verhältnismäßig hoch. Abgesehen von den erheblichen Schaltverlusten verursacht dieser Spannungshub aufgrund der hierfür notwendigen hohen Steilheiten von Spannung und Strom nicht unerhebliche elektromagnetische Störungen.at The prior art inverter are charging in the coil Switching state of two lossy switch units in the current path, which are switched high frequency. This leads to switching losses, the significantly affect the efficiency of the inverter. Furthermore is the voltage swing of the switching units at each bar accomplished must be relatively high. Apart from the considerable switching losses this causes Voltage swing due to this necessary high slopes of voltage and current not insignificant electromagnetic interference.
Der Wechselrichter und das angegebene Steuerungsverfahren sind nicht zur Entnahme von Energie aus dem Netz vorgesehen, sondern dienen lediglich der Energieeinspeisung in das Netz. Hierbei ist nur ein einzelner Gleichspannungserzeuger anschließbar. Bei der Energieerzeugung mit einer Solaranlage bspw. werden aber mehrere Solarzellen in Reihe geschaltet, so dass durch diese Teilgeneratoren der gleiche Strom fließt. Wenn auf einen der Teilgeneratoren ein Schatten fällt, ist die erzeugbare Gesamtleistung unzureichend, weil sich nur Betriebspunkte mit gleichen Strömen einstellen können.Of the Inverter and the specified control method are not provided for the removal of energy from the network, but merely serve the energy feed into the network. Here's just a single one DC voltage generator connectable. In energy production with a solar system, for example, but several solar cells in series switched so that through these sub-generators the same current flows. If a shadow falls on one of the subgenerators, that is the total generating capacity insufficient, because only operating points with equal currents can adjust.
Aus
der
Bei diesem Wechselrichter wird bei jeder Halbwelle lediglich ein Schalter hochfrequent getaktet, wodurch sich die Schaltverluste reduzieren. Es findet jedoch während der Frei laufphase eine verlustbehaftete Rückkommutierung des Drosselspulenstroms zu den Pufferkondensatoren statt. Vorteilhafterweise wird zwar für eine Leistungskompensation zwischen den Gleichspannungszweigen gesorgt, die dringend erforderlich ist, weil im Betrieb auch nur geringe Unterschiede in der Leistung der Gleichspannungszweige Gleichstromanteile im Netz hervorrufen. Allerdings werden hierzu zusätzliche, dem Wechselrichter vorgeschaltete Mittel benötigt, die den Aufwand und die Kosten der Schaltungsrealisierung erhöhen. Eine Entnahme von Energie aus dem Netz ist nicht vorgesehen.at This inverter is only a switch at each half-wave clocked high-frequency, which reduces the switching losses. It does, however, take place during the free-running phase, a lossy Rückkommutierung the inductor current to the buffer capacitors instead. Advantageously, although for a power compensation between the DC branches that are urgently needed, because in the enterprise also only small differences in the achievement of the DC voltage branches cause DC components in the network. Indeed will be additional, the inverter upstream means required, the effort and the Increase cost of circuit realization. A withdrawal of energy from the network is not provided.
Wechselrichter
mit einer Schaltungstopologie, die der im Patentanspruch 1 angegebenen
entspricht, sind in der
Ausgehend davon ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zu schaffen, die die schaltungs- bzw. steuerungsbedingten Nachteile des Standes der Technik überwinden und vorzugsweise sowohl zur Einspeisung von Energie in ein Wechselspannungsnetz als auch zur Entnahme von Energie aus dem Netz geeignet sind. Insbesondere sollte eine Rückkommutierung des von Abmagnetisierungsvorgängen der Drosselinduktivitäten herrührenden Drosselstromes zu einem Pufferkondensator weitgehend vermieden und bei einfachem Aufbau ein zumindest teilweiser Leistungsausgleich ermöglicht sein.outgoing It is an object of the present invention, a circuit arrangement and to create a procedure that the switching or control related Overcome disadvantages of the prior art and preferably both for the supply of energy in an alternating voltage network as are also suitable for removal of energy from the network. Especially should be a back commutation of demagnetization processes the inductor inductances originating inductor current to a buffer capacitor largely avoided and simple Building an at least partial power equalization allows.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das erfin dungsgemäße Verfahren nach Anspruch 13 gelöst.These Task is by the circuit arrangement according to the invention the features of claim 1 and the inven tion proper method Claim 13 solved.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist wenigstens drei Gleichspannungsanschlüsse, von denen zwei mit Gleichspannungszweigen und einer mit einem Neutralleiter verbunden ist, wenigstens zwei Energiezwischenspeicher, bspw. Pufferkondensatoren, die jeweils zwischen einem Gleichspannungszweig und dem Neutralleiter in serieller Anordnung zueinander angeschlossen sind, eine Brückenschaltung, die zwischen den Gleichspannungs zweigen angeordnet ist, wenigstens zwei Wechselspannungsanschlüsse, die einerseits mit der Brückenschaltung verbunden und andererseits an eine Wechselspannung anschließbar sind, eine Weichenschaltung, die eine Umlenkung der Strompfade ermöglicht, und eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung des Betriebs der Schaltungsanordnung auf.The inventive circuit arrangement has at least three DC voltage terminals, two of which have DC voltage branches and one connected to a neutral conductor, at least two Energy buffer, for example. Buffer capacitors, each between a DC branch and the neutral in serial Arrangement are connected to each other, a bridge circuit between the the DC voltage branches is arranged, at least two AC voltage terminals, the on the one hand with the bridge circuit connected and on the other hand connected to an AC voltage, a switch circuit, which allows a deflection of the current paths, and a control device for controlling the operation of the circuit arrangement.
