DE102015215746A1 - Potential-free direct voltage network - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein potentialfreies Gleichspannungsnetz (1), umfassend eine Gleichspannungsquelle (3), einen Wechselrichter (6) sowie mindestens eine an den elektrischen Wechselrichter (6) angeschlossene Elektromaschine (7), deren Wicklungen (14) in einer Sternschaltung verschalter sind, wobei die Gleichspannungsquelle (3) mit einer positiven Spannungsleitung (8) und einer negativen Spannungsleitung (9) mit dem Wechselrichter (6) verbunden ist, wobei zwischen dem Sternpunkt (15) und einem Masseanschluss (11) eine definierte Kapazität (C) ausgebildet ist.The invention relates to a potential-free DC voltage network (1) comprising a DC voltage source (3), an inverter (6) and at least one connected to the electrical inverter (6) electric machine (7) whose windings (14) are connected in a star connection, wherein the DC voltage source (3) is connected to the inverter (6) with a positive voltage line (8) and a negative voltage line (9), wherein a defined capacitance (C) is formed between the star point (15) and a ground terminal (11).
Description
Die Erfindung betrifft ein potentialfreies Gleichspannungsnetz. The invention relates to a potential-free DC voltage network.
Ein Beispiel für ein potentialfreies Gleichspannungsnetz ist das Traktionsnetz in einem Hybrid-, Elektro- oder Brennstoffzellenfahrzeug. An example of a potential-free DC voltage network is the traction network in a hybrid, electric or fuel cell vehicle.
Ein Traktionsnetz in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug ist beispielsweise aus der
EMV-Probleme bei Wechselrichtern sind allgemein bekannt, wobei neben den bereits beschriebenen Maßnahmen allgemein versucht wird, durch entsprechende Dämpfungs- bzw. Filtermaßnahmen möglichst nah an der Störquelle die Störstrahlung zu reduzieren. EMC problems with inverters are well known, and in addition to the measures already described is generally trying to reduce by appropriate damping or filtering measures as close as possible to the source of interference, the interference.
Aus der
Die Verwendung derartiger Ableitkapazitäten verbessert daher das Verhalten auf der Gleichspannungsseite. Allerdings kommt es aufgrund dieser Ableitkapazitäten zu einer Rückkopplung von der Wechselspannungsseite über die Masse zurück zur Gleichspannungsseite. The use of such leakage capacitances therefore improves the behavior on the DC side. However, due to these leakage capacitances, feedback from the AC side across the ground back to the DC side occurs.
Aus der
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein potentialfreies Gleichspannungsnetz zu schaffen, bei dem die EMV-Probleme aufgrund der Störstrahlung reduziert werden. The invention is based on the technical problem of providing a potential-free DC voltage network in which the EMC problems due to the interference radiation are reduced.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch ein potentialfreies Gleichspannungsnetz mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. The solution of the technical problem results from a potential-free DC voltage network with the features of
Das potentialfreie Gleichspannungsnetz umfasst eine Gleichspannungsquelle, einen Wechselrichter sowie mindestens eine an den elektrischen Wechselrichter angeschlossene Elektromaschine, deren Wicklungen in einer Sternschaltung verschaltet sind, wobei die Gleichspannungsquelle mit einer positiven Spannungsleitung und einer negativen Spannungsleitung mit dem Wechselrichter verbunden ist. Dabei ist zwischen dem Sternpunkt und einem Masseanschluss eine definierte Kapazität ausgebildet. Hierdurch lässt sich die Störstrahlungsleistung zwischen Rotor und Masse beeinflussen, sodass die Störstrahlungsleistung zwischen Rotor und Masse gezielt reduziert werden kann. Definierte Kapazität ist dabei im Sinne von reproduzierbar zu verstehen. Die Wirkungsweise der Kapazität ist dabei entweder die eines Stromteilers oder eines Koppelkondensators, was nachfolgend noch näher erläutert wird. The potential-free DC voltage network includes a DC voltage source, an inverter and at least one connected to the electrical inverter electric machine, the windings are connected in a star connection, wherein the DC voltage source is connected to a positive voltage line and a negative voltage line to the inverter. In this case, a defined capacity is formed between the star point and a ground terminal. In this way, the interference radiation power between rotor and mass can be influenced, so that the interference radiation power between rotor and mass can be selectively reduced. Defined capacity is to be understood in the sense of reproducible. The mode of operation of the capacity is either that of a flow divider or a Coupling capacitor, which will be explained in more detail below.
