WO2020114653A1

WO2020114653A1 - Schaltungsvorrichtung zur reduktion von gleichtaktstörungen eines stromrichters

Info

Publication number: WO2020114653A1
Application number: PCT/EP2019/077314
Authority: WO
Inventors: Guido Albert Rasek; Illia Manushyn
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2019-10-09
Publication date: 2020-06-11
Also published as: CN113169665A; US20220052599A1; EP3891878A1; DE102018221032A1; US11398772B2

Abstract

Schaltungsvorrichtung (100) zur Reduktion von Gleichtaktstörungen eines Stromrichters (60), wobei der Stromrichter (60) im Betrieb eine Gleichtaktstörquelle ausbildet. Die Schaltungsvorrichtung (100) umfasst mindestens eine kurzgeschlossenen Zusatzleitung (50), welche an einen Eingang (10, 15) und einen Ausgang (20, 25, 30) des Stromrichters (60) ankoppelbar ist, wobei die Zusatzleitung (50) die von der Gleichtaktstörquelle erzeugten Störströme führt und zu der Gleichtaktstörquelle zurückführt.

Description

Beschreibung

Titel

Schaltungsvorrichtung zur Reduktion von Gleichtaktstörungen eines Stromrich- ters

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsvorrichtung zur Reduktion von Gleichtakt störungen eines Stromrichters. Ferner betrifft die Erfindung ein leistungselektroni sches System mit einer entsprechenden Schaltungsvorrichtung sowie ein elektri sches Fahrzeug mit einem leistungselektronischen System.

Stand der Technik

Bei dem Betrieb von Spannungswandlern treten Gleichtaktstörungen auf, die zu elektromagnetischen Emissionen führen. Diese sind bei dem Betrieb von elektri schen Systemen stets zu minimieren, damit diese Systeme andere Systeme in der Umgebung nicht beeinflussen. Zur elektromagnetischen Abschirmung einzel ner stromtragender Leitungen sind vielfältige Lösungen bekannt. Beispielsweise ist hierzu aus der DE102014224267A1 ein Kabelmantel zur Umhüllung einer elektrischen Leitung bekannt. Alternativ sind Filterbaugruppen bekannt, die aus Kapazitäten und Induktivitäten bestehen zur Minimierung der elektromagneti schen Emission. Die bekannten Lösungen werden mittels diskreten Bauteilen umgesetzt, die der eigentlichen Schaltung hinzugefügt werden, Bauraum benöti gen und zusätzliche Kosten verursachen. Es besteht weiter das Bestreben nach einfacheren Lösungen.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsvorrichtung zur Reduktion von Gleichtaktstörun gen eines Stromrichters, wobei der Stromrichter im Betrieb eine Gleichtaktstörquelle ausbildet. Die Schaltungsvorrichtung umfasst mindestens eine kurzgeschlossene Zu- satzleitung, welche an einen Eingang und einen Ausgang des Stromrichters ankoppel bar ist. Die Zusatzleitung führt die von der Gleichtaktstörquelle erzeugten Störströme und führt diese zu der Gleichtaktstörquelle zurück.

Somit wird eine Schaltungsvorrichtung bereitgestellt zur Reduktion von Gleichtaktstö rungen eines Stromrichters, wobei der Stromrichter im Betrieb eine Gleichtaktstörquelle ausbildet. Es gibt verschiedene Arten von Stromrichtern. Stromrichter für die Umwand lung von Wechselstrom in Gleichstrom heißen Gleichrichter. Wechselrichter wandeln Gleich- in Wechselstrom um. Für die Umwandlung einer Wechselstromart in eine an dere werden Umrichter eingesetzt; so dient beispielsweise der Frequenzumrichter der Änderung einer Wechselstromfrequenz. Gleichspannungswandler wandeln eine erste Gleichspannung in eine zweite Gleichspannung um, die höher, niedriger oder invertiert sein kann. Die Wandlung wird generell mit Hilfe elektronischer Bauelemente auf Basis von Halbleitern ausgeführt - etwa mit Dioden, Transistoren oder Thyristoren, dabei ins besondere mittels MOSFETs, IGBTs und IGCTs. Früher wurden auch Vakuumröhren, Quecksilberdampfgleichrichter und Thyratrons eingesetzt. Als Energie-Zwischenspei cher werden dabei in den Geräten oft Kondensatoren oder Induktivitäten eingesetzt.