Die Brückenschaltung ist gemäß der Erfindung durch eine herkömmliche Halbbrücke gebildet, die pro Gleichspannungszweig lediglich eine einzige Schaltereinheit benötigt, zu der eine Freilaufdiode antiparallel geschaltet ist. In einer einphasigen Konfiguration sind also lediglich zwei Schaltereinheiten in Reihe miteinander verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen den Schaltereinheiten bildet einen Mittelabgriff der Brückenschaltung, von dem aus eine zu einem der Wechselspannungsanschlüsse führende Verbindungsleitung abzweigt, in der eine Speicherdrossel angeordnet ist. Der andere Wechselspannungsanschluss ist unmittelbar mit dem Neutralleiter verbunden. Vorteilhafterweise ist der Neutralleiter von der Gleichspannungsseite zu der Wechselspannungsseite hindurchgeführt und kann an das Erdpotenzial angeschlossen werden.The bridge circuit is according to the invention by a conventional half bridge formed, the DC voltage branch only a single switch unit needed to which a freewheeling diode is connected in antiparallel. In a Single-phase configuration are therefore only two switch units connected in series. The connection point between the Switch units forms a center tap of the bridge circuit, from there, a connecting line leading to one of the AC voltage terminals branches, in which a storage throttle is arranged. The other AC voltage connection is directly with the neutral conductor connected. Advantageously, the neutral conductor is from the DC voltage side passed to the AC side and can to the ground potential be connected.
Die Weichenschaltung ist zwischen der Verbindungsleitung und dem Neutralleiter angeschlossen und weist zwei Weichenpfade auf, in denen gesteuert schaltbare Schalterelemente vorgesehen sind, die je nach Zustand einen Stromfluss durch die Weichenpfade freigeben oder sperren. Die Steuerungseinrichtung taktet die Schaltereinheiten der Halbbrückenschaltung, um je nach Anwendung Gleichstrom in Wechselstrom oder Wechselstrom in Gleichstrom zu wandeln. Zusätzlich steuert die Steuerungseinrichtung die Weichenschaltung gemäß einem vorgegebenen Steuerungsverfahren derart an, dass im Freilaufzustand eine Rückkommutierung des bei der Abmagnetisierung der Speicher drossel fließenden Stromes zu den Zwischenspeichern weitgehend verhindert wird und/oder bei Bedarf eine Leistungskompensation zwischen den Gleichspannungszweigen erreicht wird. Beides wird bewerkstelligt, indem die Schalterelemente in den Weichenpfaden durch die Steuerungseinrichtung gezielt geschlossen bzw. geöffnet werden, um die Weichenpfade wahlweise entweder als Freilaufpfade für die Freilaufströme zu verwenden und/oder die Ströme auf Leistungskompensationspfade zur gezielten Aufladung der Zwischenspeicher umzuleiten. Durch die vorteilhafte, der Brückenschaltung nachgelagerte Anordnung der Weichenschaltung und das ausgeklügelte Ansteuerungsverfahren gemäß der Erfindung können diese beiden Aufgaben mit lediglich einem Mittel, nämlich der Weiche, bewerkstelligt werden. Der Schaltungsaufbau ist wesentlich vereinfacht.The switch circuit is connected between the connecting line and the neutral conductor and has two switch paths, in which controlled switchable switch elements are provided, which enable or block a current flow through the switch paths, depending on the state. The controller clocks the switch units of the half-bridge circuit to convert DC to AC or AC to DC, depending on the application. In addition, the control device controls the switch circuit according to a predetermined control method such that in the freewheeling state Rückkommutierung of the demagnetization of the storage throttle current flowing to the latches is largely prevented and / or if necessary, a power compensation between the DC voltage branches is achieved. Both are accomplished by the switch elements in the turnout paths selectively closed or opened by the controller to either use the switch paths as freewheeling paths for the freewheeling currents and / or to redirect the streams to power compensation paths for selective charging of the buffer memories. Due to the advantageous, the bridge circuit downstream arrangement of the switch circuit and the sophisticated control method according to the invention, these two tasks can be accomplished with only one means, namely the switch. The circuit construction is considerably simplified.
Vorzugsweise bildet die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung einen Umrichter, der aus Halbleiter-Schaltelementen aufgebaut ist, vorzugsweise verlustarme IGBT- oder Mosfet-Schalter verwendet, und ohne einen Transformator auskommt. Transformatorlose Umrichter weisen einen höheren Wirkungsgrad auf. Jedoch ist die Erfindung auch auf Umrichter mit einem spannungsanpassenden und/oder galvanisch trennenden Transformator anwendbar.Preferably forms the circuit arrangement according to the invention a converter constructed of semiconductor switching elements, preferably uses low-loss IGBT or Mosfet switches, and without a transformer gets along. Transformerless inverters have a higher efficiency on. However, the invention is also applicable to inverters having a voltage-adjusting and / or galvanically isolating transformer applicable.
Vorteilhafterweise ermöglicht die vorliegende Erfindung, zwischen den Gleichspannungszweigen und dem Neutralleiter wenigstens zwei Gleichspannungserzeuger oder -verbraucher anzuschließen. Dies erweitert den Anwendungsbereich gegenüber herkömmlichen Schaltungen, die für lediglich einen Generator oder Verbraucher ausgelegt sind.advantageously, allows the present invention, between the DC voltage branches and the neutral conductor at least two DC voltage generator or consumer to join. This extends the scope over conventional circuits that are for only a generator or consumer are designed.
