EP3871306A1 - Filtervorrichtung für ein energienetz, verwendung einer drosselanordnung und verfahren zum betrieb einer filtervorrichtung - Google Patents

Filtervorrichtung für ein energienetz, verwendung einer drosselanordnung und verfahren zum betrieb einer filtervorrichtung

Info

Publication number
EP3871306A1
EP3871306A1 EP19794524.9A EP19794524A EP3871306A1 EP 3871306 A1 EP3871306 A1 EP 3871306A1 EP 19794524 A EP19794524 A EP 19794524A EP 3871306 A1 EP3871306 A1 EP 3871306A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
filter device
inductive component
inductive
capacitive
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.)
Withdrawn
Application number
EP19794524.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias JACOBI
Christian Kähler
Manuel SOJER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Scheubeck GmbH and Co
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Reinhausen GmbH, Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG filed Critical Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Publication of EP3871306A1 publication Critical patent/EP3871306A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H02M1/126—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output using passive filters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/42—Networks for transforming balanced signals into unbalanced signals and vice versa, e.g. baluns
    • H03H7/425—Balance-balance networks
    • H03H7/427—Common-mode filters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics

Definitions

  • the invention relates to a filter device for an energy network, a use of a throttle arrangement for adapting a resonance frequency of a filter circuit, and a method for operating such a filter device.
  • the resonance frequency of the filter device it may be necessary or advantageous to change the resonance frequency of the filter device, for example in order to avoid overloading the filter device.
  • An interruption of the filtering due to such a change in the resonance frequency is however not acceptable.
  • there are potentials in the switching elements in particular in the case of medium-voltage or high-voltage networks, which are in the order of magnitude of the mains voltage, that is to say we at least in the order of 1 kV or more kV up to several 10 kV. Accordingly, very high demands must be placed on the switching elements, which results in correspondingly high development and component costs, for example for on-load tap changers for uninterrupted switching between winding taps of an adjustable choke coil or other switching elements designed for high voltage.
  • a filter device for an energy network has a capacitive component, a first inductive component and a second inductive component which can be connected in series with the capacitive component and the first inductive component.
  • the capacitive component is arranged between the first inductive component and the second inductive component.
  • the filter device also has a connection in order to connect the filter device to the energy network.
  • the first inductive component is arranged between the connection and the capacitive component.
  • the filter device also includes a switching device which is set up to bridge the second inductive component and / or to cancel a bridging of the inductive component in order to adapt a resonance frequency of the filter device.
  • switching elements For the switching device for bridging the second inductive component, this has the consequence that the switching elements only have to have a significantly lower dielectric strength than the mains voltage in relation to the reference potential. Thus, even with filter devices for medium or high voltage networks, switching elements can be sufficient, which are designed for low voltage, for voltages below 1 kV.
  • the inductive components can be designed simply, for example as choke coils with a fixed number of turns instead of more complex and costly controlled chokes.
  • the energy network is a medium-voltage network or a high-voltage network.
  • the energy network is operated with a network voltage of 1 kV, in particular AC voltage, or higher.
  • the at least one switching element of the switching device contains a switching element designed for low voltage, in particular an overload or motor protection switch and / or an overload or motor protection relay and / or an overload relay.
  • Connection are used to denote circuit sections between the corresponding components, not a specific component or the like.
  • the connections can therefore be formed by an electrical conductor or also contain other electrical components.
  • the switching device is set up to short-circuit a first connection terminal of the second inductive component with a second connection terminal of the second inductive component in order to adapt the resonance frequency.
  • the second inductive component is bridged and effectively removed from the series connection. This changes the entire inductance of the filter device and adjusts its resonance frequency accordingly.
  • low-voltage switching elements such as relays, overload switches or the like can be used.
  • the first inductive component contains a first choke coil and the second inductive component contains a second choke coil.
  • the first and the second choke coil do not have a common core.
  • the first and the second coil are designed as air coils or each have their own separate core, wherein the cores can be magnetic or non-magnetic.
  • the resonance frequency is adjusted for frequency detuning. This means that the resonance frequency is adjusted so that a predetermined tuning frequency does not coincide with the resonance frequency or is too close to the resonance frequency.
  • the tuning frequency is the frequency or a frequency range that is primarily to be damped by the filter device.
  • the total number of inductive components which can be connected in series can be greater than three in various embodiments in order to increase the number of discrete stages.
  • an inductance of the second inductive component is different from an inductance of the third inductive component.
  • an inductance of the first inductive component is larger, in particular at least five times larger, for example at least ten times larger, for example approximately twenty times larger than the inductance of the second inductive component.
  • the highest voltage drop for example several kV, occurs across the first inductive component.
  • there is a slight less voltage for example in the range of several 100 V. If there is only a small voltage difference between different strings of the filter device and only a small voltage difference compared to a reference or earth potential at the connection terminals of the respective second inductive components.
  • the high inductance of the first inductive component ensures high damping of an inrush or fault current, so that the capacitive components of the filter device are protected.
  • a choke arrangement for adapting a resonance frequency of a filter circuit for an energy network.
  • the filter circuit contains a capacitive component, a first inductive component and a connection by means of which the filter circuit can be connected to the energy network.
  • the throttle arrangement contains at least one second inductive component.
  • the at least one second inductive component is connected to the filter circuit in such a way that the capacitive component is arranged between the first and the second inductive component.
  • the second inductive component can be bridged to adjust the resonance frequency.
  • the throttle arrangement contains a switching device which is set up to bridge the second inductive component and / or to cancel a bridge of the second inductive component in order to adapt the resonance frequency.
  • a method for operating a filter device is also specified.
  • the filter device is a filter device according to the improved concept.
  • the method includes bridging the second inductive component in order to adapt a resonance frequency of the filter device.
  • the method includes detecting at least one operating variable of the filter device or the energy network and adapting the resonance frequency as a function of the at least one recorded operating variable.
  • Figure 1 is an illustration of an exemplary embodiment of a filter device according to the improved concept.
  • Figure 2 is a representation of another exemplary embodiment of a filter device according to the improved concept.
  • the filter device contains a strand for each phase.
  • a first phase contains a series connection with a connection, a first inductor LI, a capacitor C and a second inductor L2, which are arranged in the order mentioned.
  • the first line can be connected to the first phase PI via the connection.
  • the filter device can have further inductive components connected in series with the second inductive component L2 in each strand.
  • the possibility of further inductive components is shown schematically by dotted lines in the strands.
  • the nth inductive components Ln, Ln ', Ln' 'and any inductive components represented by the dotted lines are optional.
  • the filter device contains a measuring device M, which can detect at least one operating variable of the filter device, for example a filter current, a filter voltage, a filter power and / or a filter temperature, and is in communication with the switching device SV.
  • a measuring device M which can detect at least one operating variable of the filter device, for example a filter current, a filter voltage, a filter power and / or a filter temperature, and is in communication with the switching device SV.
  • the operation of the filter device is primarily explained using the example of the first strand, that is to say the strand that can be connected to the first phase PI.
  • the main switching elements Sl, Sl ', Sl' ' are actuated simultaneously
  • the switching elements S2 are actuated simultaneously
  • the switching elements Sn are actuated simultaneously.
  • the second and nth inductive components and the associated switching elements S2, Sn are analogously to embodiments which contain further inductive components or the nth inductive components Ln, Ln ',
  • a total inductance of the first strand corresponds to the inductance of the first inductive component LI and the resonance frequency, at least approximately, of the tuning frequency.
  • the switching device SV can open the switching elements S2 and close or keep the switching elements Sn closed. This effectively shifts the star point between the second and nth inductive components L2, Ln. No current still flows through the nth inductive component Ln, since it bridges remains while the bridging of the second inductive component L2 is released.
  • the total inductance of the first strand is now given by the sum of the inductances of the first and second inductive components LI, L2. This lowers the resonance frequency compared to the previous case.
  • Switch device SV additionally open the switching means Sn.
  • the total inductance of the first strand is then given by the sum of the inductances of the first, the second and the nth inductive components LI, L2, Ln.
  • the inductive components LI, L2, Ln can be dimensioned such that the total inductance of the first strand when switching elements S2, Sn are open, that is to say the sum of the inductances of the first, second and nth inductive components LI, L2, Ln, the tuning frequency speaks ent or approximately corresponds.
  • the switching elements S2 and Sn are both open.
  • the detuning of the filter circuit can then be achieved in the opposite manner to that described above, namely by closing the switching elements Sn and opening or remaining the switching elements S2.
  • the switching elements S2 can then additionally be closed for further detuning.
  • the second and the nth inductive components can be bridged independently of one another. If the inductances of the second and the nth inductive components are not the same size, this results in a larger number of adjustable total inductances. While three electrically different circuits are possible according to FIG. 1 (1.: L2 and Ln bridged, 2.: Ln bridged and L2 not bridged, 3.: L2 and Ln not bridged), a fourth circuit is possible according to FIG. 2 (4th : L2 bridged and Ln not bridged). The same applies to additional inductive components.
  • Alternative embodiments result from the filter device of FIG. 2 if the star point SP is not connected directly to the nth switching elements.
  • the second inductive component L2 can be bridged as described with reference to FIG. 2, while the nth inductive component can be bridged as described with reference to FIG. 1.
  • the arrival The number of possible interconnections remains unchanged with respect to the filter device from FIG. 2.
  • such embodiments can also be used for single-phase energy networks.
  • the requirements for the switching elements for detuning the resonance frequency are lower than with other concepts. This is essentially achieved by dividing the inductive components into the first inductive component on the network side to form the capacitive component and the second inductive component at the star point. Particularly for filter devices for medium or high voltage networks, significant savings can be achieved by using low voltage switching elements. Furthermore, the improved concept allows existing filter circuits to be retrofitted with a throttle arrangement in order to obtain a filter device according to the improved concept.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Filters And Equalizers (AREA)