In einer Ausführungsform wird die Kapazität durch einen diskreten Kondensator gebildet, der innerhalb eines Gehäuses der Elektromaschine am Sternpunkt angeordnet ist oder außerhalb des Gehäuses der Elektromaschine angeordnet ist. Dieser diskrete Kondensator liegt ersatzschaltungstechnisch parallel zur Rotor-Masse-Kapazität. Wird nun die Kapazität des diskreten Kondensators ausreichend groß gewählt, so nimmt dieser einen Großteil des Stromes auf, sodass die Spannung am Rotor nicht so stark steigt. Die Anordnung außerhalb des Gehäuses kommt insbesondere bei Platzproblemen im Gehäuse zur Anwendung, wobei dann der Sternpunkt beispielsweise über eine Leitung aus dem Gehäuse geführt wird. Dabei ist die Wirkung des diskreten Kondensators breitbandig, d.h. unabhängig von der Frequenz der Störströme im Sternpunkt. In one embodiment, the capacitance is formed by a discrete capacitor, which is arranged inside a housing of the electric machine at the neutral point or is arranged outside the housing of the electric machine. This discrete capacitor is replacement circuit technology parallel to the rotor-ground capacitance. If the capacitance of the discrete capacitor is chosen to be sufficiently large, it absorbs a large part of the current so that the voltage on the rotor does not increase so much. The arrangement outside the housing is used in particular in case of space problems in the housing for use, in which case the star point is guided, for example via a line from the housing. The effect of the discrete capacitor is broadband, i. regardless of the frequency of interference currents in the neutral point.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Kapazität Bestandteil eines ungedämpften oder gedämpften Reihen-Schwingkreises, mittels dessen gezielt durch Abstimmung des Schwingkreises bestimmte Frequenzen der Störstrahlung bedämpft werden können. In a further embodiment, the capacitance is part of an undamped or damped series resonant circuit, by means of which specific frequencies of the interference radiation can be selectively damped by tuning the resonant circuit.
In einer weiteren Ausführungsform bildet sich die definierte Kapazität zwischen dem Sternpunkt und einer Gegenfläche auf einem Bezugspotential aus, wobei der Sternpunkt möglichst dicht an die Gegenfläche geführt wird, um eine möglichst große Kapazität auszubilden. Die Gegenfläche ist dabei beispielsweise das Gehäuse der Elektromaschine oder ein innerhalb des Gehäuses angeordnetes Blech. Zur Erhöhung der Kapazität kann dabei zwischen Sternpunkt und Gegenfläche ein geeignetes Dielektrikum eingebracht werden. Auch wirkt die Kapazität als breitbandiger Stromteiler. In a further embodiment, the defined capacitance between the star point and a mating surface forms on a reference potential, wherein the star point is guided as close as possible to the mating surface in order to form the largest possible capacity. The mating surface is, for example, the housing of the electric machine or a sheet metal arranged within the housing. To increase the capacitance, a suitable dielectric can be introduced between star point and counter surface. The capacity also acts as a broadband current divider.
In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Kapazität und dem Masseanschluss eine aktive Schaltung angeordnet, die derart ausgebildet ist, dass diese die Spannung an der Kapazität reduziert. Anschaulich beaufschlagt dabei die aktive Schaltung die Kapazität mit einer gegensinnigen Spannung zu der resultierenden Störspannung, sodass die Kapazität entladen wird und damit die Spannung gegen Null geht. Dies hat zur Folge, dass auch die Spannung zwischen Rotor und Masse gegen Null geht. Hier muss die Kapazität im Vergleich zur Rotor-Masse-Kapazität nicht sehr groß sein, da diese nicht als Stromteiler zur Reduzierung wirkt, sondern aufgrund der geringen Spannung diese auf die parallelgeschaltete Rotor-Masse-Kapazität spiegelt. Hier dient die Kapazität als Koppelkondensator. In a further embodiment, an active circuit is arranged between the capacitor and the ground terminal, which is designed such that it reduces the voltage across the capacitor. Clearly, the active circuit acts on the capacitance with an opposing voltage to the resulting interference voltage, so that the capacity is discharged and thus the voltage goes to zero. This has the consequence that the voltage between the rotor and ground goes to zero. Here the capacity need not be very large compared to the rotor-mass capacity, since this does not act as a current divider for the reduction, but due to the low voltage, this reflects on the parallel-connected rotor-mass capacity. Here, the capacity serves as a coupling capacitor.
In einer Ausführungsform wird dabei die Kapazität durch einen diskreten Kondensator gebildet. Die aktive Schaltung ist vorzugsweise als Verstärkerschaltung, beispielsweise als D-Verstärker, ausgebildet. In one embodiment, the capacitance is formed by a discrete capacitor. The active circuit is preferably designed as an amplifier circuit, for example as a D-amplifier.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Gleichspannungsnetz als Hochvoltnetz eines Elektro-, Hybrid- oder Brennstoffzellenfahrzeugs ausgebildet. In a further embodiment, the DC voltage network is designed as a high-voltage network of an electric, hybrid or fuel cell vehicle.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Figuren zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments. The figures show:
In der
Aus den Windungen
In der
In der
In der
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- DE 102013208911 A1 [0007] DE 102013208911 A1 [0007]
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