In einer bevorzugten Anwendungsform wird die Erfindung zur Einspeisung elektrischer Energie bspw. in ein öffentliches Stromnetz eingesetzt. Die Energie kann z. B. mit Fotovoltaik-Generatoren aus Sonnenlicht gewonnen oder durch Akkumulatoren, Brennstoffzellen oder dgl. geliefert werden. Der erzeugte Wechselstrom wird dem Wechselstromnetz mit der richtigen Amplitude, Frequenz und Phasenlage zugeführt. Bei der Energieeinspeisung befindet sich während des die Spule aufladenden Teils der Taktung in beiden Halbwellen in dem Strompfad jeweils nur ein Schalter, der hochfrequent zu schalten ist. Folglich sind die Durchlassverluste gering. Eine Rückkommutierung des Drosselstromes in die zwei Energiezwischenspeicher wird durch die erfindungsgemäße Ansteuerung der Schalterelemente in den Weichenpfaden wirksam minimiert. Der durch diese Schalterelemente für jede Netzspannungshalbwelle eröffnete Weichenpfad ermöglicht eine Abmagnetisierung der Speicherdrossel, ohne dass Energie zurück in den Gleichstromkreis mit den Energiezwischenspeichern zurückgeführt wird. Der Wirkungsgrad ist erhöht.In A preferred embodiment of the invention is for feeding electrical energy, for example, used in a public power grid. The energy can z. B. won with photovoltaic generators from sunlight or by accumulators, fuel cells or the like. The AC power generated is the AC mains with the right one Amplitude, frequency and phase angle supplied. In the energy supply is during of the coil charging part of the clock in both half-waves in the current path only one switch, which is to be switched high frequency. As a result, the conduction losses are low. A Rückkommutierung of the inductor current in the two energy buffers is through the control according to the invention the switch elements effectively minimized in the turnout paths. Of the through these switch elements for every mains voltage half-wave opened Switch path allows a demagnetization of the storage choke without putting energy back into the DC circuit with the energy buffers is returned. The efficiency is increased.
In einer anderen Anwendungsform wird die Schaltungsanordnung zur Entnahme von Energie aus einem Wechselspannungsnetz und zur Versorgung von wenigstens zwei Gleichspannungsverbrauchern eingesetzt. Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung ermöglicht es, die Energie verlustarm und sinusförmig zu entnehmen. Hierzu werden die Schaltereinheiten und Schalterelemente derart angesteuert, dass die Speicherdrossel über die Sinushalbwelle einer an den Wechselspannungsanschlüssen angelegten Netzspannung weitgehend unter Verwendung der anliegenden Spannung zwischen Netzphase und Neutralleiter aufgeladen wird. Lediglich im Bereich des Nulldurchgangs der Netzspannung ist für ein schmales Zeitfenster der Einsatz von Energie aus dem die Energiezwischenspeicher enthaltenden Gleichstromkreis erforderlich. Hier wird in Ermangelung einer ausreichenden Spannung zwischen Netzphase und Neutralleiter auf die konventionelle Taktung des gegenüberliegenden Schalters zur Aufladung der Drossel zurückgegriffen.In another form of application is the circuit arrangement for removal of energy from an alternating voltage network and for the supply of at least two DC consumers used. The control device according to the invention allows it to take the energy lossless and sinusoidal. To do this the switch units and switch elements are driven in such a way that the storage throttle over the sine half-wave of a voltage applied to the AC terminals Mains voltage largely using the applied voltage between mains phase and neutral is charged. Only in the range of the zero crossing of the mains voltage is for a narrow Time window of the use of energy from the the energy cache containing DC circuit required. Here is failing sufficient voltage between mains phase and neutral conductor to the conventional timing of the opposite switch to Charging the throttle resorted.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann eine einphasige Umrichterkonfiguration bilden oder zu einer dreiphasigen Konfiguration erweitert werden. Für jede Phase ist eine Halbbrücke mit lediglich zwei Schaltereinheiten und eine Weichenschaltung mit nur zwei Weichenpfaden erforderlich. Insbesondere in der dreiphasigen Konfiguration ist bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung im Vergleich zu herkömmlichen Schaltungstopologien, die eine Vollbrückenschaltung mit drei Brückenzweigen verwenden, der Spannungshub an den Schaltern geringer, weil die Brückenschaltungen an den Neutralleiter angebunden sind und somit über die zugehörigen Schaltungsäste nur ein reduzierter Spannungshub auszuführen ist. Die Schaltverluste sind deutlich verringert. Mit nur einem Schalter pro Pfad sind auch die Durchlassverluste kleiner.The inventive circuit arrangement can form a single-phase converter configuration or one be extended to three-phase configuration. For each phase is a half bridge with only two switch units and a switch circuit with only two turnouts required. Especially in the three-phase Configuration is in the embodiment of the invention in comparison to conventional Circuit Topologies Using a Full Bridge Circuit Having Three Bridge Branches the voltage swing at the switches lower, because the bridge circuits are connected to the neutral conductor and thus on the associated circuit branches only a reduced voltage swing is executed. The switching losses are significantly reduced. With only one switch per path are also the Pass losses smaller.
Sowohl bei der ein- als auch bei der dreiphasigen Konfiguration kann auf der Gleichstromseite wenigstens ein weiterer Wechselrichter angeschlossen sein. Dadurch ist es möglich, mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung den Wechselstrom oder die Wechselspannung eines öffentlichen Netzes zunächst in einen Gleichstrom oder eine Gleichspannung umzuwandeln, um diesen bzw. diese anschließend mittels des weiteren Wechselrichters in einen Wechselstrom mit bspw. zum Antrieb eines Motors geeigneten Parametern, wie Amplitude, Frequenz und dgl., umzuwandeln. Der Wechselrichter kann auf herkömmliche Weise oder vorzugsweise gemäß der Erfindung ausgestaltet sein.Either in the one-as well as the three-phase configuration can on at least one other inverter connected to the DC side be. This makes it possible with the circuit arrangement according to the invention the AC or AC voltage of a public network initially in to convert a DC or DC voltage to this one or afterwards by means of the further inverter in an alternating current with eg. suitable for driving a motor parameters such as amplitude, frequency and Like., to convert. The inverter can be used on conventional Way or preferably according to the invention be designed.