Der Stromrichter ist bevorzugt ein Spannungswandler, Gleichspannungswandler, Wechselrichter oder Stromwandler. Der Stromrichter ist bevorzugt eine Kombination aus mindestens einem oder mehreren seriell oder parallel geschalteten Gleichspan nungswandlern, Wechselrichtern und/ oder Stromrichtern. Der Stromrichter weist be vorzugt unterschiedlich viele Eingangs- und Ausgangsleitungen auf. Weiter umfasst der Stromrichter bevorzugt passive Bauelemente, bevorzugt Dioden, oder aktive Bau elemente, bevorzugt Halbleiter-Schaltelemente. Die Schaltungsvorrichtung umfasst mindestens eine kurzgeschlossene Zusatzleitung, welche an einen Eingang und einen Ausgang des Stromrichters ankoppelbar ist. Eine kurzgeschlossene Zusatzleitung ist bevorzugt eine Ringleitung, in der ein Strom, insbesondere der von der Gleichtaktstör quelle erzeugte Störstrom, im Kreis geführt werden kann. Ankoppelbar bedeutet im Rahmen dieser Ausführungen, dass die Zusatzleitung bevorzugt induktiv, beispiels weise mittels einer gemeinsamen Drossel, kapazitiv oder galvanisch leitend an den Eingang und den Ausgang des Stromrichters anschließbar ist. Der Eingang eines Stromrichters umfasst bevorzugt eine erste und eine zweite Eingangsleitung. Der Aus gang eines Stromrichters umfasst bevorzugt ausgangsseitig mehrere Ausgangsleitun- gen. Bevorzugt ist der Stromrichter ein Wechselrichter. Der Eingang eines Wechsel richters umfasst bevorzugt als Eingangsleitungen eine erste und eine zweite Gleich spannungsleitung. Der Ausgang eines Wechselrichters umfasst bevorzugt ausgangs seitig als Ausgangsleitungen wechselspannungsseitig mehrere Phasen oder Phasen leitungen, bevorzugt drei Phasen, beispielsweise zur Versorgung einer elektrischen Maschine. Mittels der Ankopplung führt die kurzgeschlossene Zusatzleitung die von der Gleichtaktstörquelle erzeugten Störströme und führt diese zu der Gleichtaktstörquelle zurück. Die Gleichtaktstörquelle ergibt sich insbesondere beim Betrieb des Stromrich ters innerhalb des Stromrichters insbesondere aufgrund von Schaltvorgängen der Halbleiterschalter, mittels derer bevorzugt mittels einer oder mehrerer Halbbrücken eine Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung gewandelt wird, indem die Schal ter der mindestens einen Halbbrücke getaktet geöffnet und geschlossen werden. Beim Betrieb eines Wechselrichters ergibt sich die Gleichtaktstörquelle insbesondere inner halb des Wechselrichters, bei dem bevorzugt mittels einer B6 Brücke eine Eingangs- Gleichspannung in eine mehrphasige Ausgangs-Wechselspannung gewandelt wird, in dem die Schalter der B6 Brücke getaktet geöffnet und geschlossen werden. Vorteilhaft wird eine Schaltungsvorrichtung bereitgestellt, die die entstehenden Störströme auf nimmt und somit die elektromagnetische Emission des Stromrichters reduziert.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Schaltungsvorrichtung eine erste Gleichtaktdrossel, durch die die Zusatzleitung geführt ist. Bevorzugt ist die Zu satzleitung mindestens einmal, bevorzugt zehnmal, um die erste Gleichtaktdrossel ge wickelt. Bevorzugt ist die erste Gleichtaktdrossel eingangsspannungsseitig des Strom richters angeordnet.

Die Schaltungsvorrichtung umfasst eine erste Gleichtaktdrossel, durch die die Zusatz leitung geführt ist. Dies bewirkt eine induktive Ankopplung an Leitungen, die auch durch diese Gleichtaktdrossel geführt sind. Zur Erhöhung der induktiven Wirkung und damit Verstärkung der induktiven Ankopplung wird die Zusatzleitung mindestens ein mal, bevorzugt zehnmal um die erste Gleichtaktdrossel gewickelt. Bevorzugt ist die erste Gleichtaktdrossel eingangsspannungsseitig des Stromrichters angeordnet. Dies bewirkt, dass die Zusatzleitung an den Eingang des Stromrichters ankoppelbar ist. Vor- teilhaft wird eine Schaltungsvorrichtung mit einer verbesserten Ankopplung bereitge stellt, die die entstehenden Störströme aufnimmt und somit die elektromagnetische Emission des Stromrichters reduziert.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Schaltungsvorrichtung eine zweite Gleichtaktdrossel, durch die die Zusatzleitung geführt ist. Bevorzugt ist die Zu satzleitung mindestens einmal, bevorzugt zehnmal um die zweite Gleichtaktdrossel ge wickelt. Bevorzugt ist die zweite Gleichtaktdrossel ausgangsspannungsseitig des Stromrichters angeordnet.

Die Schaltungsvorrichtung umfasst eine zweite Gleichtaktdrossel, durch die die Zusatz leitung geführt ist. Dies bewirkt eine induktive Ankopplung an Leitungen, die auch durch diese Gleichtaktdrossel geführt sind. Zur Erhöhung der induktiven Wirkung und damit Verstärkung der induktiven Ankopplung wird die Zusatzleitung mindestens ein mal, bevorzugt zehnmal um die zweite Gleichtaktdrossel gewickelt. Bevorzugt ist die zweite Gleichtaktdrossel ausgangsspannungsseitig des Stromrichters angeordnet. Dies bewirkt, dass die Zusatzleitung an den Ausgang des Stromrichters ankoppelbar ist. Vorteilhaft wird eine Schaltungsvorrichtung mit einer verbesserten Ankopplung bereit gestellt, die die entstehenden Störströme aufnimmt und somit die elektromagnetische Emission des Stromrichters reduziert.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Zusatzleitung der Schaltungsvor richtung galvanisch mit einem Bezugsleiter, oder mittels eines Kondensator oder einer Spule, verbindbar.

