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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Umrichter mit Blindleistungskompensation, wie etwa, jedoch nicht beschränkt auf, Umrichter des Typs, der für die Verwendung in einem Fahrzeug geeignet ist, um Batterieladen aus einem Energieversorgungsnetz zu ermöglichen.
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Hintergrund
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Blindleistungskompensation (PFC) bezeichnet ein Verhältnis der Aufnahme von Wirkleistung zu der von Scheinleistung und zeigt sich typischerweise in einem Wert zwischen 0 und 1. Blindleistungskompensation kann benutzt werden, um Maximieren der aus einem Wechselstromnetz oder einer anderen Wechselstromquelle gezogenen Wirkleistung zum Versorgen einer Last zu ermöglichen, indem der Wechselstrom so gesteuert wird, dass er sich so eng wie möglich der Form und Phase der entsprechenden Wechselspannung angleicht. Die Last nimmt Leistung effektiver auf, wenn der Wechselstrom und die Wechselspannung enger einander angeglichen sind, d. h. je näher der Blindleistungskompensations-Wert bei 1 liegt.
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Zusammenfassung
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Ein nicht einschränkender Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf einen Wirkungsgrad-optimierten Umrichter mit Blindleistungskompensation (PFC) für zwei Spannungen. Der Umrichter kann enthalten: einen Gleichrichter-Schaltkreis, der betreibbar ist, einen Wechselspannungseingang zu einem ersten Gleichspannungsausgang gleichzurichten; einen Anhebungsschaltkreis, der betreibbar ist, den ersten Gleichspannungsausgang auf einen aus einem zweiten Gleichspannungsausgang und einem dritten Gleichspannungsausgang zu heben; und eine Steuervorrichtung, die betreibbar ist, den Anhebungsschaltkreis zu steuern, den einen aus dem zweiten Gleichspannungsausgang und dem dritten Gleichspannungsausgang mit Blindleistungskompensation auszugeben, wobei die Steuervorrichtung den Anhebungsschaltkreis ansteuert, den zweiten Gleichspannungsausgang auszugeben, wenn der Wechselspannungseingang geringer als ein Schwellwert ist, und den dritten Gleichspannungsausgang auszugeben, wenn der Wechselspannungseingang höher als der oder gleich dem Schwellwert ist.
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Die Steuervorrichtung kann die Blindleistungskompensation des Anhebungsschaltkreises zumindest zum Teil als Funktion einer Spannung steuern, die an einem Ausgangsknoten des Anhebungsschaltkreises erfasst ist.
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Die Steuervorrichtung kann die am Ausgangsknoten erfasste Spannung mit der Steuerung eines Spannungsteilerschaltkreises manipulieren, der mit dem Ausgangsknoten verbunden ist.
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Die Steuervorrichtung kann den Spannungsteilerschaltkreis auf einen ersten Widerstandswert einstellen, falls der Wechselspannungseingang geringer als der Schwellwert ist, und einen zweiten Widerstandswert, falls der Wechselspannungseingang größer als der oder gleich dem Schwellwert ist.
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Der Spannungsteilerschaltkreis kann einen ersten Schalter enthalten, der in Reihe zwischen dem Ausgangsknoten und einem ersten Widerstand verbunden ist, wobei die Steuervorrichtung den ersten Schalter schließt, um den Spannungsteilerschaltkreis auf den ersten Widerstandswert einzustellen, und den ersten Schalter öffnet, um den Spannungsteilerschaltkreis auf den zweiten Widerstandswert einzustellen.
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Der Anhebungsschaltkreis kann als ein Aufwärts-Umrichter eingerichtet sein mit: einer Reihenschaltung aus Drossel, Diode und Kondensator; einem zweiten und einem dritten Widerstand, die parallel zu dem Kondensator geschaltet sind; einem zweiten Schalter, der zwischen der Drossel und der Diode und parallel zu dem Kondensator geschaltet ist, wobei der zweite Schalter durch die Steuervorrichtung gesteuert wird, Schalten durchzuführen, das erforderlich ist, um den zweiten und den dritten Gleichspannungsausgang mit Blindleistungskompensation zu erzeugen; und wobei der erste Schalter den ersten Widerstand parallel zu dem dritten Widerstand verbindet.
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Der Gleichrichterschaltkreis kann ein Brückengleichrichter sein, der aus vier Dioden besteht, die mit einem Anschlussstecker verbunden sind, der von einem Kabelsatz benutzt wird, der mit einem Energieversorgungsnetz verbindet, um den Wechselspannungseingang zu empfangen, und wobei jedes aus Steuervorrichtung, Gleichrichter und Anhebungsschaltkreis innerhalb eines in einem Fahrzeug befestigten Gehäuses enthalten ist.
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Ein nicht einschränkender Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein System zum Umrichten für zwei Spannungen, umfassend: einen Anhebungsschaltkreis, der betreibbar ist, einen ersten Gleichspannungseingang zu einem aus einem zweiten Gleichspannungsausgang und einem dritten Gleichspannungsausgang umzuwandeln; einen Spannungsstufungsschaltkreis, der mit dem Anhebungsschaltkreis verbunden ist und betreibbar ist, einen Blindleistungskompensations-(PFC-)Sollwert zur Verwendung beim Steuern des Anhebungsschaltkreises einzustellen, wobei der Spannungsstufungsschaltkreis zu einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand betreibbar ist, wobei der erste Zustand den Blindleistungskompensations-Sollwert auf einen ersten Wert einstellt und der zweite Zustand den Blindleistungskompensations-Sollwert auf einen zweiten Wert einstellt; und eine Steuervorrichtung, die betreibbar ist, den Anhebungsschaltkreis zu steuern, den einen aus dem zweiten Gleichspannungsausgang und dem dritten Gleichspannungsausgang mit Blindleistungskompensation auszugeben, die zumindest zum Teil auf Grundlage des Blindleistungskompensations-Sollwerts verwaltet wird, wobei die Steuervorrichtung den Blindleistungskompensations-Sollwert auf den ersten Wert einstellt, wenn der zweite Gleichspannungsausgang gewünscht ist, und den zweiten Wert, wenn der dritte Gleichspannungsausgang gewünscht ist.
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Der erste Gleichspannungseingang ergibt sich aus der Umrichtung eines Wechselspannungseingangs, wobei die Steuervorrichtung den Blindleistungskompensations-Sollwert auf den ersten Wert einstellt, falls der Wechselspannungseingang geringer als ein Schwellwert ist, und den zweiten Wert, falls der Wechselspannungseingang größer als der oder gleich dem Schwellwert ist.
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Das System kann einen Gleichrichter enthalten, der betreibbar ist, die Umrichtung des Wechselspannungseingangs zu dem ersten Gleichspannungsausgang durchzuführen.
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Die Steuervorrichtung kann fortlaufend auf Grundlage des Wechselspannungseingangs und des Blindleistungskompensations-Sollwerts ein Tastverhältnis eines Signals einstellen, das benutzt wird, den Anhebungsschaltkreis zu steuern.
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Das System kann einen ersten Schalter enthalten, der als Reaktion auf ein Signal von der Steuervorrichtung zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung betreibbar ist, wobei die offene Stellung einen ersten Widerstand mit dem Spannungsstufungsschaltkreis verbindet und die geschlossene Stellung den Widerstand von dem Spannungsstufungsschaltkreis trennt, wobei der Spannungsstufungsschaltkreis den ersten Zustand aufweist, wenn sich der Schalter in der geschlossenen Stellung befindet, und den zweiten Zustand, wenn sich der Schalter in der offenen Stellung befindet.
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Der Anhebungsschaltkreis kann als ein Aufwärts-Umrichter eingerichtet sein mit: einer Reihenschaltung aus Drossel, Diode und Kondensator; einem zweiten und einem dritten Widerstand, die parallel zu dem Kondensator geschaltet sind; einem zweiten Schalter, der zwischen der Drossel und der Diode und parallel zu dem Kondensator geschaltet ist, wobei der zweite Schalter durch die Steuervorrichtung gesteuert wird, Schalten durchzuführen, das erforderlich ist, um den zweiten und den dritten Gleichspannungsausgang mit Blindleistungskompensation zu erzeugen; und wobei der erste Schalter den ersten Widerstand parallel zu dem dritten Widerstand verbindet.
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Die Steuervorrichtung kann ein Tastverhältnis des zweiten Schalters auf Grundlage eines Wechselspannungseingangs, aus dem der erste Gleichspannungseingang erzeugt wird, und des Blindleistungskompensations-Sollwerts einstellen.
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Ein nicht einschränkender Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines Umrichtsystems mit zwei Spannungen mit einem Anhebungsschaltkreis und einem Spannungsstufungsschaltkreis, wobei der Anhebungsschaltkreis betreibbar ist, einen ersten Gleichspannungseingang zu einem aus einem zweiten Gleichspannungsausgang und einem dritten Gleichspannungsausgang umzuwandeln und der Spannungsstufungsschaltkreis zu einem ersten Zustand zum Einstellen eines ersten Spannungsstufenwerts und einem zweiten Zustand zum Einstellen eines zweiten Spannungsstufenwerts betreibbar ist, wobei das Verfahren umfasst: Einstellen der Spannungsstufe auf den ersten Wert, wenn der zweite Gleichspannungsausgang gewünscht ist, und den zweiten Wert, wenn der dritte Gleichspannungsausgang gewünscht ist; und Steuern des Anhebungsschaltkreises, den einen aus dem zweiten Gleichspannungsausgang und dem dritten Gleichspannungsausgang mit Blindleistungskompensation auszugeben, die zumindest zum Teil auf Grundlage der eingestellten Spannungsstufe verwaltet wird.
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Das Verfahren kann weiter Einstellen der Spannungsstufe auf Grundlage eines Wechselspannungseingangs enthalten, der zu dem ersten Gleichspannungseingang umgerichtet wird.
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Das Verfahren kann weiter auf Grundlage des Wechselspannungseingangs und der Spannungsstufe Einstellen eines Tastverhältnisses eines Signals enthalten, das benutzt wird, den Anhebungsschaltkreis zu steuern.
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Das Verfahren kann weiter das Einstellen der Spannungsstufe durch Ausgeben eines Signals enthalten, um einen Schalter entweder zu öffnen oder zu schließen, der benutzt wird, um ein Widerstandselement mit dem Spannungsstufungsschaltkreis zu verbinden, wobei das Verbinden des Widerstandselements steuert, ob sich der Spannungsstufungsschaltkreis in dem ersten Zustand oder dem zweiten Zustand befindet.
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Das Verfahren kann weiter enthalten: Schließen des Schalters, wenn ein zu dem ersten Gleichspannungseingang gleichgerichteter Wechselspannungseingang geringer als ein Schwellwert ist.
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Das Verfahren kann weiter enthalten: Öffnen des Schalters, wenn ein zu dem ersten Gleichspannungseingang gleichgerichteter Wechselspannungseingang geringer als der Schwellwert ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die vorliegende Erfindung ist in Besonderheit in den angefügten Ansprüchen dargelegt. Jedoch werden andere Merkmale der vorliegenden Erfindung besser offensichtlich, und die vorliegende Erfindung wird am besten verstanden durch Bezug auf die folgende genaue Beschreibung in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung, in der:
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1 ein Wirkungsgrad-optimiertes Umrichtersystem mit Blindleistungskompensation (PFC) für zwei Spannungen gemäß einem nicht einschränkenden Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 einen Blindleistungskompensations-Schaltkreis darstellt, der durch einen nicht einschränkenden Aspekt der vorliegenden Erfindung betrachtet ist, um Blindleistungskompensation für zwei Spannungen zu ermöglichen; und
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3 ein Flussdiagramm für ein Verfahren des Umrichtens für zwei Spannungen mit Blindleistungskompensation gemäß einem nicht einschränkenden Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Genaue Beschreibung
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Wie erforderlich, sind hierin genaue Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; jedoch sollte verstanden werden, dass die offenbarten Ausführungsformen nur beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein kann. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Einzelheiten besonderer Bestandteile zu zeigen. Daher sind besondere hier offenbarte Aufbau- und Funktionseinzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern nur als repräsentative Grundlage zum Lehren eines Fachmanns, die vorliegende Erfindung verschiedentlich zu verwenden.
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1 stellt ein Wirkungsgrad-optimiertes Umrichtersystem 10 mit Blindleistungskompensation (PFC) für zwei Spannungen gemäß einem nicht einschränkenden Aspekt der vorliegenden Erfindung dar. Das System 10 ist bezüglich dessen beschrieben, dass es eine Einheit zum Fahrzeugeinbau mit einem in einem Fahrzeug befestigten Gehäuse (nicht gezeigt) und einer Anschlusssteckerverbindung (nicht gezeigt) aufweist, die geeignet ist, im Betrieb mit einem Energieversorgungsnetz 12 mittels eines Kabelsatzes oder einer geeigneten Verbindung 14 zu verbinden, um das Laden einer Batterie hoher Spannung oder anderen Last, die in einem Elektro- oder Hybridelektrofahrzeug enthalten ist, mit Gleichstromenergie zu ermöglichen, die aus Wechselstromenergie 12 erzeugt ist, die vom Energieversorgungsnetz geliefert wird. Es ist jedoch nicht beabsichtigt, dass diese beispielhafte Darstellung den Umfang der vorliegenden Erfindung unnötig einschränkt, da die vorliegende Erfindung ihre Verwendung vollauf in anderen Nicht-Fahrzeug- oder Nicht-Automobil-Umgebungen betrachtet, wo es wünschenswert sein kann, Blindleistungskompensation für lineare oder nichtlineare Lasten zu unterstützen, um den Wirkungsgrad zu maximieren, bei dem gelieferte Energie verbraucht wird.
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Es ist gezeigt, dass die am Anschlussstecker 14 empfangene Wechselstromenergie mit einem Gleichrichterschaltkreis 16 gleichgerichtet wird. Der Gleichrichterschaltkreis 16 kann eine aus vier Dioden bestehende Diodenbrücke oder ein beliebiger anderer geeigneter Wechselstrom/Gleichstromwandler sein. Der Gleichspannungsausgang des Gleichrichters 16 ist als Gleichspannungseingang für einen Blindleistungskompensations-Schaltkreis 18 gezeigt, der zu beispielhaften und nicht einschränkenden Zwecken als Anhebungsschaltkreis beschriftet und beschrieben ist, da ein Aspekt der vorliegenden Erfindung das Anheben des Gleichspannungsausgangs des Gleichrichters 16 zum Unterstützen des Betriebs bei hoher Spannung betrachtet; jedoch betrachtet die vorliegende Erfindung vollauf andere Anordnungen zum Vorsehen von Blindleistungskompensation anstelle eines Anhebungsschaltkreises 18, wie etwa Abwärtswandler-, Abwärts/Aufwärtswandler-, SEPIC- oder beliebige andere Gleichspannungsschaltungs-Topologie. Ein Glättungskondensator oder eine Kondensatorbatterie 20 kann eingefügt sein, um den Gleichspannungsausgang des Blindleistungskompensations-Schaltkreises 18 zu glätten, bevor ein Gleichspannungswandler 24 die Gleichspannungssignale schließlich zum Ausgeben auf die gewünschte Last behandelt. Der Glättungskondensator 20 kann nützlich sein beim Glätten des Ausgangs des Blindleistungskompensations-Schaltkreises 18, und der Gleichspannungswandler 24 kann nützlich sein beim Isolieren der Last und/oder anderweitigen weiteren Verarbeiten und Steuern des Ausgangs auf die Last, was sogar das Umwandeln des empfangenen Gleichspannungssignals in ein Wechselspannungssignal einschließen kann.
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Das zum Unterstützen des Betriebs des Systems 10 notwendige Steuern kann mit einer Steuervorrichtung 26 vorgesehen sein. Die Steuervorrichtung 26 kann eingerichtet sein, das am Gleichrichter 16 empfangene Wechselspannungssignal zu messen oder eine Messung davon zu empfangen und den Blindleistungskompensations-Schaltkreis 18 als Funktion davon zu steuern, wie etwa das Schalten und/oder andere Vorgänge zu steuern, die vom Anhebungsschaltkreis 18 oder anderen Schaltkreis benötigt sind, der benutzt wird, um den Gleichspannungsausgang des Gleichrichters 16 zu verarbeiten. Die Steuervorrichtung 26 kann auch eingerichtet sein, eine an einem Messknoten 28 (siehe 2) des Blindleistungskompensations-Schaltkreises 18 gemessene Spannung als Rückkopplung zur Verwendung beim Steuern der Blindleistungskompensation und/oder des Anhebens zu benutzen, die durch den Blindleistungskompensations-Schaltkreis 18 vorgesehen sind. Diese Spannungsmessung kann, zumindest bezüglich ihrer Verwendung beim Ermöglichen der Blindleistungskompensation, als Spannungsstufen- oder Blindleistungskompensations-Sollwert bezeichnet werden, indem die Steuervorrichtung 26 eingerichtet sein kann, die Blindleistungskompensations-Vorgänge einzustellen, die benutzt werden, um das Ausrichten des Wechselstroms zur Wechselspannung als Funktion des Blindleistungskompensations-Sollwerts zu ermöglichen.
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Ein nicht einschränkender Aspekt der vorliegenden Erfindung betrachtet Steuern des durch die Steuervorrichtung 26 benutzten Blindleistungskompensations-Sollwerts zum Ermöglichen von Blindleistungskompensation für zwei Spannungen, d. h. Unterstützen der Blindleistungskompensation, während das System 10 bei zwei verschiedenen Spannungspegeln ausgibt. Diese Fähigkeit kann nützlich sein, um das System zu befähigen, den Wirkungsgrad bei zwei oder mehr Spannungspegeln zu maximieren. (Z. B. kann ein spezieller Sollwert für jeden gewünschten Spannungspegel erzeugt werden.)
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Ein nicht einschränkender Aspekt der vorliegenden Erfindung betrachtet, dass vom System 10 gefordert ist, Betrieb für Wechselspannungseingänge zwischen 265 VAC und 305 VAC zu unterstützen, obwohl diese Werte je nach dem speziellen Einsatz des Systems 10 variieren können. Denn die Steuervorrichtung 26 kann es erforderlich machen, dass der Blindleistungskompensations-Sollwert auf einen Spannungspegel eingestellt wird, der zum höchsten unterstützten Wechselspannungseingang gehört, d. h. 305 VAC. Bei Fehlen der durch die vorliegende Erfindung betrachteten Blindleistungskompensations-Sollwert-Manipulation wäre die Blindleistungskompensation bei niedrigeren Spannungspegeln weniger effizient, wenn sie gemäß dem 305-VAC-Sollwert (455 VDC) gesteuert würde, was unerwünscht ist, insbesondere bei eher typischen oder normalen Betriebsbedingungen, d. h. unter 265 VAC.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht, dass ein Blindleistungskompensations-Sollwert (400 VDC) während normaler Betriebsbedingungen von unter 265 VAC erzeugt wird, und ein weiterer, anderer Sollwert (455 VDC) beim Betrieb bei höheren Betriebsbedingungen von 265 VAC bis 305 VAC erzeugt wird. Dies ermöglicht der vorliegenden Erfindung, Blindleistungskompensation für zwei Spannungen zu ermöglichen und dabei den Wirkungsgrad unter beiden Betriebsbedingungen zu maximieren. 2 stellt einen Blindleistungskompensations-Schaltkreis 18 dar, der durch einen nicht einschränkenden Aspekt der vorliegenden Erfindung betrachtet ist, um Blindleistungskompensation für zwei Spannungen zu ermöglichen. Der Schaltkreis 18 ist bezüglich der beispielhaften Anhebe-Konfiguration und ohne zu beabsichtigen gezeigt, den Umfang und die Betrachtung der vorliegenden Erfindung unnötig einzuschränken.
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Der Blindleistungskompensations-Schaltkreis 18 kann aus einem Anhebe-Teil 30 und einem Spannungsteiler oder Spannungsstufungsschaltkreis 32 bestehen. Der Blindleistungskompensations-Schaltkreis 18 kann eine Drossel 34, eine Diode 36 und einen Kondensator 38 in Reihenschaltung, einen ersten und einen zweiten Widerstand 40, 42 in Parallelschaltung zum Kondensator 38 sowie einen, zwischen der Drossel 34 und der Diode 36 und parallel zum Kondensator 38 geschalteten ersten Schalter 44 enthalten. Die Steuervorrichtung 26 kann betreibbar sein, den ersten Schalter 44 anzusteuern, Schalten durchzuführen, das zum Erzeugen des Gleichspannungsausgangs mit Blindleistungskompensation zu erzeugen. Die Steuervorrichtung 26 kann sich auf eine an einem Ausgangsknoten 50 (siehe 1) erfasste Spannung stützen, um die Schaltvorgänge und die Blindleistungskompensation zu steuern, die mit dem Spannungsteilerschaltkreis 32 eingestellt werden kann.
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Der Spannungsteilerschaltkreis 32 ist als Widerstandsanordnung gezeigt, bei der ein erster, ein zweiter und ein dritter Widerstand 40, 42, 54 zu einer Teileranordnung angeordnet sind, in der ein zweiter Schalter 56 das durch den ersten und den zweiten Widerstand 40, 42 eingestellte Teilerverhältnis mit dem steuerbaren Verbinden des dritten Widerstands 54 steuert. Die Steuervorrichtung 26 kann das Öffnen und Schließen des zweiten Schalters 56 steuern, um die am Messknoten 28 erfasste Spannung zu variieren, d. h. den Blindleistungskompensations-Sollwert, um die Blindleistungskompensation gemäß den gewünschten Betriebsbedingungen anzupassen.
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Ein nicht einschränkender Aspekt der vorliegenden Erfindung betrachtet, dass die Steuervorrichtung 26 die Eingangswechselspannung zum Gleichrichter 16 misst oder anderweitig bestimmt und die Betätigung des Schalters 56 als Funktion davon steuert, d. h. Schließen des Schalters 56, um einen Blindleistungskompensations-Sollwert für niedrigere Spannung (z. B. 400 VDC, um einen Eingang von unter 265 VAC zu unterstützen) zu erzeugen und Öffnen des Schalters, um einen Blindleistungskompensations-Sollwert für höhere Spannung (z. B. 430 VDC, um einen Eingang von 265 VAC bis 305 VAC zu unterstützen) zu erzeugen. Während die Widerstandsanordnung 32 zu beispielhaften Zwecken gezeigt ist, betrachtet die vorliegende Erfindung vollauf die Verwendung anderer Anordnungen und von Anordnungen nicht aus Widerständen, die geeignet sind, den Blindleistungskompensations-Sollwert als Funktion eines Signals zu verändern, das von der Steuervorrichtung 26 empfangen wurde oder anderweitig das Verändern signalisiert, abhängig von einer oder mehreren Betriebsbedingungen, wie etwa dem oben beschriebenen Wechselspannungseingang.
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3 stellt ein Flussdiagramm 60 für ein Verfahren des Umrichtens für zwei Spannungen mit Blindleistungskompensation gemäß einem nicht einschränkenden Aspekt der vorliegenden Erfindung dar. Das Verfahren und/oder die dazu gehörenden Prozesse können mit Anweisungen oder anderen Arbeitsgängen ausgeführt werden, die durch einen Prozessor umgesetzt werden, wie etwa einem in der Steuervorrichtung 26, der gemäß Anweisungen oder Programmcode ausführt, die auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sind. Das Verfahren betrachtet, dass die Steuervorrichtung 26 den aktuellen Wechselspannungseingang 50 zum System 10 (siehe Block 62) möglichst im Wesentlichen gleichzeitig mit der aktuellen Gleichspannung 28 am Ausgangsknoten (siehe Block 64) zur Verwendung beim Einstellen eines Tastverhältnisses für den ersten Schalter (siehe Block 66) verarbeitet, das dann dazu führt, dass der Blindleistungskompensations-Schaltkreis 18 in Block 68 eine aus einer zweiten Gleichspannung (400 VDC) oder einem dritten Gleichspannungsausgang (455 VDC) vorsieht. Parallel dazu kann die Steuervorrichtung 26 auch den zweiten Schalter 56 (siehe Block 70) zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand schalten, abhängig davon, ob die Wechselspannung oberhalb eines dem unteren Blindleistungskompensations-Sollwert entsprechenden Schwellwerts liegt, d. h. der Schalter wird geöffnet, wenn der größere Blindleistungskompensations-Sollwert benötigt wird, weil die Eingangswechselspannung größer als 265 VAC ist.
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Wie oben belegt, betrachtet ein nicht einschränkender Aspekt der vorliegenden Erfindung Blindleistungskompensation zum Maximieren von aus einem Wechselspannungsnetz aufzunehmender Wirkleistung, indem gesteuert wird, dass ein Eingangs-Wechselstrom ungefähr dieselbe Kurvenform und Phase aufweist wie die Wechselspannung. Die betrachtete Schaltkreistopologie kann ein Aufwärts-Umrichter sein, obwohl andere Umrichter und Schaltkreise benutzt werden können. Bei Aufwärts-Umrichtern muss die Ausgangsspannung unbedingt größer als die Eingangsspannung sein, was erfordert, dass die Blindleistungskompensations-Ausgangsspannung auf 400 VDC eingestellt wird, wenn aus Wechselspannungen bis zu 265 VAC betrieben wird (was einer Spitzenspannung von 375 VDC 265·sqrt(2) entspricht). Nachfolgende Umrichterstufen können ausgeführt sein, um einen isolierten, gesteuerten Ausgang vorzusehen. Um einen breiteren Eingangsbereich zu unterstützen, zum Beispiel 305 VAC, beträgt die Spitzenspannung 430 VDC, was mehr als den normalen Blindleistungskompensations-Sollwert von 400 VDC erfordert. Statt die Blindleistungskompensation dauernd auf 450 VDC einzustellen, um für den gelegentlichen Gebrauch eines Eingangs von 305 VAC ausgelegt zu sein, und zu verursachen, dass der Wirkungsgrad der Vorrichtung aufgrund der Schaltverluste des Leistungsbauteils bei der höheren Systemspannung leidet, sieht diese Erfindung einen nominellen Blindleistungskompensations-Sollwert von 400 VDC vor, der für den Betrieb mit Wechselspannungen bis zu 265 VAC optimiert ist, und einen weiteren Modus, der den Blindleistungskompensations-Sollwert zur Verwendung bei Eingangswechselspannungen zwischen 265 und 305 VAC auf 455 VAC schaltet. Dies geschieht durch Ändern der Spannungsstufung bei den Wechsel- und Gleichspannungsmessungen, die durch die Blindleistungskompensations-Steuervorrichtung benutzt werden.
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Die Vorteile dieser Erfindung können zumindest in einigen Aspekten umfassen: breiteren Eingangsspannungsbereich, verbesserten Wirkungsgrad gegenüber Systemen mit einfachem Blindleistungskompensations-Sollwert, einfache und robuste Ausführung des Sollwert-Umschaltens über eine Mosfet-Transistor/Widerstandskombination.
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Während oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in der Beschreibung benutzten Worte Worte der Beschreibung statt der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Außerdem können die Merkmale verschiedener Umsetzungsausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