In einer bevorzugten, einfach aufgebauten Ausführungsform weist die Weichenschaltung pro Phase lediglich zwei Weichenpfade auf, die jeweils einer Halbwelle zugeordnet sind. In jedem Weichenpfad ist ein Schalter mit einer zu dem Schalter pa rallel angeschlossenen Freilaufdiode und eine in Reihe geschaltete Gleichrichterdiode angeordnet. Die Gleichrichterdioden in den einzelnen Weichenpfaden sind zueinander in entgegengesetzter Durchlassrichtung geschaltet. Ist ein Schalter in einem Weichenpfad geschlossen, ist ein Freilaufstrom durch diesen Weichenpfad freigegeben. Jeder Schalter mit der zugehörigen Gleichrichterdiode kann oder beide Weichenpfade gemeinsam können in Form eines einzigen integrierten Bauelementes realisiert sein.In a preferred, simply constructed embodiment, the points circuit per phase only two points paths, which are each associated with a half-wave. In each switch path, a switch with a pa rallel to the switch connected freewheeling diode and a rectifier diode connected in series is arranged. The rectifier diodes in the individual switch paths are in the opposite passage direction to each other switched. If a switch is closed in a switch path, a freewheeling current is released through this switch path. Each switch with the associated rectifier diode or both switch paths together can be realized in the form of a single integrated component.
Die Steuerungseinrichtung kann sämtliche Schalter gemäß einem im Voraus festgelegten Taktschema schalten. In einer bevorzugten Ausführungsform erfasst die Steuerungseinrichtung aber Parameter, die Betriebsbedingungen kennzeichnen, um basierend auf den Betriebsparametern die Schalter anzusteuern. Hierzu weist sie vorzugsweise eine Sensoreinrichtung mit Sensormitteln zur Erfassung der an den Energiezwischenspeichern anliegenden Spannungen, der in den Gleichspannungszweigen fließenden Ströme und/oder der an den Wechselspannungsanschlüssen anliegenden Wechselspannung auf. Ferner weist die Steuerungseinrichtung logische Mittel auf, die dazu dienen, die erfassten Parameter miteinander und gegebenenfalls mit vorgebbaren Schwellenwerten zu vergleichen und daraufhin die Schalterelemente der Weichenschaltung zu schalten. Insbesondere sind die Logikmittel dazu eingerichtet, durch Freischaltung der Weichenpfade eine Rückkommutierung der Speicherdrosselströme zu den Energiezwischenspeichern weitgehend zu verhindern und erforderlichenfalls eine Leistungskompensation zu veranlassen. Somit können angeschlossene Gleichspannungsgeneratoren oder -verbraucher im Wesentlichen in ihren optimalen Betriebspunkten betrieben werden. Die Steuerungseinrichtung mit den Logikmitteln ist vorzugsweise in Form einer Schaltung realisiert, kann aber auch einen Mikroprozessor, Mikrocontrol ler oder dgl. umfassen.The Control device can switch all according to one switch to a pre-defined clock scheme. In a preferred embodiment However, the controller detects parameters, the operating conditions to indicate the switches based on the operating parameters head for. For this purpose, it preferably has a sensor device with sensor means for detecting the energy buffers applied voltages, the currents flowing in the DC voltage branches and / or the alternating voltage applied to the AC voltage terminals on. Furthermore, the control device has logical means, which serve the captured parameters together and if necessary with predeterminable thresholds and then the Switch elements of the switch circuit to switch. Especially are the logic means set up by unlocking the Turnout paths a Rückkommutierung the storage throttle currents too To largely prevent the energy buffers and if necessary to cause a power compensation. Thus, connected DC generators or consumers essentially in their optimal operating points are operated. The control device with the logic means is preferably realized in the form of a circuit, but may also include a microprocessor, Mikrocontrol ler or the like ..
Ein Leistungsausgleich wird, wenn er erforderlich ist, sowohl bei der Einspeisung von Energie in ein Netz als auch bei der Entnahme von Energie aus einem Netz vorgenommen. Im Falle der Energieeinspeisung wird in einer ausgewählten Netzspannungshalbwelle entsprechend dem geforderten Ausgleichsanteil gezielt der zugehörige Weichenpfad zum Neutralleiter geöffnet und eine Abmagnetisierung der Speicherdrossel über den Energiespeicher und die Freilaufdiode des gegenüberliegenden Gleichspannungszweiges erzwungen. Durch diesen, auf die positive oder negative Halbwelle beschränkten, kontrollierten kurzzeitigen Übergang auf eine herkömmliche Art der Rückkommutierung wird erfindungsgemäß ohne zusätzliche, dem Wechselrichter vorgeschaltete Mittel Energie in den jeweils anderen Gleichspannungszweig übertragen. Die übertragene Energiemenge reicht aus, um bspw. für zwei Fotovoltaikanlagen oder Brennstoffzellen bei den im Betrieb gewöhnlich vorkommenden, durch Herstellungstoleranzen oder Abschattungseffekte bedingten Leistungsabweichungen ein ausreichendes Maß an Kompensation zu erzielen. Der Wirkungsgrad ist kaum beeinträchtigt, nachdem die Aufladung des jeweils gegenüberliegenden Energiezwischenspeichers nur auf einen Bruchteil lediglich einer Halbwelle beschränkt ist. Bei der anderen Halbwelle wird erfindungsgemäß in der Freilaufphase der entsprechende Weichenpfad durchgeschaltet und der Strom ohne Rückkommutierungseffekte, verlustarm ins Netz gespeist.One Equalization will, if necessary, be made both in the case of Feeding energy into a grid as well as taking off Energy made from a network. In the case of energy supply will be in a selected Mains voltage half-wave corresponding to the required compensation component specifically the associated Switch path to the neutral conductor open and a demagnetization of the storage throttle via the energy storage and the freewheeling diode of the opposite DC voltage branch enforced. Through this, on the positive or negative half wave limited, controlled short-term transition on a conventional Type of Rückkommutierung is inventively without additional, The inverter upstream means energy in the respective transmitted to other DC voltage branch. The transmitted amount of energy is enough, for example, for two photovoltaic plants or fuel cells in the usual operation, due to manufacturing tolerances or shading effects Performance deviations to achieve a sufficient level of compensation. The efficiency is hardly affected after charging of the opposite one Energy caching only a fraction of only one Half wave limited is. In the other half wave is inventively in the Freewheeling phase of the corresponding switch path switched through and the current without back-commutation effects, low-loss fed into the grid.