Die Zusatzleitung der Schaltungsvorrichtung ist galvanisch mit einem Bezugsleiter ver bindbar. Im Rahmen dieser Ausführungen ist unter Bezugsleiter eine Leitung zu verste hen, an den ein Masseanschluss eines Stromrichters angeschlossen wird. Bevorzugt ist der Bezugsleiter mit einem Schutzleiter nur an einer Stelle galvanisch verbunden. Der Bezugsleiter bildet den gemeinsamen Rückleiter einzelner zu verbindender elektri scher Komponenten aus und führt auch beim Betrieb der elektrischen Komponenten Strom. Der Bezugsleiter ist bevorzugt eine gemeinsame Masse eines elektrischen Sys tems oder ein Chassis, beispielsweise eines Fahrzeuges, oder der Bezugsleiter ist mit dieser gemeinsamen Masse oder dem Chassis niederimpedant verbunden. Der Schutzleiter führt nur im Fehlerfall einen Strom, beispielsweise bei einem Kurzschluss zwischen einer Versorgungsleitung und einem Gehäuse einer elektrischen Kompo nente, beispielsweise des Stromrichters, welches mit dem Bezugsleiter verbunden ist. Vorteilhaft wird ein Konzept zur Erhöhung der Betriebssicherheit der Schaltungsvor richtung bereitgestellt.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Zusatzleitung der Schal tungsvorrichtung mindestens eine Dämpfungskomponente, die die Störströme auf der Zusatzleitung minimiert.

Die Zusatzleitung der Schaltungsvorrichtung umfasst mindestens eine Dämpfungskom ponente. Eine Dämpfungskomponente beeinflusst den Störstrom auf der Zusatzleitung. Bevorzugt wird die elektrische Energie des Störstroms in thermische Energie gewan delt. Vorteilhaft wird eine Schaltungsvorrichtung bereitgestellt, die die entstehenden Störströme verstärkt aufnimmt und somit die elektromagnetische Emission des Strom richters reduziert.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Dämpfungskomponente mindestens einen Widerstand.

Als Dämpfungskomponente wird ein Widerstand verwendet, der die elektrische Energie des Störstroms in thermische Energie gewandelt. Vorteilhaft wird eine Schaltungsvor richtung bereitgestellt, die die entstehenden Störströme verstärkt aufnimmt und somit die elektromagnetische Emission des Stromrichters reduziert.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Dämpfungskomponente eine Auftrennung der Zusatzleitung in eine erste kurzgeschlossene Zusatzleitung mit einem ersten Widerstand und eine zweite kurzgeschlossene Zusatzleitung mit einem zweiten Widerstand. Bevorzugt ist die erste kurzgeschlossene Zusatzleitung mittels eines ers ten Kondensators und oder die zweite kurzgeschlossene Zusatzleitung mittels eines zweiten Kondensators kapazitiv mit einem Bezugsleiter verbindbar.

Die Dämpfungskomponente umfasst eine Auftrennung der Zusatzleitung. Der Stör strom wird daran gehindert innerhalb der Zusatzleitung vom Eingang des Stromrichters zum Ausgang und zurück zu fließen. Stattdessen resultiert eingangsseitig eine erste kurzgeschlossene Zusatzleitung mit einem ersten Widerstand und ausgangsseitig eine zweite kurzgeschlossene Zusatzleitung mit einem zweiten Widerstand. Die Wider stände dämpfen den Störstrom in der ersten und zweiten kurzgeschlossenen Zusatzlei tung. So werden die die Gleichtaktströme am Eingang und am Ausgang des Stromrich ters gedämpft. Bevorzugt ist die erste kurzgeschlossene Zusatzleitung mittels eines ersten Kondensators und oder die zweite kurzgeschlossene Zusatzleitung mittels eines zweiten Kondensators kapazitiv mit einem Bezugsleiter verbindbar. Eine Verbindung mittels eines Kondensators bewirkt eine zusätzliche hochfrequente Dämpfung. Vorteil haft wird eine alternative Schaltungsvorrichtung bereitgestellt, die die entstehenden Störströme aufnimmt und somit die elektromagnetische Emission des Stromrichters re duziert.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Schaltungsvorrichtung ein gangsseitige Kondensatoren und ausgangsseitige Kondensatoren. Die Zusatzleitung ist als kurzgeschlossene Reihenschaltung der ersten Gleichtaktdrossel, eines ersten Widerstands, der zweiten Gleichtaktdrossel und eines zweiten Widerstands ausgestal tet. Zwischen dem ersten Widerstand und der ersten Gleichtaktdrossel sind die ein gangsseitigen Kondensatoren zum eingangsseitigen Anschluss an die Eingangsleitun gen des Stromrichters angeordnet und zwischen dem ersten Widerstand und der zwei ten Gleichtaktdrossel sind die ausgangsseitigen Kondensatoren zum ausgangsseitigen Anschluss an die Ausgangsleitungen des Stromrichters angeordnet. Bevorzugt ist der erste Widerstand sehr viel größer als der zweite Widerstand, bevorzugt unterscheiden sich die Werte der Widerstände um Faktor 10.