Abstract

Eine Filtervorrichtung weist eine kapazitive Komponente (C), eine erste induktive Komponente (L1) und eine mit der kapazitiven Komponente (C) und der ersten induktiven Komponente (L1) in Reihe schaltbare zweite induktive Komponente (L2) auf. Die kapazitive Komponente (C) ist dabei zwischen der ersten induktiven Komponente (L1) und der zweiten induktiven Komponente (L2) angeordnet. Die Filtervorrichtung weist außerdem einen Anschluss zum Anschließen an das Energienetz auf. Die erste induktive Komponente (L1) ist zwischen dem Anschluss und der kapazitiven Komponente (C) angeordnet. Eine Schaltvorrichtung (SV) ist dazu eingerichtet, die zweite induktive Komponente (L1) zu überbrücken.

Description

FILTERVORRICHTUNG FÜR EIN ENERGIENETZ, VERWENDUNG EINER DROSSELAN ORDNUNG UND VERFAHREN ZUM BETRIEB EINER FILTERVORRICHTUNG
Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung für ein Energienetz , eine Verwendung einer Drosselanordnung zur Anpassung einer Reso nanzfrequenz eines Filterkreises , sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Filtervorrichtung .
Filtervorrichtungen für Energienetze, beispielsweise passive Fil terkreise , können dazu eingesetzt werden, unerwünschte Anteile, etwa OberSchwingungen oder Verzerrungen in der Netzspannung oder im Netzstrom, zu verringern . Die Filtervorrichtung weist dabei ei - ne Resonanzfrequenz auf , welche beispielsweise einer Abstimmfre quenz von zu dämpfenden Schwingungsanteilen entspricht . Eine Leis tungsaufnahme der Filtervorrichtung ist typischerweise umso grö ßer, je näher Resonanz- und Abstimmfrequenz beieinander liegen .
In verschiedenen Situationen kann es erforderlich oder vorteilhaft sein, die Resonanzfrequenz der Filtervorrichtung zu verändern, beispielsweise um eine Überlastung der Filtervorrichtung zu ver meiden . Eine Unterbrechung der Filterung aufgrund einer solchen Veränderung der Resonanzfrequenz ist j edoch nicht akzeptabel . Soll die Anpassung unterbrechungslos erfolgen, liegen insbesondere bei Mittel- oder Hochspannungsnetzen Potentiale an den Schaltelementen an, welche in der Größenordnung der Netzspannung liegen, also we nigstens in der Größenordnung von 1 kV oder mehreren kV bis zu mehreren 10 kV. Dementsprechend müssen an die Schaltelemente sehr hohe Anforderungen gestellt werden, was entsprechend hohe Entwick- lungs- und Bauteilkosten zur Folge hat, beispielsweise für Last stufenschalter zum unterbrechungslosen Umschalten zwischen Wick lungsanzapfungen einer regelbaren Drosselspule oder andere für Hochspannung ausgelegte Schaltelemente .
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbes sertes Konzept zur Filterung für ein Energienetz anzugeben, wel ches eine unterbrechungslose Anpassung der Resonanzfrequenz er laubt und geringere Anforderungen an die Schaltelemente stellt . Diese Aufgabe wird durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängi gen Ansprüche gelöst . Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche .
Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, einen Saugkreis be reitzustellen, bei dem eine kapazitive sowie eine erste und eine zweite induktive Komponente derart in Reihe schaltbar sind, dass die kapazitive Komponente zwischen den induktiven Komponenten an geordnet ist . Bei entsprechendem Bedarf wird die zweite induktive Komponente überbrückt um eine gesamte Impedanz und somit eine Re sonanzfrequenz der Filtervorrichtung anzupassen .
Gemäß dem verbesserten Konzept wird eine Filtervorrichtung für ein Energienetz angegeben . Die Filtervorrichtung weist eine kapazitive Komponente, eine erste induktive Komponente und eine mit der kapa zitiven Komponente und der ersten induktiven Komponente in Reihe schaltbare zweite induktive Komponente auf . Die kapazitive Kompo nente ist dabei zwischen der ersten induktiven Komponente und der zweiten induktiven Komponente angeordnet . Die Filtervorrichtung weist außerdem einen Anschluss auf , um die Filtervorrichtung an das Energienetz anzuschließen . Die erste induktive Komponente ist dabei zwischen dem Anschluss und der kapazitiven Komponente ange ordnet . Die Filtervorrichtung beinhaltet zudem eine Schaltvorrich- tung, welche dazu eingerichtet ist , die zweite induktive Komponen te zu überbrücken und/oder eine Überbrückung der induktiven Kompo- nente aufzuheben um eine Resonanzfrequenz der Filtervorrichtung anzupassen .
Das Überbrücken der zweiten induktiven Komponente bedeutet hier und im Folgenden, dass die zweite induktive Komponente effektiv aus der Reihenschaltung genommen wird . Das heißt , im überbrückten Zustand beeinflusst die zweite induktive Komponente die Reihen schaltung nicht . Insbesondere ist im überbrückten Zustand eine ge samte Induktivität oder der Filtervorrichtung unabhängig von einer Induktivität der zweiten Induktiven Komponente . Insbesondere fließt im überbrückten Zustand kein Strom über die zweite indukti ve Komponente und es fällt keine Spannung über der zweiten induk tiven Komponente ab . Durch die Aufteilung einer Gesamtinduktivitat der Filtervorrich tung, insbesondere für eine Phase , in die erste und die zweite in duktive Komponente und die beschriebene Anordnung der Reihenschal - tung liegen an Anschlussklemmen der zweiten induktiven Komponente Potentiale an, welche , je nach Induktivität der ersten induktiven Komponente und Kapazität der kapazitiven Komponente , deutlich kleiner sind als ein Potential des Energienetzes . Insbesondere liegen zwischen der zweiten induktiven Komponente und einem Refe renzpotential , wie beispielsweise Erdpotential , deutlich geringere Spannungen an als zwischen dem Energienetz und dem Referenz - oder Erdpotential . Dies liegt darin begründet, dass ein wesentlicher Teil der Spannung bereits über der Reihenschaltung aus erster in duktiver Komponente und kapazitiver Komponente abfällt .
Für die Schaltvorrichtung zur Überbrückung der zweiten induktiven Komponente hat dies zur Folge, dass die Schaltelemente bezogen auf das Referenzpotential nur eine deutlich geringere Spannungsfestig- keit aufweisen müssen als die Netzspannung . So können auch bei Filtervorrichtungen für Mittel- oder Hochspannungsnetze Schaltele mente ausreichen, welche für Niederspannung also für Spannungen unter 1 kV ausgelegt sind .
Zudem müssen die Schaltelemente weniger hohe Kommutierungsströme bei einer unterbrechungslosen Umschaltung bewältigen . Dies gilt insbesondere im Vergleich zu einer Vorrichtung, welche auf einer geregelten Drossel mit zu- und abschaltbaren Wicklungsanteilen über verschiedene Wicklungsanzapfungen beruht .
Dadurch müssen zum einen bei der Auslegung der Schaltelemente und der Schaltvorrichtung weniger hohe Spannungs- oder Strombelastun gen berücksichtigt werden, was zu einem reduzierten Aufwand bei der Entwicklung derselben als auch zu geringeren Bauteilkosten führt . Zum anderen können die induktiven Komponenten einfach aus- gelegt werden, beispielsweise als Drosselspulen mit fester Win dungszahl anstelle von komplexeren und kostenintensiveren geregel - ten Drosseln .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform der Filtervorrichtung bein- haltet die kapazitive Komponente einen Kondensator, insbesondere eine Kondensatorbank oder einen Teil einer Kondensatorbank .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform der Filtervorrichtung bein haltet die kapazitive Komponente eine Serien- oder Parallelschal tung von Kondensatoren .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform beinhaltet die Schaltvor richtung wenigstens ein Schaltelement zur Überbrückung der zweiten induktiven Komponente Gemäß wenigstens einer Ausführungsform bein haltet die SchaltVorrichtung eine Steuereinheit zur Steuerung des wenigstens einen Schaltelements .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Energienetz um ein Energieversorgungsnetz oder ein Energieverteil - netz .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Energienetz um ein Mittelspannungsnetz oder ein Hochspannungsnetz . Zum Beispiel wird das dem Energienetz mit einer Netzspannung von 1 kV, insbesondere WechselSpannung, oder höher betrieben .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Energienetz um ein Niederspannungsnetz . Zum Beispiel wird das dem Energienetz mit einer Spannung von weniger als 1 kV betrieben .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform beinhaltet der Anschluss eine Sicherung und ein Hauptschaltelement , welches insbesondere mit der Sicherung in Reihe angeordnet ist .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform enthält das wenigstens eine Schaltelement der Schaltvorrichtung ein für Niederspannung ausge legtes Schaltelement , insbesondere einen Überlast- oder Motor schutzSchalter und/oder ein Überlast- oder Motorschutzrelais und/oder ein Überlastrelais .
Insbesondere ist gemäß dem verbesserten Konzept ein Laststufen schalter aufgrund der aufgeteilten Induktivitäten nicht erforder lich. Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist die erste induktive Komponente dauerhaft elektrisch mit der kapazitiven Komponente verbunden . Insbesondere ist nicht vorgesehen, die erste induktive Komponente entsprechend der zweiten induktiven Komponente zu über- brücken .
Dadurch wird beispielsweise erreicht, dass transiente Ströme aus dem Energienetz gedämpft werden, unabhängig davon ob die zweite induktive Komponente überbrückt ist oder nicht . Die transienten Ströme können beispielweise durch einen Fehler im Energienetz oder eines an das Energienetz angeschlossenen Betriebsmittels entstehen oder durch Einschaltvorgänge von an das Energienetz angeschlosse nen Betriebsmitteln .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform weist das Energienetz min destens zwei Phasen auf . Die Reihenschaltung mit der kapazitiven, der ersten induktiven und der zweiten induktiven Komponente stellt einen Strang der Filtervorrichtung oder einen Teil des Strangs dar, wobei der Strang über den Anschluss an eine erste Phase des Energienetzes anschließbar ist . Ein weiterer Strang der Filtervor richtung, welcher beispielsweise analog oder gleich zu dem Strang aufgebaut ist , ist über einen weiteren Anschluss an eine zweite Phase des Energienetzes anschließbar . An jeweiligen, dem Anschluss beziehungsweise dem weiteren Anschluss abgewandten Enden der Stränge sind der Strang und der weitere Strang miteinander verbun den . Eine Verbindungsstelle des Strangs mit dem weiteren Strang wird als Sternpunkt der Filtervorrichtung bezeichnet . Die zweite induktive Komponente ist daher zwischen der kapazitiven Komponente und dem Sternpunkt angeordnet .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform weist das Energienetz min destens zwei Phasen auf . Die kapazitive Komponente und die erste und die zweite induktive Komponente sind über den Anschluss mit der ersten Phase verbindbar . Die Filtervorrichtung weist eine wei - tere kapazitive Komponente und eine mit der weiteren kapazitiven Komponente in Reihe geschaltete weitere erste induktive Komponente auf . Außerdem weist die Filtervorrichtung eine mit der weiteren kapazitiven Komponente und der weiteren ersten induktiven Kompo- nente in Reihe schaltbare weitere zweite induktive Komponente auf . Die weitere kapazitive Komponente ist zwischen der weiteren ersten und der weiteren zweiten induktiven Komponente angeordnet .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform weist das Energienetz drei oder mehr Phasen auf . Der Strang und der weitere Strang sind an die erste und die zweite Phase des Energienetzes anschließbar . Zu dem enthält die Filtervorrichtung für eine dritte und gegebenen falls für j ede weitere Phase des Energienetzes j eweils einen zu sätzlichen Strang, die an die dritte beziehungsweise die weiteren Phasen anschließbar sind. Die zusätzlichen Stränge sind beispiels weise analog oder gleich zu dem Strang ausgebildet . Der weitere Strang ist zwischen der zweiten Phase und dem Sternpunkt , die zu sätzlichen Strängen j eweils zwischen der entsprechenden Phase und dem Sternpunkt angeordnet .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist die kapazitive Kompo- nente mit der zweiten induktiven Komponente durch eine Verbindung elektrisch verbunden . Die weitere kapazitive Komponente ist mit der weiteren zweiten induktiven Komponente durch eine weitere Ver bindung elektrisch verbunden . Die Schaltvorrichtung ist dazu ein gerichtet , die Verbindung mit der weiteren Verbindung elektrisch kurzzuschließen und/oder den Kurzschluss aufzuheben um die Reso nanzfrequenz anzupassen .
Dabei werden mit „Verbindungen" Schaltungsabschnitte zwischen den entsprechenden Komponenten bezeichnet , nicht etwa ein spezifisches Bauteil oder ähnliches . Die Verbindungen können also durch einen elektrischen Leiter gebildet sein oder auch andere elektrische Bauelemente beinhalten .
Durch das Kurzschließen der Verbindungen wird die zweite induktive Komponente und, bei analogem oder gleichem Aufbau des weiteren Strangs , auch eine weitere zweite induktive Komponente des weite ren Strangs , überbrückt , da der Strang und der weitere Strang im Sternpunkt verbunden sind . Effektiv wird also der Sternpunkt durch das Kurzschließen verschoben, nämlich zwischen die kapazitive Kom ponente und die zweite Induktive Komponente . Die zweite induktive Komponente wird damit effektiv aus der Reihenschaltung genommen . Dadurch wird die gesamte Induktivität der Filtervorrichtung verän dert und seine Resonanzfrequenz entsprechend angepasst . Um den Kurzschluss der Verbindungen zu realisieren können Niederspan- nungsschaltelemente wie Relais, ÜberlastSchalter oder dergleichen eingesetzt werden .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist die SchaltVorrichtung dazu eingerichtet , eine erste Anschlussklemme der zweiten indukti ven Komponente mit einer zweiten Anschlussklemme der zweiten in duktiven Komponente kurzzuschließen, um die Resonanzfrequenz anzu passen . Durch das Kurzschließen der Verbindungen wird die zweite induktive Komponente überbrückt und effektiv aus der Reihenschal tung genommen . Dadurch wird die gesamte Induktivität der Filter vorrichtung verändert und seine Resonanzfrequenz entsprechend an gepasst . Um den Kurzschluss zu realisieren können Niederspannungs schaltelemente wie Relais , Überlastschalter oder dergleichen ein gesetzt werden .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform enthält die erste induktive Komponente eine erste Drosselspule und die zweite induktive Kompo- nente eine zweite Drosselspule . Die erste und die zweite Drossel spule weisen dabei keinen gemeinsamen Kern auf .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform sind die erste und die zweite Spule als Luftspulen ausgeführt oder weisen jeweils einen eigenen, separaten Kern auf , wobei die Kerne magnetisch oder nichtmagnetisch ausgebildet sein können .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform sind die erste und die zweite Spule jeweils als ungeregelte Drosselspulen ausgeführt , weisen also eine erste beziehungsweise eine zweite feste Windungs- zahl auf . Insbesondere entsprechen die Drosselspulen nicht Wick lungsteilen einer regelbaren Drosselspule mit mehreren Anzapfun gen .