Im Falle der Energieentnahme ist ebenfalls ein Leistungsausgleich zwischen den beiden Gleichspannungszweigen ohne zusätzliche, dem Wechselrichter vorgeschaltete Mittel möglich. Hierzu wird das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren der Aufladung der Speicherdrossel mittels der vorhande nen Spannung zwischen Netzphase und Neutralleiter und der kurzzeitigen Verwendung von Energie aus dem Gleichstromkreis im Bereich des Nulldurchgangs der Netzspannung dadurch weitergebildet, dass ausschließlich im Bereich der positiven bzw. negativen Halbwelle das Zeitfenster des Einsatzes von Energie aus dem Gleichstromkreis kontrolliert erweitert wird. Dadurch wird durch Rückkommutierung des Speicherdrosselstromes in den gegenüberliegenden Gleichspannungszweig ein Leistungsausgleich in dem erforderlichen Maße erzielt. Wie im Einspeisebetrieb wird auch hier der Wirkungsgrad unwesentlich beeinträchtigt.in the Case of energy extraction is also a power balance between the two DC voltage branches without additional, the inverter upstream means possible. For this purpose, the above-described inventive method the charging of the storage choke by means of the existing voltage between mains phase and neutral and short-term use of energy from the DC circuit in the area of the zero crossing the mains voltage further developed in that exclusively in Range of the positive or negative half-wave the time window of the insert is extended by energy from the DC circuit controlled. This is done by back commutation the storage throttle current in the opposite DC voltage branch achieved a power balance to the extent necessary. As in the feed-in operation Here, too, the efficiency is negligibly affected.
Die bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung hervorgerufenen geringen Spannungshübe an der Speicherdrossel erzeugen eine ebenso geringe Stromwelligkeit in dem die Speicherdrosselstrom. Die Speicherdrossel kann wegen der dadurch geringeren Eisenverluste und geringeren erforderlichen Induktivität kleiner dimensioniert werden. Da der invertierte Strom in dem die Drossel aufladenden Betriebsfall stets nur durch eine Schaltereinheit fließt, entstehen geringere Durchlassverluste, während sich durch die geringeren Spannungshübe die Schaltverluste verringern. Insgesamt führt dies zu geringeren Halbleiterverlusten. Folglich können sekundäre Bauteile, wie z. B. Kühlkörper, kleiner dimensioniert werden. Weil, abgesehen von einer gewollten Leistungskompensation, Rückkommutierungseffekte vermieden werden, können kostengünstigere Kondensatoren eingesetzt werden, die auf eine geringere Wechselstrombelastung ausgelegt sind. Insbesondere im Falle einer dreiphasigen Anordnung ist es möglich, den Gleichstromkreis ohne Einsatz von Elektrolytkondensatoren auszuführen, was enorme Vorteile hinsichtlich der Lebensdauer und der Lagerfähigkeit der Umrichter ergibt.The in the circuit arrangement according to the invention produce caused low voltage swings on the storage throttle an equally low current ripple in which the storage throttle current. The storage choke can because of the lower iron losses and smaller required inductance are made smaller. Since the inverted current in the reactor charging charging case always flows only through a switch unit, resulting in lower passage losses, while through the lower voltage swings reduce the switching losses. Overall, this leads to lower semiconductor losses. Consequently, you can secondary Components such. B. heatsink, smaller be dimensioned. Because, except for a wanted power compensation, Rückkommutierungseffekte can be avoided cost-effective Capacitors are used, which operate at a lower AC load are designed. Especially in the case of a three-phase arrangement Is it possible, the DC circuit without the use of electrolytic capacitors perform what enormous benefits in terms of the life and shelf life of the Inverter results.
Durch die erfindungsgemäße Schaltungstopologie und die geringe Anzahl jeweils aktiver Bauteile in dieser ist ein sehr kompakter Aufbau der Halbleiter und der an der Kommutierung beteiligten Bauteile und damit eine Reduktion der von diesen aufgespannten Fläche möglich. Da zusätzlich die Änderungen des Stromes und der Spannung pro Zeiteinheit geringer ausfallen können, verursacht die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung geringere elektromagnetische Störungen. Gewöhnlich verwendete externe Filterbauteile, wie Drosseln oder Kondensatoren, zur Unterdrückung dieser elektromagnetischen Störungen können weggelassen oder zumindest kleiner dimensioniert und damit wirtschaftlicher ausgeführt werden.Due to the circuit topology of the invention and the small number of active components in each case a very compact structure of the semiconductor and the components involved in the commutation and thus a reduction of the area spanned by these is possible. In addition, since the amendments conditions of the current and the voltage per unit time may be lower, causes the circuit arrangement according to the invention lower electromagnetic interference. Commonly used external filter components, such as chokes or capacitors, to suppress these electromagnetic disturbances can be omitted or at least made smaller and thus made more economical.