Die Schaltungsvorrichtung umfasst eingangsseitige Kondensatoren und ausgangssei tige Kondensatoren. Im Rahmen dieser Ausführungen sind eingangsseitige Kondensa toren solche Kondensatoren, die zwischen jeweils einer Eingangsleitung des Strom richters und der Zusatzleitung anschließbar sind. Im Rahmen dieser Ausführungen sind ausgangssseitige Kondensatoren solche Kondensatoren, die zwischen jeweils einer Ausgangsleitung des Stromrichters und der Zusatzleitung anschließbar sind. Die Zu satzleitung ist als kurzgeschlossene Reihenschaltung der ersten Gleichtaktdrossel, ei nes ersten Widerstands, der zweiten Gleichtaktdrossel und eines zweiten Widerstands ausgestaltet. Zwischen dem ersten Widerstand und der ersten Gleichtaktdrossel sind die eingangsseitigen Kondensatoren zum eingangsseitigen Anschluss an die Ein gangsleitungen des Stromrichters angeordnet. Zwischen dem ersten Widerstand und der zweiten Gleichtaktdrossel sind die ausgangsseitigen Kondensatoren zum aus gangsseitigen Anschluss an die Ausgangsleitungen des Stromrichters angeordnet. Mit tels der Kondensatoren wird ein niederimpedanter Weg für die Gleichtaktströme bereit gestellt. In Kombination mit den Gleichtaktdrosseln ergibt sich bevorzugt eingangsseitig und ausgangsseitig ein Filter mit einer LC oder CL-Topologie. Bevorzugt ist der erste Widerstand sehr viel größer als der zweite Widerstand, bevorzugt unterscheiden sich die Werte der Widerstände um Faktor 10. So wird ein Überhitzen der eingangsseitigen und ausgangsseitigen Kondensatoren vermieden. Vorteilhaft wird eine alternative Schaltungsvorrichtung bereitgestellt, die die entstehenden Störströme aufnimmt und somit die elektromagnetische Emission des Stromrichters reduziert.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Schaltungsvorrichtung ausgangsseitige Kondensatoren. Die Zusatzleitung ist als kurzgeschlossene Rei henschaltung der ersten Gleichtaktdrossel und eines ersten Widerstands ausge staltet. Zwischen dem ersten Widerstand und der ersten Gleichtaktdrossel sind die ausgangsseitigen Kondensatoren zum ausgangsseitigen Anschluss an die

Ausgangsleitungen des Stromrichters angeordnet. Bevorzugt ist die Zusatzlei tung mittels eines ersten Kondensators kapazitiv mit einem Bezugsleiter verbind bar. Diese kapazitive zusätzliche Anbindung sorgt für eine breitbandigere Wir kung als die rein induktive Anbindung.

Vorteilhaft wird eine alternative Schaltungsvorrichtung bereitgestellt, die die ent stehenden Störströme aufnimmt und somit die elektromagnetische Emission des Stromrichters reduziert.

Ferner betrifft die Erfindung ein leistungselektronisches System mit dem Strom richter und einer angeschlossenen beschriebenen Schaltungsvorrichtung.

Ein leistungselektronisches System bestehend aus dem Stromrichter und der an geschlossenen Schaltungsvorrichtung wird bereitgestellt. Vorteilhaft wird ein leis tungselektronisches System bereitgestellt, bei dem eine Reduktion der elektro magnetischen Emission erzielt wird. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das leistungselektronische System eine angeschlossene Gleichspannungsquelle und oder eine angeschlos sene mehrphasige elektrische Maschine.

Es wird ein leistungselektronisches System bereitgestellt, welches eine ange schlossene Gleichspannungsquelle, bevorzugt eine Hochvolt- Batterie, eine Brennstoffzelle und oder ein Photovoltaiksystem, und oder eine angeschlossene mehrphasige elektrische Maschine, bevorzugt eine Synchron- oder Asynchron- Maschine, umfasst. Vorteilhaft wird ein leistungselektronisches System bereitge stellt, bei dem eine Reduktion der elektromagnetischen Emission erzielt wird.

Ferner betrifft die Erfindung ein elektrisches Fahrzeug mit dem leistungselektroni schen System.

Ein elektrisches Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, ein Personenwagen oder Lastkraftwagen oder ein Fahrzeug zu Wasser oder in der Luft, wird mit dem leistungselektronischen System bereitgestellt. Vorteilhaft wird ein Fahrzeug be reitgestellt, bei dem eine Reduktion der elektromagnetischen Emission erzielt wird.

Bevorzugt wird somit die Schaltungsvorrichtung oder das leistungselektronische System für den Einsatz in sämtlichen geschirmten und ungeschirmten Elektro- und Hybridantriebssystemen im Kraftfahrzeug- Bereich, in 48V- Kraftfahrzeug- An triebssystemen, in Industrieantrieben sämtlicher Spannungsklassen, in Um richtersystemen im Elektroenergieversorgungsbereich, speziell auch in Photovol- taikwechselrichtern, oder bei Gleichspanungswandlern bereitgestellt.

Bevorzugt können zusätzlich die Gleichtaktstörquelle und die an den Stromrichter angeschlossenen elektrischen Komponenten, wie elektrische Energiequelle oder Energiesenke, mit hochimpedanten Komponenten elektromagnetisch entkoppelt werden. Bevorzugt können für eine verbesserte Filterwirkung auch zusätzliche Komponenten für einen alternativen niederimpedanten Weg für die Gleichtakt ströme bereitgestellt werden. Es versteht sich, dass die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der Schaltungs vorrichtung entsprechend auf das leistungselektronische System bzw. das elekt rische Fahrzeug und umgekehrt zutreffen bzw. anwendbar sind.

Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeich nungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden, dazu zeigen:

Figur 1

ein erstes Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung einer Schal tungsvorrichtung und eines leistungselektronischen Systems

Figur 2

ein zweites Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung einer Schal tungsvorrichtung und eines leistungselektronischen Systems

Figur 3

ein drittes Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung einer Schal tungsvorrichtung und eines leistungselektronischen Systems

Figur 4

ein viertes Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung einer Schal tungsvorrichtung und eines leistungselektronischen Systems

Figur 5

ein fünftes Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung einer Schal tungsvorrichtung und eines leistungselektronischen Systems

Figur 6 ein sechstes Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung eines elektrischen Fahrzeugs mit einem leistungselektronischen System mit einer Schaltu ngsvorrichtu ng

Ausführungsformen der Erfindung

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung einer Schaltungsvorrichtung 100 und eines leistungselektronischen Systems 200. Die Schaltungsvorrichtung 100 umfasst eine kurzgeschlossene Zusatzleitung 50, welche an einen Eingang, bevorzugt mit eingangsseitigen Eingangsleitungen 10, 15, und einen Ausgang, bevorzugt mit ausgangsseitigen Ausgangsleitungen 20, 25, 30, eines Stromrichters 60 ankoppelbar ist. Der Stromrichter 60, bevorzugt die Schaltung und oder das Gehäuse als Masseanschluss des Stromrichters 60, ist mit einem Bezugsleiter 65 galvanisch verbunden. Zur Ankopplung der Zusatzleitung 50 an den Eingang des Stromrichters 60 umfasst die Schaltungsvorrichtung 100 bevorzugt mindestens eine erste Gleichtaktdrossel 75, durch die die Eingangsleitungen 10, 15 und die Zusatzleitung 50 geführt oder gewickelt sind. Weiter umfasst die Schaltungsvorrichtung 100 zur Ankopplung der Zusatzleitung 50 an den Ausgang des Stromrichters 60 bevorzugt eine zweite Gleichtaktdrossel 70, durch die die Ausgangsleitungen 20, 25, 30 und die Zusatzleitung 50 geführt oder gewickelt sind. Der Stromrichter 60 erzeugt beim Betrieb Gleichtaktstörungen und bildet insbesondere eine Gleichtaktspannungsquelle aus. Diese Gleichtaktspannungsquelle führt zu Gleichtaktströmen, welche bevorzugt über die erste und zweite Gleichtaktdrossel 70, 75 ausgekoppelt werden und über die Zusatzleitung 50 von der Gleichtaktstörquelle zurück zur Gleichtaktstörquelle übertragen werden. Bevorzugt umfasst die Zusatzleitung 50 eine Dämpfungskomponente 80, insbesondere einen Widerstand, zur Dämpfung des Gleichtaktstroms in der Zusatzleitung 50. Die elektrische Energie des Gleichtaktstroms kann über das Dämpfungselement 80, welches beispielsweise ein Widerstand ist, in thermische Energie gewandelt werden. Bevorzugt ist die Zusatzleitung 50 ebenfalls mit dem Bezugsleiter 65 galvanisch verbunden zur breitbandigeren Filterung höherer Frequenzen. Der Bezugsleiter 65 ist an einer Stelle mit einem Schutzleiter 67 oder Masse, beziehungsweise einer Fahrzeugmasse, verbunden oder geerdet. Der Stromrichter 60 mit der angekoppelten Schaltungsvorrichtung 100 bildet ein leistungselektronisches System 200 aus.

Figur 2 zeigt im Unterschied zur Figur 1 ein zweites Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung einer Schaltungsvorrichtung 100 und eines leistungs elektronischen Systems 200. Die Schaltungsvorrichtung 100 umfasst eine beson dere Ausführungsform der kurzgeschlossenen Zusatzleitung 50 mit einem maxi mal ausgeprägten Dämpfungselement, nämlich einer Auftrennung der Zusatzlei tung 50. Es resultieren eine erste kurzgeschlossene Zusatzleitung 52 mit einem ersten Widerstand 53 und eine zweite kurzgeschlossene Zusatzleitung 54 mit ei nem zweiten Widerstand 55. Die erste Zusatzleitung 52 ist eingangsseitig an den Stromrichter 60 ankoppelbar. Die zweite Zusatzleitung 54 ist ausgangsseitig an den Stromrichter 60 ankoppelbar. Zur Ankopplung der Zusatzleitung 52 umfasst die Schaltungsvorrichtung 100 bevorzugt mindestens eine erste Gleichtaktdros sel 75, durch die die Eingangsleitungen 10, 15 und die Zusatzleitung 52 geführt oder gewickelt sind. Weiter umfasst die Schaltungsvorrichtung 100 zur Ankopp lung der Zusatzleitung 54 bevorzugt eine zweite Gleichtaktdrossel 70, durch die die Ausgangsleitungen 20, 25, 30 und die Zusatzleitung 54 geführt oder gewi ckelt sind. Bevorzugt ist die erste kurzgeschlossene Zusatzleitung 52 mittels ei nes ersten Kondensators 56 und oder die zweite kurzgeschlossene Zusatzleitung 54 mittels eines zweiten Kondensators 58 kapazitiv mit dem Bezugsleiter 65 ver bindbar. Dadurch sind die Eingangs- und Ausgangsseiten individuell optimierbar. Der Stromrichter 60 erzeugt beim Betrieb Gleichtaktstörungen und bildet insbe sondere eine Gleichtaktspannungsquelle aus. Diese Gleichtaktspannungsquelle führt zu Gleichtaktströmen, welche über die erste und zweite Gleichtaktdrossel 70, 75 ausgekoppelt werden und über die Zusatzleitungen 52, 54, bevorzugt über den ersten und den zweiten Kondensator 56, 58 und den Bezugsleiter 65, von der Gleichtaktstörquelle zurück zur Gleichtaktstörquelle übertragen werden. Die Zusatzleitung 52 und 54 umfassen die Widerstände 53 und 55 als Dämpfungs komponente 80 zur Dämpfung des Gleichtaktstroms in den Zusatzleitungen 52, 54. Der Stromrichter 60 mit der angekoppelten Schaltungsvorrichtung 100 bildet ein leistungselektronisches System 200 aus. Figur 3 zeigt im Unterschied zur Figur 1 ein drittes Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung einer Schaltungsvorrichtung 100 und eines leistungs elektronischen Systems 200. Die Schaltungsvorrichtung 100 umfasst eine kurz geschlossene Zusatzleitung 50, welche an einen Eingang, bevorzugt mit ein gangsseitigen Eingangsleitungen 10, 15, und einen Ausgang, bevorzugt mit aus gangsseitigen Ausgangsleitungen 20, 25, 30, eines Stromrichters 60 ankoppelbar ist. Die Schaltungsvorrichtung 100 umfasst eingangsseitige Kondensatoren 110, 120 und ausgangsseitige Kondensatoren 130, 140, 150. Die Zusatzleitung ist als kurzgeschlossene Reihenschaltung der ersten Gleichtaktdrossel 75, eines ersten Widerstands 160, der zweiten Gleichtaktdrossel 70 und eines zweiten Wider stands 170 ausgestaltet. Zwischen dem ersten Widerstand 160 und der ersten Gleichtaktdrossel 75 sind die eingangsseitigen Kondensatoren 110, 120 zum ein gangsseitigen Anschluss an die Eingangsleitungen des Stromrichters 60 ange ordnet. Zwischen dem ersten Widerstand 160 und der zweiten Gleichtaktdrossel 70 sind die ausgangsseitigen Kondensatoren 130, 140, 150 zum ausgangsseiti gen Anschluss an die Ausgangsleitungen des Stromrichters 60 angeordnet. Be vorzugt ist der erste Widerstand 160 sehr viel größer als der zweite Widerstand 170. Das Verhältnis von ersten Widerstand 160 zu zweiten Widerstand 170 ist bevorzugt ungefähr 10. Der Stromrichter 60 erzeugt beim Betrieb Gleichtaktstö rungen und bildet insbesondere eine Gleichtaktspannungsquelle aus. Diese Gleichtaktspannungsquelle führt zu Gleichtaktströmen, welche über die erste und zweite Gleichtaktdrossel 70, 75 und die eingangsseitige Kondensatoren 110, 120 und ausgangsseitige Kondensatoren 130, 140, 150 ausgekoppelt werden und über die Zusatzleitung 50 von der Gleichtaktstörquelle zurück zur Gleichtaktstör quelle übertragen werden. Bevorzugt ist die Zusatzleitung 50 nicht mit dem Be zugsleiter 65 galvanisch verbunden. Der Bezugsleiter 65 ist an einer Stelle mit einem Schutzleiter 67 verbunden oder geerdet. Der Stromrichter 60 mit der ange koppelten Schaltungsvorrichtung 100 bildet ein leistungselektronisches System 200 aus.

Die Figur 4 zeigt im Unterschied zur Figur 1 ein viertes Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung einer Schaltungsvorrichtung 100 und eines leis tungselektronischen Systems200. Die Schaltungsvorrichtung 100 umfasst eine kurzgeschlossene Zusatzleitung 50, welche an einen Eingang, bevorzugt mit ein- gangsseitigen Eingangsleitungen 10, 15, und einen Ausgang, bevorzugt mit aus gangsseitigen Ausgangsleitungen 20, 25, 30, eines Stromrichters 60 ankoppelbar ist. Der Stromrichter 60, bevorzugt die Schaltung und oder das Gehäuse als Masseanschluss des Stromrichters 60, sind mit einem Bezugsleiter 65 galva nisch verbunden. Zur Ankopplung der Zusatzleitung 50 umfasst die Schaltungs vorrichtung 100 bevorzugt mindestens eine erste Gleichtaktdrossel 75, durch die die Eingangsleitungen 10, 15 und die Zusatzleitung 50 geführt oder gewickelt sind. Weiter umfasst die Schaltungsvorrichtung 100 zur Ankopplung der Zusatz leitung 50 ausgangsseitige Kondensatoren 130, 140, 150. Die Zusatzleitung 50 ist als kurzgeschlossene Reihenschaltung der ersten Gleichtaktdrossel 75 und eines ersten Widerstands 160 ausgestaltet. Zwischen dem ersten Widerstand 160 und der ersten Gleichtaktdrossel 75 sind die ausgangsseitigen Kondensato ren 130, 140, 150 zum ausgangsseitigen Anschluss an die Ausgangsleitungen des Stromrichters 60 angeordnet. Bevorzugt ist die Zusatzleitung 50 mittels eines dritten Kondensators 175 kapazitiv mit einem Bezugsleiter 65 verbindbar. Diese Topologie weist eine besonders hohe Leistungsdichte auf. Der Stromrichter 60 erzeugt beim Betrieb Gleichtaktstörungen und bildet insbesondere eine Gleicht aktspannungsquelle aus. Diese Gleichtaktspannungsquelle führt zu Gleichtakt strömen, welche über die erste Gleichtaktdrossel 75 und die ausgangsseitigen Kondensatoren 130, 140, 150 ausgekoppelt werden und über die Zusatzleitung 50 von der Gleichtaktstörquelle zurück zur Gleichtaktstörquelle übertragen wer den. Bevorzugt umfasst die Zusatzleitung 50 als Dämpfungskomponente einen ersten Widerstand 160 zur Dämpfung des Gleichtaktstroms in der Zusatzleitung 50. Der Stromrichter 60 mit der angekoppelten Schaltungsvorrichtung 100 bildet ein leistungselektronisches System 200 aus.

Die Figur 5 zeigt im Unterschied zu den bisherigen Figuren ein fünftes Ausfüh rungsbeispiel in einer schematischen Darstellung einer Schaltungsvorrichtung 100 und eines leistungselektronischen Systems 200. Der Stromrichter 60 mit der angekoppelten Schaltungsvorrichtung 100 bildet ein leistungselektronisches Sys tem 200 aus. Weiter umfasst das leistungselektronisches System 200 eine ange schlossene Gleichspannungsquelle 180 und oder einer angeschlossene mehr phasige elektrische Maschine 190. Die Gleichspannungsquelle 180 ist beispiel haft elektrisch leitend an einem Pluspol und einem Minuspol jeweils mit einer der Eingangsleitungen 10, 15 des Stromrichters 60 verbunden. Die beispielhaft dar gestellte elektrische Maschine 190 ist elektrisch leitend an deren drei Phasenan schlüssen beispielhaft an jeweils einer der Ausgangsleitungen 20, 25, 30 des Stromrichters 60 angeschlossen. Der Stromrichter 60 ist bevorzugt ein Wechsel- richter zur Wandlung der Gleichspannung der Gleichspannungsquelle 180, be vorzugt eine Batterie, in eine mehrphasige Wechselspannung zur Versorgung ei ner elektrischen, bevorzugt dreiphasigen, Maschine 190. Der Stromrichter 60, die Gleichspannungsquelle 180 und oder die elektrische Maschine 190, bevorzugt deren elektrische Schaltungen und oder deren Gehäuse als Masseanschlüsse sind mit einem Bezugsleiter 65 galvanisch verbunden. Der Bezugsleiter 65 ist an einer Stelle mit einem Schutzleiter 67 verbunden oder geerdet.

Die Figur 6 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel in einer schematischen Dar stellung eines elektrischen Fahrzeugs 300 mit einem leistungselektronischen System 200 mit einer Schaltungsvorrichtung 100. Das elektrisch angetriebene

Fahrzeug 300 ist bevorzugt ein Kraftfahrzeug. Es umfasst ein leistungselektroni sches System 200 mit einer Schaltungsvorrichtung 100, welche eine reduzierte elektromagnetische Emission bewirkt.

Claims

Ansprüche

1. Schaltungsvorrichtung (100) zur Reduktion von Gleichtaktstörungen eines Stromrichters (60), wobei der Stromrichter (60) im Betrieb eine Gleichtakt störquelle ausbildet

mit mindestens einer kurzgeschlossenen Zusatzleitung (50), welche an einen Eingang (10, 15) und einen Ausgang (20, 25, 30) des Stromrichters (60) ankoppelbar ist, wobei die Zusatzleitung (50) die von der Gleichtakt störquelle erzeugten Störströme führt und zu der Gleichtaktstörquelle zu rückführt.

2. Schaltungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Schaltungsvor richtung (100) eine erste Gleichtaktdrossel (75) umfasst, durch die die Zu satzleitung (50) geführt ist und insbesondere um die die Zusatzleitung (50) mindestens einmal gewickelt ist, wobei die erste Gleichtaktdrossel (75) bevorzugt eingangsseitig des Stromrichters (60) angeordnet ist.

3. Schaltungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei

die Schaltungsvorrichtung (100) eine zweite Gleichtaktdrossel (70) um fasst, durch die die Zusatzleitung (50) geführt ist und insbesondere um die die Zusatzleitung (50) mindestens einmal gewickelt ist, wobei die zweite Gleichtaktdrossel (70) bevorzugt ausgangsseitig des Stromrichters (60) angeordnet ist.

4. Schaltungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusatzleitung (50) der Schaltungsvorrichtung (100) galvanisch mit einem Bezugsleiter (65) verbindbar ist.

5. Schaltungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusatzleitung (50) der Schaltungsvorrichtung (100) mindestens eine Dämpfungskomponente (80) umfasst, die die Störströme auf der Zu satzleitung (50) minimieren.

6. Schaltungsvorrichtung (100) nach Anspruch 5, wobei die Dämpfungskom ponente (80) mindestens einen Widerstand umfasst.

7. Schaltungsvorrichtung (100) nach Anspruch 5, wobei die Dämpfungskom ponente (80) eine Auftrennung der Zusatzleitung (50) in eine erste kurz geschlossene Zusatzleitung (52) mit einem ersten Widerstand (53) und eine zweite kurzgeschlossene Zusatzleitung (54) mit einem zweiten Wi derstand (55) umfasst,

wobei bevorzugt die erste kurzgeschlossene Zusatzleitung (52) mittels ei nes ersten Kondensators (56) und oder die zweite kurzgeschlossene Zu satzleitung (54) mittels eines zweiten Kondensators (58) kapazitiv mit ei nem Bezugsleiter (65) verbindbar ist.

8. Schaltungsvorrichtung (100) nach Anspruch 6 mit eingangsseitigen Kon densatoren (110, 120) und ausgangsseitigen Kondensatoren (130, 140, 150), wobei

die Zusatzleitung (50) als kurzgeschlossene Reihenschaltung der ersten Gleichtaktdrossel (75), eines ersten Widerstands (160), der zweiten Gleichtaktdrossel (70) und eines zweiten Widerstands (170) ausgestaltet ist

und zwischen dem ersten Widerstand (160) und der ersten Gleichtakt drossel (75) die eingangsseitigen Kondensatoren (110, 120) zum ein gangsseitigen Anschluss an die Eingangsleitungen des Stromrichters (60) angeordnet sind

und zwischen dem ersten Widerstand (160) und der zweiten Gleichtakt drossel (70) die ausgangsseitigen Kondensatoren (130, 140, 150) zum ausgangsseitigen Anschluss an die Ausgangsleitungen des Stromrichters (60) angeordnet sind,

wobei bevorzugt der erste Widerstand (160) sehr viel größer ist als der zweite Widerstand (170).

9. Schaltungsvorrichtung (100) nach Anspruch 2 mit ausgangsseitigen Kon densatoren (130, 140, 150), wobei

die Zusatzleitung (50) als kurzgeschlossene Reihenschaltung der ersten Gleichtaktdrossel (75) und eines ersten Widerstands (160) ausgestaltet ist

und zwischen dem ersten Widerstand (160) und der ersten Gleichtakt drossel (75) die ausgangsseitigen Kondensatoren (130, 140, 150) zum ausgangsseitigen Anschluss an die Ausgangsleitungen des Stromrichters (60) angeordnet sind,

wobei bevorzugt die Zusatzleitung (50) mittels eines dritten Kondensators (175) kapazitiv mit einem Bezugsleiter (65) verbindbar ist.

10. Leistungselektronisches System (200) mit dem Stromrichter (60) und ei ner angeschlossenen Schaltungsvorrichtung (100) nach einem der vor hergehenden Ansprüche.

11. Leistungselektronisches System (200) nach Anspruch 10 mit einer ange schlossenen Gleichspannungsquelle (180) und oder einer angeschlosse nen mehrphasigen elektrischen Maschine (190).

12. Elektrisches Fahrzeug (300) mit einem leistungselektronischen System (200) nach Anspruch 10 oder 11.