Bei der Verwendung regelbarer Drosselspulen wäre zur unterbre chungsfreien Umschaltung beispielsweise ein LastStufenschalter er- forderlich. Abgesehen von konstruktiven Schwierigkeiten aufgrund der Anordnung der induktiven Komponente und der kapazitiven Kompo- nente gemäß dem verbesserten Konzept , wäre dies mit erhöhten Ent- wicklungs- und Bauteilkosten verbunden, welche nach dem verbesser ten Konzept vermieden werden .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform weist die Filtervorrichtung eine MessVorrichtung auf, die dazu eingerichtet ist , wenigstens eine Betriebsgröße der Filtervorrichtung oder des Energienetzes zu erfassen . Die Schaltvorrichtung ist dazu eingerichtet , die Anpas sung der Resonanzfrequenz abhängig von der wenigstens einen er fassten Betriebsgröße durchzuführen .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform enthält die wenigstens eine Betriebsgröße einen Filterstrom oder eine von dem Filterstrom ab hängige Größe , einen RMS-Wert des Filterstroms , eine von einer Harmonischen des Filterstroms abhängige Größe , eine Filterspannung oder eine von der Filterspannung abhängige Größe, eine Filterleis tung, eine Filtertemperatur, eine Amplitude einer Netzspannung o- der eines Netzstroms des Energienetzes , eine von einer Harmoni schen des Netzstroms oder der Netzspannung abhängige Größe und/oder einer Phasenbeziehung zwischen wenigstens zwei Netzspan nungen oder wenigstens zwei Netzströmen des Energienetzes .
Bei dem Filterstrom handelt es sich um einen Strom, der über eine Komponente der Filtervorrichtung fließt , beispielsweise die kapa zitive Komponente oder eine der induktiven Komponenten . Bei der Filterspannung handelt es sich um eine Spannung, die über einer Komponente der Filtervorrichtung abfällt , beispielsweise der kapa zitive Komponente oder einer der induktiven Komponenten . Bei der Filterleistung handelt es sich um ein Produkt aus Filterstrom und Filterspannung . Bei der Filtertemperatur handelt es sich um eine Temperatur, die an oder in einer Komponente der Filtervorrichtung oder in einer Umgebung davon gemessen wird .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform erfolgt die Anpassung der Resonanzfrequenz abhängig von einer Strom- , Spannungs- und/oder Leistungsbelastung der Filtervorrichtung, welche basierend auf dem Filterstrom, der FilterSpannung, der Filterleistung und/oder der Filtertemperatur bestimmt wird .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform erfolgt die Anpassung der Resonanzfrequenz zur Frequenzverstimmung . Das bedeutet , die Reso nanzfrequenz wird so angepasst, dass eine vorbestimmte Abstimmfre quenz nicht mit der Resonanzfrequenz zusammenfällt oder zu nahe an der Resonanzfrequenz liegt . Die Abstimmfrequenz ist dabei die Fre quenz oder ein Frequenzbereich, der durch die Filtervorrichtung vorrangig gedämpft werden soll .
Dadurch kann die Effektivität der Filtervorrichtung zwar verrin gert werden, j edoch wird die Filtervorrichtung vor einer Überlas tung geschützt .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform beinhaltet die Filtervor richtung eine dritte induktive Komponente , welche mit der ersten und zweiten induktiven Komponente und der kapazitiven Komponente in Reihe schaltbar ist . Die Anordnung der dritten Komponente ist derart , dass die zweite induktive Komponente zwischen der kapazi tiven Komponente und der dritten induktiven Komponente liegt . Mit anderen Worten, die dritte induktive Komponente liegt näher am Sternpunkt als die zweite induktive Komponente .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist die SchaltVorrichtung dazu eingerichtet , die dritte induktive Komponente zu überbrücken um die Resonanzfrequenz anzupassen .
Dadurch wird es möglich, die gesamte Induktivität der Filtervor richtung und damit die Resonanzfrequenz in mehreren diskreten Stu fen anzupassen . Damit kann flexibler auf die jeweiligen Gegeben heiten reagiert werden .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform erfolgt das Überbrücken der dritten induktiven Komponente wie oben für das Überbrücken der zweiten induktiven Komponente beschrieben .
Insbesondere kann das Überbrücken der dritten induktiven Komponen te durch effektive SternpunktVerschiebung zwischen die zweite und die dritte induktive Komponente erfolgen .
Alternativ kann das Überbrücken der dritten induktiven Komponente durch Kurzschließen einer ersten und einer zweiten Anschlussklemme der dritten induktiven Komponente erfolgen . Die zweite und die dritte induktive Komponente können dabei unabhängig voneinander überbrückt werden .
Die Gesamtzahl der in Reihe schaltbaren induktiven Komponenten kann in verschiedenen Ausführungsformen größer als drei sein um die Anzahl der diskreten Stufen zu erhöhen .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist eine Induktivität der zweiten induktiven Komponente verschieden von einer Induktivität der dritten induktiven Komponente .
Dadurch können die diskreten Stufen an die jeweiligen Erfordernis se der konkreten Anwendung angepasst werden . Insbesondere bei Aus führungsformen, bei denen die Anschlussklemmen der zweiten und/oder dritten induktiven Komponente zur Anpassung der Resonanz - frequenz kurzgeschlossen werden, kann dadurch auch die Anzahl der verschiedenen erreichbaren diskreten Stufen erhöht werden .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist eine Induktivität der ersten induktiven Komponente größer, insbesondere mindestens fünf mal so groß, beispielsweise mindestens zehnmal so groß, beispiels weise in etwa zwanzigmal so groß, als die Induktivität der zweiten induktiven Komponente .
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist die Induktivität der ersten induktiven Komponente größer, insbesondere mindestens fünf mal so groß, beispielsweise mindestens zehnmal so groß, als eine gesamte Induktivität aller induktiven Komponenten der Filtervor richtung, die zwischen der kapazitiven Komponente und dem Stern- punkt in Reihe schaltbar sind .
Dadurch wird erzielt, dass der höchste Spannungsabfall , beispiels weise mehrere kV, über der ersten induktiven Komponente auftritt . Über der zweiten induktiven Komponenten fällt dagegen eine gerin- gere Spannung ab, beispielsweise im Bereich mehrerer 100 V. Tritt an den Anschlussklemmen der j eweiligen zweiten induktiven Kompo- nenten nur ein geringer Spannungsunterschied zwischen verschiede nen Strängen der Filtervorrichtung und nur ein geringer Spannungs- unterschied gegenüber einem Referenz- oder Erdpotential auf .
Zusätzlich sorgt die hohe Induktivität der ersten induktiven Kom ponente für eine hohe Dämpfung eines Einschalt- oder Fehlerstroms , so dass die kapazitiven Komponenten der Filtervorrichtung ge schützt werden .
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch eine Verwendung einer Drosselanordnung zur Anpassung einer Resonanzfrequenz eines Fil terkreises für ein Energienetz angegeben . Der Filterkreis enthält eine kapazitive Komponente, eine erste induktive Komponente und einen Anschluss , mittels welchem der Filterkreis das Energienetz anschließbar ist . Die Drosselanordnung enthält wenigstens eine zweite induktive Komponente . Gemäß der Verwendung der Drosselan ordnung nach dem verbesserten Konzept wird die wenigstens eine zweite induktiven Komponente an den Filterkreis derart angeschlos sen, dass die kapazitive Komponente zwischen der ersten und der zweiten induktiven Komponente angeordnet ist . Die zweite induktive Komponente kann überbrückt werden um die Resonanzfrequenz anzupas sen .
Gemäß wenigstens einer Ausgestaltung der Verwendung enthält die Drosselanordnung eine Schaltvorrichtung, die dazu eingerichtet ist , die zweite induktive Komponente zu überbrücken und/oder eine Überbrückung der zweiten induktiven Komponente aufzuheben um die Resonanzfrequenz anzupassen .
Wird die Drosselanordnung an den Filterkreis angeschlossen, wird dadurch eine Filtervorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept er zeugt .
Auf diese Weise ist es durch eine Verwendung gemäß dem verbesser ten Konzept möglich, konventionelle Filterkreise, welche eine Rei - henschaltung aus der ersten induktiven und der kapazitiven Kompo- nente beinhalten, nachzurüsten um somit eine Filtervorrichtung ge mäß dem verbesserten Konzept mit allen damit verbundenen Vorteilen nachträglich zu erhalten . Dies bietet den Vorteil , das bestehende Filterkreise im Bedarfsfall entlastet werden können, ohne den Fil terkreis vollständig zu ersetzen .
Weitere Ausgestaltungsformen und Implementierungen der Verwendung ergeben sich unmittelbar aus den verschiedenen Ausgestaltungsfor men der Filtervorrichtung . Insbesondere können einzelne oder meh rere der bezüglich der Filtervorrichtung beschriebene Komponenten und/oder Anordnungen für die Verwendung nach dem verbesserten Kon zept entsprechend implementiert sein, insbesondere in der Drossel anordnung .
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein Verfahren zum Betrieb einer Filtervorrichtung angegeben . Bei der Filtervorrichtung han delt es sich um eine Filtervorrichtung nach dem verbesserten Kon zept . Das Verfahren beinhaltet es , die zweite induktive Komponente zu überbrücken um eine Resonanzfrequenz der Filtervorrichtung an zupassen .
Gemäß wenigstens einer Ausgestaltung beinhaltet es das Verfahren, wenigstens eine Betriebsgröße der Filtervorrichtung oder des Ener gienetzes zu erfassen und die Resonanzfrequenz abhängig von der wenigstens einen erfassten Betriebsgröße anzupassen .
Weitere Ausgestaltungsformen und Implementierungen des Verfahrens ergeben sich unmittelbar aus den verschiedenen Ausgestaltungsfor men der Filtervorrichtung . Insbesondere können einzelne oder meh rere der bezüglich der Filtervorrichtung beschriebenen Komponenten und/oder Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens entsprechend implementiert sein .
Im Folgenden wird die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungs - formen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail erklärt . Komponenten, die identisch oder funktionell identisch sind oder einen identischen Effekt haben, können mit identischen Bezugszei chen versehen sein . Identische Komponenten oder Komponenten mit identischer Funktion sind unter Umständen nur bezüglich der Figur erklärt , in der sie zuerst erscheinen . Die Erklärung wird nicht notwendigerweise in den darauffolgenden Figuren wiederholt .
Es zeigen
Figur 1 eine Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Filtervorrichtung nach dem verbesserten Konzept ; und
Figur 2 eine Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausfüh rungsform einer Filtervorrichtung nach dem verbesser ten Konzept .
In Figur 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform einer Filtervor richtung für ein Energienetz nach dem verbesserten Konzept darge stellt . Das Energienetz hat beispielhaft drei Phasen PI, P2 , P3. Analoge Ausführungsformen der gezeigten Filtervorrichtung können aber entsprechend für Energienetze mit zwei Phasen oder mehr als drei Phasen eingesetzt werden .
Die Filtervorrichtung enthält einen Strang für j ede Phase . Ein erster Strang enthält eine Reihenschaltung mit einem Anschluss , einer ersten Drosselspule LI, einem Kondensator C und einer zwei ten Drosselspule L2 , die in der genannten Reihenfolge angeordnet sind. Über den Anschluss kann der erste Strang an die erste Phase PI angeschlossen werden . Die beiden weiteren Stränge mit weiteren Komponenten LI', C ' , L2 ' beziehungsweise LI'', C ' ' , L2 ' ' sind gleich zum ersten Strang aufgebaut . Alle Stränge der Filtervor richtung sind an jeweiligen den Anschlüssen gegenüberliegenden En den an einem Sternpunkt SP miteinander verbunden oder mit einem gemeinsamen Sternpunktpotential verbunden .
Die Anschlüsse enthalten beispielsweise je ein Hauptschaltelement Sl, S1 ' , S1 ' ' , mittels denen der jeweilige Strang an das Energie netz PI, P2 , P3 angeschlossen oder davon getrennt werden kann . Op tional enthalten die Anschlüsse je eine Sicherung F, F ' , F ' ' , wel - che zwischen der jeweiligen Phase PI, P2 , P3 des Energienetzes und dem j eweiligen Hauptschaltelement Sl, S1 ' , S1 ' ' angeordnet sind .
Die Filtervorrichtung kann in j edem Strang weitere mit der zweiten induktiven Komponente L2 in Reihe geschaltete induktive Komponen ten aufweisen . Beispielhaft sind in Figur 1 n-te induktive Kompo nenten Ln, Ln', Ln' ' dargestellt , wobei gilt n >= 1. Die Möglich keit weiterer induktiver Komponenten ist schematisch durch gepunk tete Linien in den Strängen dargestellt . Die n- ten induktiven Kom ponenten Ln, Ln ' , Ln' ' und alle gegebenenfalls durch die gepunkte ten Linien dargestellten induktiven Komponenten sind optional .
Die Filtervorrichtung enthält außerdem eine Steuervorrichtung SV, welche Schaltelemente S2 umfasst , die den zweiten induktiven Kom ponenten L2 , L2 ' , L2 ' ' zugeordnet sind . In Ausführungsformen, die die n-ten induktiven Komponenten Ln, Ln ' , Ln' ' enthalten, weist die Schaltvorrichtung SV entsprechend zugeordnete n-te Schaltele mente Sn auf .
Optional enthält die Filtervorrichtung eine Messvorrichtung M, welche wenigstens eine Betriebsgröße der Filtervorrichtung, bei - spielsweise einen Filterstrom, eine Filterspannung, eine Filter leistung und/oder eine Filtertemperatur erfassen kann und mit der Schaltvorrichtung SV in kommunikativer Verbindung steht .
Im Folgenden wird der Betrieb der Filtervorrichtung vorrangig am Beispiel des ersten Stranges, also des an die erste Phase PI an schließbaren Stranges , erläutert . Analoges gilt aber ebenso für alle anderen Stränge beziehungsweise Phasen . Insbesondere werden die Hauptschaltelemente Sl , Sl ' , Sl ' ' gleichzeitig betätigt , die Schaltelemente S2 gleichzeitig betätigt und gegebenenfalls die Schaltelemente Sn gleichzeitig betätigt . Ebenso wird auf die zwei - te und die n-te induktive Komponente und die zugeordneten Schalt elemente S2 , Sn Bezug genommen . Die Erläuterungen gelten j edoch analog auch für Ausführungsformen , welche weitere induktive Kompo- nenten enthalten oder die n-ten induktiven Komponenten Ln, Ln ' ,
Ln' ' nicht enthalten . Das Hauptschaltelement S1 ist im Normalbetrieb geschlossen, so dass der erste Strang mit der ersten Phase PI verbunden ist . Das Hauptschaltelement S1 kann dabei von der SchaltVorrichtung SV oder einer anderen Steuereinheit (nicht gezeigt) gesteuert werden .
Eine Induktivität der ersten induktiven Komponente LI und eine Ka pazität der kapazitiven Komponente C sind beispielsweise derart dimensioniert , dass die Resonanzfrequenz eines Saugkreises aus ebendiesen Komponenten LI, C (~ [L1*C] ~1/2) einer vorbestimmten Ab stimmfrequenz entspricht oder näherungsweise entspricht . Die Ab stimmfrequenz stellt dabei eine Frequenz oder einen Frequenzbe reich von Schwingungsanteilen in dem Energienetz dar, welche durch die Filtervorrichtung gedämpft, also unterdrückt, beseitigt oder herausgefiltert werden sollen . Dabei kann es sich beispielsweise um unerwünschte Oberschwingungsanteile und/oder Verzerrungen han deln .
Die Schaltelemente S2 sind im Normalbetrieb beispielsweise ge schlossen, so dass die Stränge zwischen den j eweiligen kapazitiven Komponenten C, C ' , C' ' und den jeweiligen zweiten induktiven Kom ponenten L2 , L2 ' , L2 ' ' miteinander verbunden sind . Effektiv wird der Sternpunkt dadurch an die Verbindungsstelle verschoben .
Dadurch werden die zweiten induktiven Komponenten L2 , L2 ' , L2 ' ' überbrückt, so dass kein Strom über diese fließt . Dasselbe gilt für die n-ten induktiven Komponenten Ln, Ln ' , Ln'', wobei es bei geschlossenen S2 unerheblich ist, ob die Sn geschlossen oder ge öffnet sind . Eine Gesamtinduktivität des ersten Stranges ent spricht also der Induktivität der ersten induktiven Komponente LI und die Resonanzfrequenz wenigstens näherungsweise der Abstimmfre quenz .
Soll die Resonanzfrequenz verändert werden, soll also die Filter vorrichtung gegenüber der Abstimmfrequenz verstimmt werden, kann die Schaltvorrichtung SV die Schaltelemente S2 öffnen, und die Schaltelemente Sn schließen beziehungsweise geschlossen halten . Dadurch wird der Sternpunkt effektiv zwischen die zweite und n-te induktive Komponente L2 , Ln verschoben . Über die n-te induktive Komponente Ln fließt nach wie vor kein Strom, da diese überbrückt bleibt , während die Überbrückung der zweiten induktiven Komponente L2 aufgehoben wird. Die Gesamtinduktivitat des ersten Stranges ist nun gegeben durch die Summe der Induktivitäten der ersten und zweiten induktiven Komponente LI, L2. Die Resonanzfrequenz wird dadurch erniedrigt im Vergleich zu vorherigen Fall .
Soll die Resonanzfrequenz weiter verändert werden, kann die
Schaltvorrichtung SV zusätzlich die Schaltmittel Sn öffnen . Die Gesamtinduktivität des ersten Stranges ist dann gegeben durch die Summe der Induktivitäten der ersten, der zweiten und der n-ten in duktiven Komponente LI, L2 , Ln .
In alternativen Ausführungsformen können die induktiven Komponen ten LI, L2 , Ln derart dimensioniert sein, dass die Gesamtindukti vität des ersten Stranges bei geöffneten Schaltelementen S2 , Sn, also die Summe der Induktivitäten der ersten, der zweiten und der n-ten induktiven Komponente LI, L2 , Ln, der Abstimmfrequenz ent spricht oder näherungsweise entspricht . Im Normalbetrieb sind die Schaltelemente S2 und Sn dann beide geöffnet . Die Verstimmung des Filterkreises kann dann in umgekehrter Weise wie oben beschrieben erzielt werden, nämlich indem die Schaltelemente Sn geschlossen werden und die Schaltelemente S2 geöffnet werden oder bleiben . Für eine weitere Verstimmung können dann zusätzlich die Schaltelemente S2 geschlossen werden .
Gründe dafür, die Filtervorrichtung zu verstimmen, also die Reso nanzfrequenz anzupassen, können verschiedene sein . Beispielsweise kann die von der optionalen Messvorrichtung M erfasste wenigstens eine Betriebsgröße mit entsprechenden Grenzwerten verglichen wer den um zu bestimmen, ob eine Belastung des Filterkreises ein ak zeptables Maß überschreitet . Durch die Verstimmung des Filterkrei ses kann dann beispielsweise die Leistungsaufnahme und damit die Belastung der Filtervorrichtung reduziert werden .
In Figur 2 ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Filtervorrichtung für ein Energienetz nach dem verbesserten Kon zept dargestellt . Die Stränge der Filteranordnung sind aufgebaut wie in der bezüg lich Figur 1 beschriebenen Ausführungsform. Die Schaltvorrichtung SV, insbesondere die Schaltelemente S2 , Sn sind j edoch hier anders mit den Strängen verbunden und unterscheiden sich entsprechend in ihrer Funktion von denen aus Figur 1.
Sind alle Schaltelemente S2 und Sn geöffnet , ist die Verschaltung der induktiven und kapazitiven Komponenten identisch zu der Ver schaltung gemäß Figur 1 bei geöffneten Schaltelemente S2 , Sn .
Werden in einer Ausführung wie in Figur 2 die Schaltelemente S2 geschlossen, wird j edoch die zweite induktive Komponente L2 über brückt indem eine erste und eine zweite Anschlussklemme der zwei ten induktiven Komponente L2 kurzgeschlossen, werden . Dadurch fließt wiederum kein Strom über die zweite induktive Komponente L2. Dasselbe gilt für die n-te induktive Komponente Ln wenn die n- ten Schaltelemente geschlossen werden um dadurch eine erste und zweite Anschlussklemme der n- ten induktiven Komponente Ln kurzzu schließen .
In einer solchen Ausführungsform können j edoch die zweite und die n-te induktive Komponente unabhängig voneinander überbrückt wer den . Sofern die Induktivitäten der zweiten und der n- ten indukti ven Komponente nicht gleich groß sind, ergibt sich dadurch eine größere Vielzahl von einstellbaren Gesamtinduktivitäten . Während nach Figur 1 drei elektrisch verschiedene Schaltungen möglich sind ( 1. : L2 und Ln überbrückt , 2. : Ln überbrückt und L2 nicht über brückt , 3. : L2 und Ln nicht überbrückt) ist nach Figur 2 eine vierte Schaltung möglich (4. : L2 überbrückt und Ln nicht über- brückt) . Entsprechendes gilt für zusätzliche induktive Komponen ten .
Alternative Ausführungsformen ergeben sich aus der Filtervorrich tung der Figur 2 , wenn der Sternpunkt SP nicht direkt mit den n- ten Schaltelementen verbunden ist . In solchen Ausführungsformen kann die zweite induktive Komponente L2 überbrückt werden wie be züglich Figur 2 beschrieben, während die n-te induktive Komponente überbrückt werden kann wie bezüglich Figur 1 beschrieben . Die An- zahl der möglichen Verschaltungen bleibt unverändert zu der Fil tervorrichtung aus Figur 2. Außerdem können solche Ausführungsfor men auch für einphasige Energienetze eingesetzt werden .
Mittels einer Filtervorrichtung, einer Verwendung oder einem Ver- fahren nach dem verbesserten Konzept sind die Anforderungen an die Schaltelemente zur Verstimmung der Resonanzfrequenz , insbesondere hinsichtlich Spannungs- und/oder Stromfestigkeit , geringer als bei anderen Konzepten . Dies wird im Wesentlichen erreicht durch die Aufteilung der induktiven Komponenten in die erste induktive Kom- ponente netzseitig zur kapazitiven Komponente und die zweite in duktive Komponente im Sternpunkt . Besonders für Filtervorrichtung für Mittel- oder Hochspannungsnetze kann damit durch den Einsatz von Niederspannungsschaltelementen eine signifikante Kosteneinspa rung erreicht werden . Weiterhin erlaubt das verbesserte Konzept eine Nachrüstung bestehender Filterkreise mit einer Drosselanord- nung um eine Filtervorrichtung nach dem verbesserten Konzept zu erhalten .
BezugsZeichen
PI, P2, P3 Phasen
F, F' , F' ' Sicherungen
Sl, Sl' , S1 ' ' Hauptschaltelemente
S2 , S2 ' , S2 ' ' Schaltelemente
Sn, Sn' , Sn' '
SV SchaltVorrichtung
LI, LI', LI'' induktive Komponenten L2 , L2 ' , L2 ' '
Ln, Ln' , Ln' '
C, C' , C' ' kapazitive Komponenten
M MessVorrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Filtervorrichtung für ein Energienetz , die Filtervorrichtung umfassend
eine kapazitive Komponente (C) , eine erste induktive Komponen te (LI) und eine mit der kapazitiven Komponente (C) und der ersten induktiven Komponente (LI ) in Reihe schaltbare zweite induktive Komponente (L2 ) , wobei die kapazitive Komponente (C) zwischen der ersten und der zweiten induktiven Komponente (LI , L2 ) angeordnet ist ;
einen Anschluss um die Filtervorrichtung an das Energienetz anzuschließen, wobei die erste induktive Komponente (LI ) zwi - sehen dem Anschluss und der kapazitiven Komponente (C) ange ordnet ist ; und
eine Schaltvorrichtung (SV) dazu eingerichtet , die zweite in duktive Komponente (L2 ) zu überbrücken um eine Resonanzfre quenz der Filtervorrichtung anzupassen .
2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Energienetz min destens zwei Phasen (PI , P2 ) aufweist und die zweite induktive Komponente (L2 ) zwischen der kapazitiven Komponente (C) und einem Sternpunkt (SP) der Filtervorrichtung angeordnet ist .
3. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , wobei das
Energienetz wenigstens zwei Phasen (PI, P2 ) aufweist , die ka pazitive Komponente (C) und die erste und die zweite induktive Komponente (LI , L2 ) über den Anschluss an eine erste Phase (PI) des Energienetzes anschließbar sind, und die Filtervor richtung
eine weitere kapazitive Komponente (C' ) und eine mit der wei - teren kapazitiven Komponente in Reihe geschaltete weitere ers te induktive Komponente (LI') aufweist ;
eine mit der weiteren kapazitiven Komponente (C' ) und der wei teren ersten induktiven Komponente (LI') in Reihe schaltbare weitere zweite induktive Komponente (L2 ' ) aufweist , wobei die weitere kapazitive Komponente (C ' ) zwischen der weiteren ers ten (LI') und der weiteren zweiten induktiven Komponente (L2 ' ) angeordnet ist ; und
einen weiteren Anschluss aufweist , um die Filtervorrichtung an eine zweite Phase (P2 ) des Energienetzes anzuschließen, wobei die weitere erste induktive Komponente (LI') zwischen dem wei teren Anschluss und der weiteren kapazitiven Komponente (C ' ) angeordnet ist .
4. Filtervorrichtung nach Anspruch 3, wobei
eine Verbindung die kapazitive Komponente (C) mit der zweiten induktiven Komponente (L2) elektrisch verbindet ;
eine weitere Verbindung die weitere kapazitive Komponente (C ' ) mit der weiteren zweiten induktiven Komponente (L2 ' )
elektrisch verbindet ; und
die SchaltVorrichtung (SV) dazu eingerichtet ist , die Verbin dung mit der weiteren Verbindung elektrisch kurzzuschließen um die Resonanzfrequenz anzupassen .
5. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , wobei die SchaltVorrichtung (SV) dazu eingerichtet ist , eine erste An schlussklemme der zweiten induktiven Komponente (L2 ) mit einer zweiten Anschlussklemme der zweiten induktiven Komponente (L2) kurzzuschließen, um die Resonanzfrequenz anzupassen .
6. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , wobei die erste induktive Komponente (LI ) eine erste Drosselspule ent hält und die zweite induktive Komponente (L2 ) eine zweite Drosselspule enthält , wobei die erste und die zweite Drossel spule keinen gemeinsamen Kern aufweisen .
7. Filtervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die erste und die zweite Drosselspule jeweils als ungeregelte Drosselspulen aus- geführt sind .
8. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , außerdem aufweisend eine MessVorrichtung (M) , wobei
die MessVorrichtung (M) dazu eingerichtet ist , wenigstens eine Betriebsgröße der Filtervorrichtung oder des Energienetzes zu erfassen; und
die SchaltVorrichtung (SV) dazu eingerichtet ist , die Anpas sung der Resonanzfrequenz abhängig von der wenigstens einen erfassten Betriebsgröße durchzuführen .
9. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, außerdem beinhaltend eine dritte induktive Komponente (Ln) , welche mit der ersten und zweiten induktiven Komponente (LI, L2 ) und der kapazitiven Komponente (C) in Reihe schaltbar ist, derart dass die zweite induktive Komponente (L2 ) zwischen der kapazitiven Komponente (C) und der dritten induktiven Komponente (Ln) an geordnet ist .
10. Filtervorrichtung nach Anspruch 9, wobei Schaltvorrichtung (SV) dazu eingerichtet ist , die dritte induktive Komponente (Ln) zu überbrücken um die Resonanzfrequenz anzupassen .
11. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , wobei ei ne Induktivität der ersten induktiven Komponente (LI ) größer ist als eine Induktivität der zweiten induktiven Komponente (L2 ) , insbesondere mindestens fünfmal so groß, beispielsweise mindestens zehnmal so groß .
12. Verwendung einer Drosselanordnung zur Anpassung einer Reso nanzfrequenz eines Filterkreises für ein Energienetz , wobei der Filterkreis eine kapazitive Komponente (C) , eine erste in duktive Komponente (LI ) und einen Anschluss enthält , mittels welchem der Filterkreis das Energienetz anschließbar ist ;
die Drosselanordnung eine zweite induktive Komponente (L2 ) enthält ; und
die Verwendung der Drosselanordnung beinhaltet :
- ein Anschließen der zweiten induktiven Komponente (L2 ) an den Filterkreis, derart, dass die kapazitive Komponente (C) zwischen der ersten und der zweiten induktiven Komponente (LI , L2 ) angeordnet ist ; und
- ein Überbrücken der zweiten induktiven Komponente (L2 ) um die Resonanzfrequenz anzupassen .
13. Verfahren zum Betrieb einer Filtervorrichtung, die Filtervor richtung umfassend
eine kapazitive Komponente (C) , eine erste induktive Komponen te (LI ) und eine mit der kapazitiven Komponente (C) und der ersten induktiven Komponente (LI) in Reihe schaltbare zweite induktive Komponente (L2), wobei die kapazitive Komponente (C) zwischen der ersten und der zweiten induktiven Komponente (LI , L2 ) angeordnet ist ;
einen Anschluss , mittels welchem die Filtervorrichtung an ein Energienetz angeschlossen ist , wobei die erste induktive Kom ponente (LI ) zwischen dem Anschluss und der kapazitiven Kompo nente (C) angeordnet ist ;
wobei das Verfahren es beinhaltet , die zweite induktive Kompo nente (L2 ) zu überbrücken um eine Resonanzfrequenz der Filter vorrichtung anzupassen .
14. Verfahren nach Anspruch 13 , welches es außerdem beinhaltet , eine erste Anschlussklemme der zweiten induktiven Komponente (L2 ) mit einer zweiten Anschlussklemme der zweiten induktiven Komponente (L2 ) kurzzuschließen, um die Resonanzfrequenz anzu passen .
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14 , wobei
wenigstens eine Betriebsgröße der Filtervorrichtung oder des Energienetzes erfasst wird; und
die Anpassung der Resonanzfrequenz abhängig von der wenigstens einen erfassten Betriebsgröße erfolgt .
EP19794524.9A 2018-10-26 2019-10-24 Filtervorrichtung für ein energienetz, verwendung einer drosselanordnung und verfahren zum betrieb einer filtervorrichtung Withdrawn EP3871306A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018126742.8A DE102018126742A1 (de) 2018-10-26 2018-10-26 Filtervorrichtung für ein Energienetz, Verwendung einer Drosselanordnung und Verfahren zum Betrieb einer Filtervorrichtung
PCT/EP2019/079046 WO2020084064A1 (de) 2018-10-26 2019-10-24 Filtervorrichtung für ein energienetz, verwendung einer drosselanordnung und verfahren zum betrieb einer filtervorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3871306A1 true EP3871306A1 (de) 2021-09-01

Family

ID=68344858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19794524.9A Withdrawn EP3871306A1 (de) 2018-10-26 2019-10-24 Filtervorrichtung für ein energienetz, verwendung einer drosselanordnung und verfahren zum betrieb einer filtervorrichtung

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3871306A1 (de)
DE (1) DE102018126742A1 (de)
WO (1) WO2020084064A1 (de)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0131815B1 (de) * 1983-07-13 1986-09-03 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. Wechselstrommaschinenantrieb
SE501786C2 (sv) * 1993-09-20 1995-05-15 Asea Brown Boveri Förfarande för övervakning och styrning av en till ett elektriskt kraftnät ansluten anläggningsdel
GB0004885D0 (en) * 2000-03-01 2000-04-19 Alstom Improvements in and relating to filers and filter components
EP3065247B1 (de) * 2015-03-05 2017-05-10 "Condensator Dominit" Dr. Christian Dresel Gesellschaft für Leistungselektronik, Energietechnik und Netzqualität mbH Passives Filter für Wechselstrom-Oberschwingungen und Verzerrungen
WO2017158783A1 (ja) * 2016-03-17 2017-09-21 三菱電機株式会社 電力変換装置及びこれを用いた空気調和装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018126742A1 (de) 2020-04-30
WO2020084064A1 (de) 2020-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3333768C2 (de)
EP1779488B1 (de) Netzfilter
EP1855366B1 (de) Anordnung und Verfahren zur Kompensation eines Fehlerstromes bei einem Erdschluss
CH651975A5 (de) Schutzeinrichtung an einer turbogruppe gegen subsynchrone resonanzen.
EP2530841B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Schutz eines Netzfilters
EP0152002B1 (de) Phasenschieber
DE102011083514A1 (de) Gleichspannungs-Leistungsschalter
DE102017104894B4 (de) Aktive Kompensationsschaltung und System
EP1069673B1 (de) Netzfilter
EP0141230A1 (de) Wechselstromfilterkreisanlage
EP2367272B1 (de) Wechselrichter
DE69507581T2 (de) Einrichtung eines Drehstromfilters
EP1297613A1 (de) Schaltnetzteil
EP0187312B1 (de) Saugkreis
DE102017211351A1 (de) Unterbrechungsfreie Stromversorgung
EP1398867B1 (de) Vorrichtung zur Spannungserhaltung eines elektrischen Wechselspannungsnetzes sowie Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung
EP3871306A1 (de) Filtervorrichtung für ein energienetz, verwendung einer drosselanordnung und verfahren zum betrieb einer filtervorrichtung
WO2003044611A2 (de) Verfahren und einrichtung zur regelung der elektrischen spannung
DE3403302C2 (de)
EP3912246B1 (de) Filtervorrichtung für ein energienetz, filternetzwerk und verfahren zum betrieb einer filtervorrichtung
EP0299916A1 (de) Dämpfungsanordnung für Blindleistungskompensations- und Filterschaltungen
DE19528766C1 (de) Thyristorgeschaltete Kondensatorbank
DE102019101312A1 (de) Filtervorrichtung für ein Energienetz und Verfahren zum Betrieb einer Filtervorrichtung
DE4422265A1 (de) Vorrichtung zur Begrenzung eines Kurzschlußstromes in einem Netz
DE4224037C2 (de) Abgestimmter Filterkreis einer Filterkreisanlage für Energieverteilnetze

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20210526

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20220513

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20220809