Die Möglichkeit des gleichspannungsseitigen Anschlusses eines Pols der Gleichspannungsquellen/-senken an den durch den Inverter hindurchgeführten Neutralleiter stellt sicher, dass an den angeschlossenen Geräten keine durch die Taktung des Inverters bedingten hoch- oder niederfrequenten Spannungsschwankungen auftreten können, welche zu Ableitströmen über parasitäre Kapazitäten führen könnten. Dadurch wird die elektromagnetische Verträglichkeit weiter verbessert. Das beträchtliche Gefährdungspotenzial durch hochfrequente Spannungssprünge bei Berührung der isolierten Moduloberflächen, z. B. eines Solargenerators, wird eliminiert. Für den Betrieb der Schaltungsanordnung in einer dreiphasigen Umrichterkonfiguration führt die direkte Anbindung des motorseitigen Wechselrichters über den Neutralleiter zu einer wesentlich geringeren Isolationsbelastung des Motors hinsichtlich der Maximalamplitude der anliegenden Spannung gegenüber dem Erdpotenzial.The possibility the DC side terminal of a pole of the DC voltage sources / sinks to the passed through the inverter neutral sure that on the connected devices no through the clocking of the inverter caused high or low frequency voltage fluctuations may occur, which could lead to leakage currents via parasitic capacitances. Thereby the electromagnetic compatibility is further improved. The considerable potential hazard by high-frequency voltage jumps On contact the isolated module surfaces, z. B. a solar generator is eliminated. For the operation of the circuit arrangement In a three-phase converter configuration, the direct connection of the motor-side inverter over the neutral conductor to a much lower insulation load of the motor with respect to the maximum amplitude of the applied voltage compared to the Potential.
Die Erfindung ermöglicht es, Schaltnetzteile, Pulsgleichrichter oder Wechselrichter zu realisieren, die einen besonders guten Wirkungsgrad und geringe elektromagnetische Rückwirkungen aufweisen und bei einfachem, kostengünstigem Aufbau eine hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer sicherstellen.The Invention allows it to realize switching power supplies, pulse rectifiers or inverters, the a particularly good efficiency and low electromagnetic repercussions have and with a simple, inexpensive construction high reliability and ensure long life.
Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Zeichnung, der Beschreibung oder Unteransprüchen.Further Details of advantageous embodiments The invention are the subject of the drawing, the description or Dependent claims.
In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:In The drawings are embodiments of Invention illustrated. Show it:
Ein
erster Gleichspannungsanschluss
Die
Energiezwischenspeicher
Die
Brückenschaltung
Die
Weichenschaltung
Zur Überwachung
und Steuerung der Betriebsweise der Schaltungsanordnung
Der
Block
Die
Funktionsweise der insoweit beschriebenen erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
Es wird angenommen, dass an den Wechselspannungsanschlüssen eine
Wechselspannung UNETZ mit einer Scheitelspannung
von √2·230 Volt
und einer Frequenz von 50 Hz anliegt, wie sie aus der obersten Diagrammdarstellung
in
It is assumed that the AC voltage terminals have an AC voltage U NETZ with a peak voltage of √2 · 230 volts and a frequency of 50 Hz, as shown in the uppermost diagram in FIG
Wie
aus
Während der
Freilaufphase, wenn die Schaltereinheit S1 geöffnet ist, wird die Drosselspule
L abmagnetisiert, wobei der positive Drosselspulenstrom IL weiter fließt, sein Betrag jedoch allmählich abnimmt.
Der Drosselspulenstrom IL kommutiert dabei über die
geschlossenen Schalter S3 und die Gleichrichterdiode D5 in dem Weichenpfad
Vorteilhafterweise
fällt die
Spannung UL in der Freilaufphase lediglich
auf den Wert Null ab. Der Spannungshub, der von der Schaltereinheit
S1 und der Freilaufdiode D1 bei jedem Takt auszuführen ist, ist
somit auf den Wert der Gleichspan nung UDC1 beschränkt und
somit relativ gering. Dies rührt
daher, weil die Weichenpfade
Die
Schaltereinheit S1 wird in der positiven Netzspannungshalbwelle
wiederholt getaktet, wobei die Schließdauern im Bereich des Scheitelwertes
der Netzspannung UNETZ länger sind als in der Nähe deren
Nulldurchgänge,
um dem jeweiligen Augenblickswert der Netzspannung UNETZ bei
der Auf- und Abmagnetisierung der Speicherdrossel L gerecht zu werden.
Diese Schalterbetätigung
wird durch Pulsweitenmodulation der von der Steuerungseinrichtung
In
analoger Weise wird in der negativen Halbwelle der Netzspannung
UNETZ bei geschlossenem Schalterelement
S4 in dem Weichenpfad
Die
Steuerungseinrichtung
In
Während des
Leistungsausgleichs erhöhen sich
zwar die Spannungspotentialsprünge
an der Halbbrücke
Ist ein geringerer oder höherer Grad an Leistungskompensation erforderlich, wird die gesamte Öffnungsdauer des Schalterelementes S3 in jeder positiven Halbwelle entsprechend verkürzt bzw. verlängert. Dies kann auch durch mehrmaliges Öffnen und Schließen des Schalters S3 pro Halbwelle bewerkstelligt werden. Ist der Schalter S3 während der gesamten positiven Halbwelle geschlossen bzw. geöffnet, findet kein bzw. maximaler Leistungsausgleich statt. Unabhängig von der Ausgleichsrichtung ist der maximale Leistungsausgleich vom jeweiligen Verhältnis der Gleichspannungen UDC1, UDC2 zu dem Scheitelwert der Netzspannung UNETZ abhängig. Für die hier vorgesehenen Anwendungen, insbesondere Energiegewinnung und -einspeisung mittels in Reihe geschalteter Fotovoltaik- oder Brennstoffzellen-Generatoren, ist das mögliche Maß der Leistungskompensation ausreichend.If a lower or higher degree of power compensation is required, the entire opening duration of the switch element S3 is correspondingly shortened or lengthened in each positive half cycle. This can also be accomplished by repeatedly opening and closing the switch S3 per half-wave. If the switch S3 is closed or opened during the entire positive half-cycle, no or maximum power compensation takes place. Irrespective of the compensation direction , the maximum power compensation depends on the respective ratio of the DC voltages U DC1 , U DC2 to the peak value of the mains voltage U NETZ . For the applications provided here, in particular energy generation and feeding by means of series-connected photovoltaic or fuel cell generators, the possible measure of the power compensation is sufficient.
Ein
Leistungsausgleich von dem unteren Gleichspannungszweig
Die
erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
Es
soll zunächst
die positive Halbwelle der Netzspannung UNETZ unter
der Annahme betrachtet werden, dass sämtliche Schalter S1 bis S4
geöffnet sind.
Im Nulldurchgang reicht die Netzspannung UNETZ gegen
den Nullleiter
Sobald
die Netzspannung ausreichend groß ist, bleibt die Schaltereinheit
S2 geöffnet.
Statt dessen wird das Schaltele ment S4 in dem Weichenpfad
In
der negativen Halbwelle der Netzspannung UNETZ wird
analog das Schalterelement S3 statt S4 eingesetzt, wobei im Schließzustand
des Schalterelementes S3 die Drossel L aufgeladen wird und im Öffnungszustand
die Freilaufdiode D2 leitend ist, wodurch der Kondensator C2 aufgeladen
wird. Im Bereich des Nulldurchgangs wird auf die gegenüberliegende
Schaltereinheit S1 der Halbbrücke
In
jeder Halbwelle wird lediglich eine Schaltereinheit S1 bzw. S2 der
Brückenschaltung
Wie
Im
Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Modifikationen möglich. Bspw.
kann die Schaltungsanordnung
Die Dioden D3, D4 schützen den jeweiligen Halbleiter-Schalter S3, S4, können jedoch gegebenenfalls weggelassen werden. Dies insbesondere, wenn integrierte Halbleiter-Schalter mit Rückwärtssperrfähigkeit, bspw. selbstsperrende IGBT-Schalter, eingesetzt werden, sofern diese für hochfrequente Anwendungen geeignet sind.The Protect diodes D3, D4 the respective semiconductor switch S3, S4, can however, if necessary, be omitted. This particular, though integrated semiconductor switch with reverse blocking capability, eg self-locking IGBT switch, used if they are for high-frequency applications are suitable.
Für den ordnungsgemäßen Betrieb
muss die Spannung UDC1 bzw. UDC2 in
dem jeweiligen Gleichstromkreis größer als der Scheitelwert der
Netzspannung UNETZ sein.
Bei
der in
Die
in
Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den
Hinsichtlich
der genauen Anordnung und Ausgestaltung einzelner Komponenten der
Schaltkreise
Bei
der in
Eine
Schaltungsanordnung
Claims (18)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005024465A DE102005024465B4 (en) | 2005-05-24 | 2005-05-24 | Circuit arrangement and control method for a converter |
PCT/EP2006/004178 WO2007003241A1 (en) | 2005-05-24 | 2006-05-04 | Circuit arrangement and method for controlling a converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005024465A DE102005024465B4 (en) | 2005-05-24 | 2005-05-24 | Circuit arrangement and control method for a converter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102005024465A1 DE102005024465A1 (en) | 2006-11-30 |
DE102005024465B4 true DE102005024465B4 (en) | 2010-01-07 |
Family
ID=36972728
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102005024465A Expired - Fee Related DE102005024465B4 (en) | 2005-05-24 | 2005-05-24 | Circuit arrangement and control method for a converter |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102005024465B4 (en) |
WO (1) | WO2007003241A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010026778A1 (en) | 2010-07-09 | 2012-01-12 | Refu Elektronik Gmbh | Device for providing a DC input voltage for a Photovol taikkehrichter and photovoltaic system with this |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006010694B4 (en) * | 2006-03-08 | 2010-01-07 | Refu Elektronik Gmbh | Inverter circuit for extended input voltage range |
DE102007030577A1 (en) | 2007-06-29 | 2009-01-02 | Sma Solar Technology Ag | Inverter for feeding electrical energy into a power supply network |
DE102007038960A1 (en) | 2007-08-14 | 2009-02-26 | Sma Solar Technology Ag | inverter |
DE102007038959A1 (en) * | 2007-08-14 | 2009-02-26 | Sma Solar Technology Ag | inverter |
AT10919U1 (en) * | 2007-11-21 | 2009-12-15 | Siemens Ag Oesterreich | INVERTER CIRCUIT |
DE102010016138A1 (en) | 2010-03-25 | 2011-09-29 | Refu Elektronik Gmbh | Solar inverter for extended irradiation value range and operating method |
DE102011076553A1 (en) | 2011-05-26 | 2012-11-29 | Solarworld Ag | CONTROL OF THE DC FLOW OF A PHOTOVOLTAIC SYSTEM |
DE102011053013A1 (en) | 2011-08-26 | 2013-02-28 | Refusol Gmbh | Symmetrical device for balancing voltage division of serially-connected energy storage devices e.g. capacitors, has control unit that drives switch element of bypass circuit according to voltage requirement of energy storage device |
DE102011115728B4 (en) * | 2011-10-12 | 2022-11-17 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg | Method of operating an inverter and inverter circuit |
DE102016207941A1 (en) * | 2016-05-09 | 2017-11-09 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | A device for generating an alternating voltage, circuit arrangement for generating an AC output voltage, method for generating an AC output voltage, inverter for generating an AC voltage from a DC voltage, energy storage device for providing an AC voltage using a DC energy storage, three-phase inverter device, three-phase inverter circuit, and concept for generating a DC voltage |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1990001826A1 (en) * | 1988-08-08 | 1990-02-22 | Sundstrand Corporation | Pwm inverter control method and circuit |
DE3842985C2 (en) * | 1988-12-21 | 1993-06-17 | Asea Brown Boveri Ag, 6800 Mannheim, De | |
DE10221592A1 (en) * | 2002-05-15 | 2003-12-04 | Fraunhofer Ges Forschung | Current inverter for direct/alternating currents, has direct and alternating connections with an intermediate power store, a bridge circuit, rectifier diodes and a inductive choke |
DE10225020A1 (en) * | 2002-06-06 | 2003-12-24 | Sma Regelsysteme Gmbh | Circuit arrangement for converting direct to alternating current has power compensation so power or current fed to inverter in one direct voltage branch is equal to that drawn from other branch |
-
2005
- 2005-05-24 DE DE102005024465A patent/DE102005024465B4/en not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-05-04 WO PCT/EP2006/004178 patent/WO2007003241A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1990001826A1 (en) * | 1988-08-08 | 1990-02-22 | Sundstrand Corporation | Pwm inverter control method and circuit |
DE3842985C2 (en) * | 1988-12-21 | 1993-06-17 | Asea Brown Boveri Ag, 6800 Mannheim, De | |
DE10221592A1 (en) * | 2002-05-15 | 2003-12-04 | Fraunhofer Ges Forschung | Current inverter for direct/alternating currents, has direct and alternating connections with an intermediate power store, a bridge circuit, rectifier diodes and a inductive choke |
DE10225020A1 (en) * | 2002-06-06 | 2003-12-24 | Sma Regelsysteme Gmbh | Circuit arrangement for converting direct to alternating current has power compensation so power or current fed to inverter in one direct voltage branch is equal to that drawn from other branch |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010026778A1 (en) | 2010-07-09 | 2012-01-12 | Refu Elektronik Gmbh | Device for providing a DC input voltage for a Photovol taikkehrichter and photovoltaic system with this |
US8749092B2 (en) | 2010-07-09 | 2014-06-10 | Refu Elektronik Gmbh | Apparatus for providing an input DC voltage for a photovoltaic inverter and photovoltaic system including such apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102005024465A1 (en) | 2006-11-30 |
WO2007003241A1 (en) | 2007-01-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102006010694B4 (en) | Inverter circuit for extended input voltage range | |
EP2086102B1 (en) | Inverter for converting an electric direct current into an alternating current or an alternating voltage | |
EP2391522B1 (en) | Dc/dc converter and ac/dc converter | |
WO2007003241A1 (en) | Circuit arrangement and method for controlling a converter | |
EP2053732B1 (en) | Switch assembly and actuating method for an inverter with boost converter | |
DE102013212682B4 (en) | Energy storage device with DC power supply circuit and method for providing a DC voltage from an energy storage device | |
DE112015001920T5 (en) | Power source means | |
DE19724356C1 (en) | Power supply circuit for motor vehicle on-board network with three voltage levels | |
EP2769450B1 (en) | Network simulation in the secondary circuit of contactless power transmission | |
DE102010043556A1 (en) | Apparatus and method for commutating inductor currents using a matrix inverter | |
EP3014725A1 (en) | Energy storage device having a dc voltage supply circuit and method for providing a dc voltage from an energy storage device | |
DE102014219909A1 (en) | Charging circuit for an electrical energy storage, electric drive system and method for operating a charging circuit | |
DE102011051548A1 (en) | Operating procedure for an inverter and grid-fault-tolerant inverter | |
DE102012202867A1 (en) | Charging circuit for energy storage device for electrical propulsion system used for e.g. electric car, has choke transformer and switching element controller which receive direct current for charging energy storage modules | |
DE102011018357A1 (en) | DC converter | |
CH700030B1 (en) | Inverter-circuit arrangement for use in inverter system to couple photovoltaic- and fuel cell systems, has step-up converter circuit connected to intermediate circuit and direct current voltage side at input- and output sides, respectively | |
WO2020043689A1 (en) | Adapter device for bidirectional operation | |
DE102013211121A1 (en) | inverter | |
EP2584692A2 (en) | Inverter with asymmetric operation of the chokes | |
DE102012202856A1 (en) | Circuit for charging lithium ion battery of electrical propulsion system of e.g. electric car, has supply circuit coupled with input terminals of buck converter, and temporarily providing charging direct voltage for buck converter | |
DE10225020A1 (en) | Circuit arrangement for converting direct to alternating current has power compensation so power or current fed to inverter in one direct voltage branch is equal to that drawn from other branch | |
EP1766767B1 (en) | Method for operating an inverter, and arrangement for carrying out said method | |
DE102013212692A1 (en) | Energy storage device with DC power supply circuit | |
DE102014203404A1 (en) | Converter circuit and method of operating the same | |
DE102014012028A1 (en) | Device and a method for charging or discharging an electrical energy storage device with any operating voltages |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8365 | Fully valid after opposition proceedings | ||
R031 | Decision of examining division/federal patent court maintaining patent unamended now final |
Effective date: 20110311 |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENT- UND RECHTSANWALTSKANZLEI DAUB, DE Representative=s name: DAUB UND KOLLEGEN, DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: AEI POWER GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: HANTSCHEL, JOCHEN, DIPL.-ING. (FH), 72581 DETTINGEN, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENT- UND RECHTSANWALTSKANZLEI DAUB, DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |