WO2018108876A1 - Protection arrangement for protecting a transformer, and method for protecting transformer - Google Patents

Protection arrangement for protecting a transformer, and method for protecting transformer Download PDF

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WO2018108876A1
WO2018108876A1 PCT/EP2017/082367 EP2017082367W WO2018108876A1 WO 2018108876 A1 WO2018108876 A1 WO 2018108876A1 EP 2017082367 W EP2017082367 W EP 2017082367W WO 2018108876 A1 WO2018108876 A1 WO 2018108876A1
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Ansgar Schuler
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TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG
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    • H01F27/42Circuits specially adapted for the purpose of modifying, or compensating for, electric characteristics of transformers, reactors, or choke coils
    • H01F27/422Circuits specially adapted for the purpose of modifying, or compensating for, electric characteristics of transformers, reactors, or choke coils for instrument transformers
    • H01F27/425Circuits specially adapted for the purpose of modifying, or compensating for, electric characteristics of transformers, reactors, or choke coils for instrument transformers for voltage transformers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R19/0007Frequency selective voltage or current level measuring
    • G01R19/0015Frequency selective voltage or current level measuring separating AC and DC
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
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    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

Definitions

  • the invention relates to a protective arrangement for protecting a transformer, an AC source and / or an AC sink, comprising a transformer whose one winding is connected via a first and second line to an AC source or an AC sink.
  • the invention relates to an AC power source or AC sink with a transformer and such a protection arrangement.
  • the invention relates to a method for protecting a transformer connected via a first and a second line to an alternating current source or alternating current sink, and / or for protecting the alternating current source or alternating current sink.
  • Such or similar arrangements and / or methods are for. B. known from the following publications: GB 1 513 038, US 7,852,647 B2, US 2015/0204918 AI, JP S59-174 277A, FR 2 868 844 Bl, DE 10 2007 013 634 AI, DE 196 48 696 AI, DE 693 09 168 T2.
  • a transformer is operated on an AC power source or an AC sink, often a DC component also occurs. This DC component can cause the transformer to saturate. Losses also increase due to the DC component in the transformer before it reaches saturation. This must be prevented. The DC component and the saturated transformer can also damage the AC source or AC sink.
  • Control methods have been developed with which the DC component can be set by a controllable AC source or sink.
  • the DC component often varies with difficulty, predictably, by external influences, e.g. Load change, temperature, etc. It would be advantageous to control the DC component, that is to say a control as a function of a measured value of the DC component. The higher the requirements for reducing the leakage line, the more precise such a regulation should be.
  • Object of the present invention is therefore an arrangement for protecting a transformer, an AC power source and / or a To provide AC sink, with the DC components can be measured with sufficient accuracy in order to then be able to compensate.
  • a protection arrangement for protecting a transformer, an AC power source and / or sink comprising a transformer whose one winding is connected to an AC source or AC sink via first and second lines, one DC line electrically connected to one of the lines is connected in parallel whose inductance value is greater than the inductance value of the first or the second line and having a DC current measuring device. Accordingly, a high-inductance DC current measuring device is connected in parallel with the low-inductance main current flow via the first and second line. Depending on how their direct current conductance relates to the direct current value of the main current flow, proportionally a proportion of the total DC current will move through this DC current measuring device. It is therefore possible to decouple only a portion of the direct current.
  • a DC line of the DC measuring arrangement may have an inductance value which is greater than the inductance value of the first or the second line. By providing a corresponding DC line, the inductance value of the DC measuring arrangement can be increased.
  • An AC power source or sink may be a bridge circuit of transistors, in particular IGBTs or MOSFETs, which are suitably driven by a controller.
  • a bridge circuit can be operated both as an AC source and as an AC sink.
  • the inductance value of the DC measuring arrangement can be at least a factor of 10, in particular at least a factor of 100, greater than the inductance value of the first or the second line.
  • the greater the inductance value the safer it can be avoided that an alternating current component flows via the DC measuring arrangement.
  • the DC measuring arrangement has a throttle.
  • the throttle may have an electrical conductor, for example made of copper, with a large cross-section.
  • the cross section may in particular be greater than 0.5 mm 2 , in particular greater than 1 mm 2 , in particular greater than 2 mm 2 .
  • the electrical conductor can have a very low ohmic resistance.
  • the ohmic resistance may in particular be less than 0.1 ohm, in particular less than 0.05 ohm, in particular less than 25 ohm.
  • This ladder can be from be surrounded by an inductance-increasing device, in particular iron or ferrite.
  • the DC measuring arrangement in particular its DC line, can have a conductance which is greater than 1% of the conductance of the first or the second line. This can ensure that a sufficiently large proportion of the DC current flows through the DC measuring arrangement, so that the entire DC component can be determined with sufficient certainty, in particular the current flow direction.
  • the conductance of the DC measuring arrangement can be greater than the conductance of the first or the second line by a factor of 0, 1, preferably by a factor of 10.
  • a control device can be provided which is connected to the DC measuring arrangement and is set up to control a direct current detected by the DC current measuring device, in particular to values of less than 1 A, in particular less than 0.5 A, in particular less than 0.2 A.
  • the transformer can be prevented from saturating due to undesired direct current.
  • control device is connected to an AC power source or sink.
  • the control device may be connected to the AC power source or sink, which is connected via the first and second line to a winding of the transformer.
  • the control arrangement is connected to an AC power source or sink, which is connected to the other winding of the transformer.
  • the control device may be connected to the AC power source or sink such that it can drive them. It can regulate the DC so. This can be done in particular by pulse width modulation.
  • the DC measuring arrangement can be connected to the first or the second line at two connection points.
  • the inductance value of the DC measuring arrangement is preferably greater than the inductance value of Line section of the first or the second line between the connection points.
  • the conductance of the DC measuring arrangement is preferably greater than 1% of the conductance of the first or the second line between the two connection points.
  • the connection points can basically lie anywhere along the first or second line. Preferably, however, the connection points are in the region of the terminals of the first or the second line to the winding of the transformer and the AC power source or the AC sink.
  • the scope of the invention also includes the AC source and / or the AC sink with the transformer and one of the protection arrangements previously described for protecting the transformer.
  • the invention also includes a method for protecting a transformer connected to an AC or AC sink via first and second leads, and for protecting the AC source or AC sink, wherein a DC current flowing between the transformer and AC source or AC sink is at least partially protected is coupled by a DC line to the first or the second line is electrically connected in parallel and the DC current is measured in the DC line.
  • Saturation of the transformer can be avoided, in particular, by at least partially correcting the DC current flowing between the transformer and the alternating current source or alternating current sink by changing the control of the alternating current source or sink as a function of the DC current measured in the DC line. This can be done in particular by pulse width modulation. To ensure that a sufficiently small portion of the AC current flows through the DC line, the inductance of the DC line can be increased by inserting a choke into the DC line.
  • Fig. 1 is a highly schematic representation of a protective arrangement for
  • FIG. 2 is an overview diagram, such as a protective device as
  • Sub-component of the protection device can be realized on a printed circuit board
  • Fig. 3 a position of a printed circuit board on which the protective device is realized.
  • FIG. 1 shows a protective arrangement 1 with a transformer 2, the winding 3 of which is connected via a first line 4 and a second line 5, which are arranged to transmit an alternating current signal, to an alternating current source 6 or an alternating current sink 6.
  • An AC power source 6 in the sense of this invention is a device for generating AC power or for converting any power into an AC power.
  • the AC power can, for example, from DC power by means of this AC power source. 6 be generated.
  • different electromechanical and electronic arrangements are suitable.
  • a typical arrangement is a bridge circuit, in particular a full bridge circuit, as shown in Fig. 2 as a switching bridge with four switching elements 6a to 6d.
  • An AC sink 6 in the sense of this invention is a device for consuming, converting or subtracting AC power.
  • the AC power can be converted, for example by means of this AC sink 6 in DC power.
  • different electromechanical and electronic arrangements are suitable.
  • a typical arrangement is a bridge circuit, in particular a full bridge circuit, as shown in Fig. 2 as a switching bridge with four switching elements 6a to 6d.
  • Parallel to the first line 4, a DC measuring arrangement 7 is connected.
  • the DC measuring arrangement 7 in this case comprises a DC line 8, which is connected to connection points 9, 10 with the first line 4.
  • the lines 4 and 5 can be performed as bifilar as possible in order to generate the lowest possible stray fields and to realize the lowest possible inductance.
  • Inductors smaller than 10 ⁇ have been found to be required.
  • PCB printed circuit board
  • the conductance of the DC measuring arrangement 7 should be about 10% of the conductance of the line 4.
  • the DC measuring arrangement 7 furthermore comprises a throttle 11, by means of which the inductance value of the DC measuring arrangement 7 is increased.
  • the DC measuring device 7 includes a DC current measuring device 12.
  • a DC current measuring device is a device that can measure DC current. It determines the DC current to be measured with the aid of a sensor and generates a measurement signal, which is dependent on the measured current and is usually proportional, which can be used by a control system.
  • the measurement signal can be analog or digital.
  • the person skilled in various embodiments of sensors for detecting DC are known. You can work according to different principles, eg. Determining a voltage drop across a shunt, detecting a magnetic field generated by the current, or detecting heat generated by the current or others.
  • the current through the DC measuring device 7 is equal to the current through the inductor 11 and the DC current measuring device 12. This is connected to a control arrangement 13, which can control the AC source or sink 6 based on the measured DC current value, so that the DC current flowing through the DC measuring device 7 can be regulated (reduced).
  • the inductance value of the DC measuring arrangement 7 is much greater than the inductance value of the first line 4, the alternating current component can be reduced compared to the DC component in the DC measuring arrangement 7.
  • the inductance value of the DC measuring arrangement 7 which is greater by at least a factor of 100 than the inductance value of the first line 4, very good results can already be achieved.
  • the inductance value of the DC measuring arrangement 7 is larger than the inductance value of the first line 4 by a factor of 1000.
  • the inductance value is decisively influenced by the throttle 11.
  • the AC power source or AC sink 6 typically operates at frequencies greater than 10 kHz, outside of the audible range for humans. A frequency of approx. 50 kHz.
  • the transformer is designed for currents greater than 200 A AC. Preferably, the transformer is designed for currents greater than 500 A AC. At such frequencies and currents, low-cost, low-weight, low-loss components can be used.
  • the conductance of the DC measuring arrangement is greater than at least 1% of the conductance of the first line 4, in particular between the connection points 9, 10, so that it is ensured that a significant DC component via the DC measuring arrangement 7 and not via the first line. 4 flows. In this way, a portion of the DC current flowing between the AC power source 6 and the transformer 2 can be coupled out.
  • FIG. 2 shows a protective device ⁇ realized as part of the protective arrangement 1 according to FIG. 1 on a printed circuit board 20.
  • the AC power source or sink 6 as a switching bridge with four switching elements 6a to 6d suitable connection points are provided.
  • the connection points of the switching bridge and thus of the alternating current source or sink 6 are connected via a line 21 to a positive DC connection 22 and via a line 23 to a negative DC connection 24.
  • connection point 9 also represents the connection of the transformer 2, which is not shown and can be connected as inductively as possible with the circuit board 20 at the connection point 9.
  • the DC measuring arrangement 7 is arranged, which includes the DC line 8, which at the connection point 10, which in this case still within the AC power source or sink 6 is connected to the first line 4.
  • the inductor 11 comprises a bridge I Ia, which is designed in particular as a copper conductor with a large cross-section, and a ferrite I Ib surrounding this.
  • the ferrite I Ib is preferably annular.
  • the inductance value of the inductor 11 is significantly influenced by the properties of the ferrite I Ib.
  • a ferrite may be used which raises the inductance value at the typical switching frequency of the alternating current source or sink 6 from 50 kHz to values greater than 0.1 ⁇ , in particular greater than ⁇ .
  • a DC current measuring device 12 is provided.
  • FIG. 3 shows a position of the printed circuit board 20 of the protective device ⁇ .
  • the first line 4 is formed very wide.
  • the parallel thereto extending DC line 8 is narrower.
  • the elements DC connection 22 and DC connection 24, AC source or sink 6, inductor 11, DC current measuring device 12 and connection point 9 are also shown.
  • the second terminal of the transformer is provided congruent to the connection point 9 in another position.
  • the DC terminals 22, 24 are located in an inner layer of the printed circuit board 20 and are formed as full as possible.
  • the second line 5 may also be provided in a further, not shown, inner layer of the printed circuit board 20 and be formed substantially congruent to the first line 4.
  • 20 control lines may be provided in other inner layers of the printed circuit board, not shown.
  • the protection arrangement 1 described above additionally has the transformer 2 and the AC power source 6 or sink 6. All embodiments described above for the protective arrangement 1 also apply individually or in combination for the protective device ⁇ .

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Abstract

In a protection arrangement (1) for protecting a transformer (2), an AC source (6) and/or AC sink (6), comprising a transformer (2), of which one winding (3) is connected to an AC source (6) or to an AC sink via a first and a second line (4, 5), a DC measuring arrangement (7) is connected electrically in parallel with one of the lines (4, 5), the inductance value of said DC measuring arrangement being greater than the inductance value of the first or of the second line (4, 5) and said DC measuring arrangement having a DC current measuring device (12).

Description

Schutzanordnunq zum Schutz eines Transformators und Verfahren zum Protective device for protecting a transformer and method for the
Schutz eines Transformators Protection of a transformer
Die Erfindung betrifft eine Schutzanordnung zum Schutz eines Transformators, einer Wechselstromquelle und/oder einer Wechselstromsenke, mit einem Transformator, dessen eine Wicklung über eine erste und zweite Leitung mit einer Wechselstromquelle oder einer Wechselstromsenke verbunden ist. The invention relates to a protective arrangement for protecting a transformer, an AC source and / or an AC sink, comprising a transformer whose one winding is connected via a first and second line to an AC source or an AC sink.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Wechselstromquelle oder Wechselstromsenke mit einem Transformator und einer solchen Schutzanordnung . Furthermore, the invention relates to an AC power source or AC sink with a transformer and such a protection arrangement.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schutz eines über eine erste und eine zweite Leitung an eine Wechselstromquelle oder Wechselstromsenke angeschlossenen Transformators, und/oder zum Schutz der Wechselstromquelle bzw. Wechselstromsenke. Solche oder so ähnliche Anordnungen und/oder Verfahren sind z. B. bekannt aus den folgenden Schriften : GB 1 513 038, US 7,852,647 B2, US 2015/0204918 AI, JP S59-174 277A, FR 2 868 844 Bl, DE 10 2007 013 634 AI, DE 196 48 696 AI, DE 693 09 168 T2. Wenn ein Transformator an einer Wechselstromquelle oder einer Wechselstromsenke betrieben wird, tritt häufig auch ein Gleichstromanteil auf. Dieser Gleichstromanteil kann dazu führen, dass der Transformator in die Sättigung gelangt. Verluste steigen durch den Gleichstromanteil im Transformator auch bereits an, ehe dieser in die Sättigung gelangt. Dies gilt es zu verhindern. Durch den Gleichstromanteil und durch den in der Sättigung betriebenen Transformator kann auch die Wechselstromquelle oder Wechselstromsenke beschädigt werden. Furthermore, the invention relates to a method for protecting a transformer connected via a first and a second line to an alternating current source or alternating current sink, and / or for protecting the alternating current source or alternating current sink. Such or similar arrangements and / or methods are for. B. known from the following publications: GB 1 513 038, US 7,852,647 B2, US 2015/0204918 AI, JP S59-174 277A, FR 2 868 844 Bl, DE 10 2007 013 634 AI, DE 196 48 696 AI, DE 693 09 168 T2. When a transformer is operated on an AC power source or an AC sink, often a DC component also occurs. This DC component can cause the transformer to saturate. Losses also increase due to the DC component in the transformer before it reaches saturation. This must be prevented. The DC component and the saturated transformer can also damage the AC source or AC sink.
Es wurden Ansteuerverfahren entwickelt, mit denen der Gleichstromanteil durch eine steuerbare Wechselstromquelle oder -senke einstellbar ist. Allerdings ändert sich der Gleichstromanteil oftmals schwer vorhersehbar durch externe Einflüsse, wie z.B. Laständerung, Temperatur etc. Vorteilhaft wäre eine Regelung des Gleichstromanteils, also eine Steuerung in Abhängigkeit eines Messwerts des Gleichstromanteils. Je höher die Anforderungen an eine Verringerung der Verlustleitung sind, desto genauer sollte eine solche Regelung sein. Control methods have been developed with which the DC component can be set by a controllable AC source or sink. However, the DC component often varies with difficulty, predictably, by external influences, e.g. Load change, temperature, etc. It would be advantageous to control the DC component, that is to say a control as a function of a measured value of the DC component. The higher the requirements for reducing the leakage line, the more precise such a regulation should be.
Es ist daher notwendig, den Gleichstromanteil mit ausreichender Genauigkeit messen zu können . Hierfür ist z.B. bei einem Transformator für 500 A Wechselstrom bei 50 bis 100 KHz eine Allstrommessung (Messung des Wechselstrom- und Gleichstromanteils gemeinsam) nur dann ausreichend, wenn diese in der Lage ist, mit hoher Genauigkeit auch kleine Gleichströme zu detektieren, da ein solcher Transformator bereits bei sehr geringen Gleichströmen (1 bis 5 Ampere) in die Sättigung gelangen kann. It is therefore necessary to be able to measure the DC component with sufficient accuracy. For this purpose, e.g. in a transformer for 500 A AC at 50 to 100 KHz, an all-current measurement (measurement of AC and DC share together) only sufficient if this is able to detect with high accuracy and small DC currents, since such a transformer already at very low direct currents (1 to 5 amperes) can reach saturation.
Bei herkömmlichen Stromwandlern (Strommesseinrichtungen), die zur Allstrommessung geeignet sind, liegt jedoch der Offset bereits im Bereich von wenigen Ampere. Sie sind demnach für eine Gleichstrommessung im Bereich 1 bis 5 Ampere nicht ausreichend genau. In conventional current transformers (current measuring devices), which are suitable for measuring the total current, however, the offset is already in the range of a few amperes. They are therefore not sufficiently accurate for a DC measurement in the range 1 to 5 amperes.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Anordnung zum Schutz eines Transformators, einer Wechselstromquelle und/oder einer Wechselstromsenke bereitzustellen, mit der Gleichstromanteile hinreichend genau gemessen werden können, um diese dann ausregeln zu können. Object of the present invention is therefore an arrangement for protecting a transformer, an AC power source and / or a To provide AC sink, with the DC components can be measured with sufficient accuracy in order to then be able to compensate.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch Verfahren bzw. Anordnungen mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Merkmalen der Unteransprüche, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnungen. This object is achieved by an arrangement having the features of claim 1 and by methods or arrangements with the features of the independent claims. Advantageous developments can be found in the features of the subclaims, the following description and the drawings.
Offenbart ist eine Schutzanordnung zum Schutz eines Transformators, einer Wechselstromquelle und/oder -senke, mit einem Transformator, dessen eine Wicklung über eine erste und eine zweite Leitung mit einer Wechselstromquelle oder einer Wechselstromsenke verbunden ist, wobei zu einer der Leitungen eine DC-Messanordnung elektrisch parallel geschaltet ist, deren Induktivitätswert größer ist als der Induktivitätswert der ersten oder der zweiten Leitung und die eine DC-Strommesseinrichtung aufweist. Parallel zur niederinduktiven Hauptstromführung über die erste und zweite Leitung wird demnach eine hochinduktive DC-Strommesseinrichtung geschaltet. Je nachdem, wie sich deren Gleichstromleitwert zu dem Gleichstromleitwert der Hauptstromführung verhält, wird sich proportional ein Anteil des DC-Gesamtstroms durch diese DC- Strommesseinrichtung bewegen. Es lässt sich also nur ein Anteil des Gleichstroms auskoppeln. Es kann ein Anteil von ca . 10 % des Gesamtgleichstroms über die DC-Strommesseinrichtung geführt werden. Damit ist eine sehr gute Messung des Gleichstromanteils möglich und damit eine sehr gute Regelung des Gleichstromanteils. Da jedoch durch den sehr hohen Wechselstromleitwert kaum Wechselstrom durch diese Strommesseinrichtung fließt, kann nun eine DC-Strommesseinrichtung verwendet werden, die eine hohe Auflösung bei einem kleinen Messbereich aufweist. Der Offsetwert und die Genauigkeit einer solchen DC-Strommesseinrichtung hängen vom Messbereich ab. Da der Messbereich durch die Messanordnung deutlich verkleinert wird, sind die Umstände für die DC-Strommessung wesentlich günstiger als bei bekannten Lösungen. Insbesondere kann so auch die Stromrichtung des Gleichstromanteils sicher bestimmt werden. Das ist für eine exakte und zuverlässige Regelung auf minimalen Strom sehr hilfreich . Als weiterer Vorteil hat sich herausgestellt, dass es mit der erfindungsgemäßen Anordnung nicht mehr notwendig ist, die niederinduktive Hauptstromführung in der ersten oder zweiten Leitung aufzubrechen, um in einer dieser Leitungen eine Strommesseinrichtung vorzusehen. Das war bislang bei der Allstrommessung notwendig und hatte zu einigen negativen Effekten geführt, wie Streuinduktivitäten, Streufelder, Verluste, Wärmeentwicklung, Asymmetrien, etc. Diese Nachteile sind damit auch überwunden. Auf zusätzliche DC-Blockkondensatoren kann verzichtet werden. Disclosed is a protection arrangement for protecting a transformer, an AC power source and / or sink, comprising a transformer whose one winding is connected to an AC source or AC sink via first and second lines, one DC line electrically connected to one of the lines is connected in parallel whose inductance value is greater than the inductance value of the first or the second line and having a DC current measuring device. Accordingly, a high-inductance DC current measuring device is connected in parallel with the low-inductance main current flow via the first and second line. Depending on how their direct current conductance relates to the direct current value of the main current flow, proportionally a proportion of the total DC current will move through this DC current measuring device. It is therefore possible to decouple only a portion of the direct current. It can be a share of approx. 10% of the total DC current is passed through the DC current measuring device. For a very good measurement of the DC component is possible and thus a very good control of the DC component. However, since there is hardly any AC current flowing through this current measuring device due to the very high AC conductance, a DC current measuring device having a high resolution with a small measuring range can now be used. The offset value and the accuracy of such a DC current measuring device depend on the measuring range. Since the measuring range is significantly reduced by the measuring arrangement, the circumstances for the DC current measurement are much cheaper than in known solutions. In particular, the current direction of the DC component can thus be determined reliably. That's up for an accurate and reliable scheme minimal power very helpful. As a further advantage, it has been found that it is no longer necessary with the arrangement according to the invention to break open the low-inductance main current flow in the first or second line in order to provide a current measuring device in one of these lines. Until now, this was necessary for the measurement of the total current and had led to some negative effects, such as stray inductances, stray fields, losses, heat generation, asymmetries, etc. These disadvantages have therefore also been overcome. Additional DC blocking capacitors can be dispensed with.
Eine DC-Leitung der DC-Messanordnung kann einen Induktivitätswert aufweisen, der größer ist als der Induktivitätswert der ersten oder der zweiten Leitung . Durch das Vorsehen einer entsprechenden DC-Leitung kann der Induktivitätswert der DC-Messanordnung erhöht werden. A DC line of the DC measuring arrangement may have an inductance value which is greater than the inductance value of the first or the second line. By providing a corresponding DC line, the inductance value of the DC measuring arrangement can be increased.
Eine Wechselstromquelle oder -senke kann eine Brückenschaltung aus Transistoren, insbesondere IGBTs oder MOSFETs, sein, die von einer Steuerung geeignet angesteuert werden. So kann eine solche Brückenschaltung sowohl als Wechselstromquelle als auch als Wechselstromsenke betrieben werden. An AC power source or sink may be a bridge circuit of transistors, in particular IGBTs or MOSFETs, which are suitably driven by a controller. Thus, such a bridge circuit can be operated both as an AC source and as an AC sink.
Der Induktivitätswert der DC-Messanordnung kann zumindest um einen Faktor 10, insbesondere zumindest um einen Faktor 100, größer sein als der Induktivitätswert der ersten oder der zweiten Leitung . Je größer der Induktivitätswert ist, desto sicherer kann vermieden werden, dass ein Wechselstromanteil über die DC-Messanordnung fließt. The inductance value of the DC measuring arrangement can be at least a factor of 10, in particular at least a factor of 100, greater than the inductance value of the first or the second line. The greater the inductance value, the safer it can be avoided that an alternating current component flows via the DC measuring arrangement.
Zur Erhöhung des Induktivitätswerts der DC-Messanordnung kann vorgesehen sein, dass die DC-Messanordnung eine Drossel aufweist. Die Drossel kann dabei einen elektrischen Leiter, beispielsweise aus Kupfer, mit einem großen Querschnitt aufweisen. Der Querschnitt kann insbesondere größer 0,5 mm2, insbesondere größer 1 mm2, insbesondere größer 2mm2 sein. Insbesondere kann der elektrische Leiter einen sehr geringen ohmschen Widerstand aufweisen. Der Ohmsche Widerstand kann insbesondere kleiner 0, 1 Ohm, insbesondere kleiner 0,05 Ohm, insbesondere kleiner 25 mOhm sein. Dieser Leiter kann von einem induktivitätserhöhenden Bauelement, insbesondere Eisen oder Ferrit, umgeben sein. To increase the inductance value of the DC measuring arrangement, it can be provided that the DC measuring arrangement has a throttle. The throttle may have an electrical conductor, for example made of copper, with a large cross-section. The cross section may in particular be greater than 0.5 mm 2 , in particular greater than 1 mm 2 , in particular greater than 2 mm 2 . In particular, the electrical conductor can have a very low ohmic resistance. The ohmic resistance may in particular be less than 0.1 ohm, in particular less than 0.05 ohm, in particular less than 25 ohm. This ladder can be from be surrounded by an inductance-increasing device, in particular iron or ferrite.
Die DC-Messanordnung, insbesondere deren DC-Leitung, kann einen Leitwert aufweisen, der größer ist als 1 % des Leitwerts der ersten oder der zweiten Leitung. Dadurch kann sichergestellt werden, dass ein ausreichend großer Anteil des DC-Stroms über die DC-Messanordnung fließt, sodass der gesamte Gleichstromanteil hinreichend sicher ermittelt werden kann, insbesondere die Stromflussrichtung . Der Leitwert der DC-Messanordnung kann dabei um einen Faktor 0, 1, vorzugsweise um einen Faktor 10, größer sein als der Leitwert der ersten oder der zweiten Leitung . The DC measuring arrangement, in particular its DC line, can have a conductance which is greater than 1% of the conductance of the first or the second line. This can ensure that a sufficiently large proportion of the DC current flows through the DC measuring arrangement, so that the entire DC component can be determined with sufficient certainty, in particular the current flow direction. The conductance of the DC measuring arrangement can be greater than the conductance of the first or the second line by a factor of 0, 1, preferably by a factor of 10.
Weiterhin kann eine Regeleinrichtung vorgesehen sein, die mit der DC- Messanordnung verbunden ist und eingerichtet ist, einen durch die DC- Strommesseinrichtung erfassten Gleichstrom auszuregeln, insbesondere auf Werte betragsmäßig kleiner 1 A, insbesondere kleiner 0,5 A, insbesondere kleiner 0,2 A. Somit kann verhindert werden, dass der Transformator aufgrund eines unerwünschten Gleichstroms in die Sättigung gelangt. Furthermore, a control device can be provided which is connected to the DC measuring arrangement and is set up to control a direct current detected by the DC current measuring device, in particular to values of less than 1 A, in particular less than 0.5 A, in particular less than 0.2 A. Thus, the transformer can be prevented from saturating due to undesired direct current.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Regeleinrichtung mit einer Wechselstromquelle oder -senke verbunden ist. Dabei kann die Regeleinrichtung mit der Wechselstromquelle oder -senke verbunden sein, die über die erste und zweite Leitung mit einer Wicklung des Transformators verbunden ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Regelanordnung mit einer Wechselstromquelle oder -senke verbunden ist, die mit der anderen Wicklung des Transformators verbunden ist. Die Regeleinrichtung kann derart mit der Wechselstromquelle oder -senke verbunden sein, dass sie diese ansteuern kann. Sie kann den Gleichstrom so ausregeln. Das kann insbesondere durch Pulsweitenmodulierung erfolgen. In this context, it is particularly advantageous if the control device is connected to an AC power source or sink. In this case, the control device may be connected to the AC power source or sink, which is connected via the first and second line to a winding of the transformer. However, it is also conceivable that the control arrangement is connected to an AC power source or sink, which is connected to the other winding of the transformer. The control device may be connected to the AC power source or sink such that it can drive them. It can regulate the DC so. This can be done in particular by pulse width modulation.
Die DC-Messanordnung kann an zwei Anschlusspunkten mit der ersten oder der zweiten Leitung verbunden sein. Dabei ist der Induktivitätswert der DC- Messanordnung vorzugsweise größer als der Induktivitätswert des Leitungsabschnitts der ersten oder der zweiten Leitung zwischen den Anschlusspunkten. Auch der Leitwert der DC-Messanordnung ist vorzugsweise größer als 1 % des Leitwerts der ersten oder der zweiten Leitung zwischen den beiden Anschlusspunkten. Die Anschlusspunkte können grundsätzlich an beliebigen Stellen entlang der ersten oder zweiten Leitung liegen. Vorzugsweise sind die Anschlusspunkte jedoch im Bereich der Anschlüsse der ersten oder der zweiten Leitung an die Wicklung des Transformators und die Wechselstromquelle oder die Wechselstromsenke. The DC measuring arrangement can be connected to the first or the second line at two connection points. In this case, the inductance value of the DC measuring arrangement is preferably greater than the inductance value of Line section of the first or the second line between the connection points. Also, the conductance of the DC measuring arrangement is preferably greater than 1% of the conductance of the first or the second line between the two connection points. The connection points can basically lie anywhere along the first or second line. Preferably, however, the connection points are in the region of the terminals of the first or the second line to the winding of the transformer and the AC power source or the AC sink.
In den Rahmen der Erfindung fällt außerdem die Wechselstromquelle und/oder die Wechselstromsenke mit dem Transformator und einer der zuvor beschriebenen Schutzanordnungen zum Schutz des Transformators. The scope of the invention also includes the AC source and / or the AC sink with the transformer and one of the protection arrangements previously described for protecting the transformer.
In den Rahmen der Erfindung fällt außerdem ein Verfahren zum Schutz eines über eine erste und eine zweite Leitung an eine Wechselstromquelle oder Wechselstromsenke angeschlossenen Transformators, sowie zum Schutz der Wechselstromquelle oder Wechselstromsenke, bei dem ein zwischen Transformator und Wechselstromquelle oder Wechselstromsenke fließender DC- Strom zumindest teilweise ausgekoppelt wird, indem eine DC-Leitung zu der ersten oder der zweiten Leitung elektrisch parallel geschaltet wird und der DC- Strom in der DC-Leitung gemessen wird. Dadurch ist es möglich, sehr genaue Informationen über den DC-Strom zu erhalten und bei Bedarf rechtzeitig eingreifen zu können, um eine Sättigung des Transformators zu verhindern. The invention also includes a method for protecting a transformer connected to an AC or AC sink via first and second leads, and for protecting the AC source or AC sink, wherein a DC current flowing between the transformer and AC source or AC sink is at least partially protected is coupled by a DC line to the first or the second line is electrically connected in parallel and the DC current is measured in the DC line. This makes it possible to obtain very accurate information about the DC current and to be able to intervene when needed in order to prevent saturation of the transformer.
Eine Sättigung des Transformators kann insbesondere dadurch vermieden werden, dass der zwischen Transformator und Wechselstromquelle oder Wechselstromsenke fließende DC-Strom zumindest teilweise ausgeregelt wird, indem die Ansteuerung der Wechselstromquelle oder -senke in Abhängigkeit des in der DC-Leitung gemessenen DC-Stroms verändert wird. Das kann insbesondere durch Pulsweitenmodulierung erfolgen. Um sicherzustellen, dass ein hinreichend kleiner Anteil des AC-Stroms durch die DC-Leitung fließt, kann die Induktivität der DC-Leitung erhöht werden, indem eine Drossel in die DC-Leitung eingefügt wird. Saturation of the transformer can be avoided, in particular, by at least partially correcting the DC current flowing between the transformer and the alternating current source or alternating current sink by changing the control of the alternating current source or sink as a function of the DC current measured in the DC line. This can be done in particular by pulse width modulation. To ensure that a sufficiently small portion of the AC current flows through the DC line, the inductance of the DC line can be increased by inserting a choke into the DC line.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of an embodiment of the invention with reference to the figures of the drawing, the invention essential details and from the claims. The individual features can be realized individually for themselves or for several in any combination in a variant of the invention.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der schematischen Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend mit Bezug zu den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen : A preferred embodiment of the invention is illustrated in the schematic drawing and is explained below with reference to the figures of the drawing. Show it :
Fig . 1 eine stark schematisierte Darstellung einer Schutzanordnung zum Fig. 1 is a highly schematic representation of a protective arrangement for
Schutz eines Transformators;  Protection of a transformer;
Fig . 2 eine Übersichtsdarstellung, wie eine Schutzeinrichtung als Fig. FIG. 2 is an overview diagram, such as a protective device as
Teilkomponente der Schutzanordnung auf einer Leiterkarte realisiert werden kann;  Sub-component of the protection device can be realized on a printed circuit board;
Fig . 3 eine Lage einer Leiterkarte, auf der die Schutzeinrichtung realisiert ist. Fig. 3 a position of a printed circuit board on which the protective device is realized.
Die Figur 1 zeigt eine Schutzanordnung 1 mit einem Transformator 2, dessen Wicklung 3 über eine erste Leitung 4 und eine zweite Leitung 5, die dazu eingerichtet sind, ein Wechselstromsignal zu übertragen, mit einer Wechselstromquelle 6 bzw. einer Wechselstromsenke 6 verbunden sind. Eine Wechselstromquelle 6 im Sinne dieser Erfindung ist eine Vorrichtung zum Erzeugen von Wechselstromleistung bzw. zum Umwandeln von einer beliebigen Leistung in eine Wechselstromleistung. Die Wechselstromleistung kann beispielsweise aus Gleichstromleistung mittels dieser Wechselstromquelle 6 erzeugt werden. Dazu eignen sich unterschiedliche elektromechanische und elektronische Anordnungen. Eine typische Anordnung ist eine Brückenschaltung insbesondere eine Vollbrückenschaltung, wie sie in Fig. 2 als Schaltbrücke mit vier schaltenden Elementen 6a bis 6d gezeigt ist. Eine Wechselstromsenke 6 im Sinne dieser Erfindung ist eine Vorrichtung zum Verbrauchen, Umwandeln oder Abziehen von Wechselstromleistung . Die Wechselstromleistung kann beispielsweise mittels dieser Wechselstromsenke 6 in Gleichstromleistung umgewandelt werden. Dazu eignen sich unterschiedliche elektromechanische und elektronische Anordnungen. Eine typische Anordnung ist eine Brückenschaltung insbesondere eine Vollbrückenschaltung, wie sie in Fig. 2 als Schaltbrücke mit vier schaltenden Elementen 6a bis 6d gezeigt ist. Parallel zur ersten Leitung 4 ist eine DC-Messanordnung 7 geschaltet. Die DC-Messanordnung 7 umfasst dabei eine DC-Leitung 8, die an Anschlusspunkten 9, 10 mit der ersten Leitung 4 verbunden ist. FIG. 1 shows a protective arrangement 1 with a transformer 2, the winding 3 of which is connected via a first line 4 and a second line 5, which are arranged to transmit an alternating current signal, to an alternating current source 6 or an alternating current sink 6. An AC power source 6 in the sense of this invention is a device for generating AC power or for converting any power into an AC power. The AC power can, for example, from DC power by means of this AC power source. 6 be generated. For this purpose, different electromechanical and electronic arrangements are suitable. A typical arrangement is a bridge circuit, in particular a full bridge circuit, as shown in Fig. 2 as a switching bridge with four switching elements 6a to 6d. An AC sink 6 in the sense of this invention is a device for consuming, converting or subtracting AC power. The AC power can be converted, for example by means of this AC sink 6 in DC power. For this purpose, different electromechanical and electronic arrangements are suitable. A typical arrangement is a bridge circuit, in particular a full bridge circuit, as shown in Fig. 2 as a switching bridge with four switching elements 6a to 6d. Parallel to the first line 4, a DC measuring arrangement 7 is connected. The DC measuring arrangement 7 in this case comprises a DC line 8, which is connected to connection points 9, 10 with the first line 4.
Die Leitungen 4 und 5 können dabei möglichst bifilar geführt sein, um möglichst geringe Streufelder zu erzeugen und eine möglichst geringe Induktivität zu realisieren. Induktivitäten kleiner 10 μΗ haben sich als erforderlich erwiesen. Insbesondere können sie auf einer Leiterkarte (PCB) in parallelen Ebenen größtenteils deckungsgleich geführt sein. So lassen sich Induktivitäten kleiner 2 μΗ erzielen, was noch vorteilhafter ist. Sie sollten auch einen möglichst geringen ohmschen Widerstand aufweisen, um Verluste gering zu halten. Deswegen können sie einen möglichst großen Querschnitt aufweisen. Das kann bei einer Leiterkarte unter anderem durch eine flächenmäßig möglichst breite Leiterbahn, insbesondere möglichst die gesamte Breite der Leiterkarte ausfüllende Leiterbahn, realisiert werden. Für die DC-Messanordnung 7 bleibt dann nur noch begrenzt Raum auf der Leiterkarte. Trotzdem sollte der Leitwert auch für die DC-Messanordnung 7 nicht zu gering sein, weil sich der Gleichstrom entsprechend der Leitwerte auf die Leitung 4 und DC-Messanordnung 7 aufteilt. Wenn ein Anteil von ca. 10 % des Gesamtgleichstroms über die DC- Messanordnung 7 geführt wird, ist eine sehr gute Messung des Gleichstromanteils möglich und damit eine sehr gute Regelung des Gleichstromanteils. Dazu sollte der Leitwert der DC-Messanordnung 7 etwa 10 % des Leitwerts der Leitung 4 betragen. The lines 4 and 5 can be performed as bifilar as possible in order to generate the lowest possible stray fields and to realize the lowest possible inductance. Inductors smaller than 10 μΗ have been found to be required. In particular, they can be guided on a printed circuit board (PCB) in parallel planes largely congruent. This makes it possible to achieve inductances of less than 2 μΗ, which is even more advantageous. You should also have the lowest possible ohmic resistance to minimize losses. Therefore, they can have the largest possible cross-section. This can be realized in a printed circuit board, inter alia, by a conductor track which is as wide as possible in terms of area, in particular as far as possible the entire width of the printed circuit board filling conductor track. For the DC measuring device 7 then only limited space remains on the circuit board. Nevertheless, the conductance should not be too low for the DC measuring arrangement 7, because the DC current is distributed according to the conductance values on the line 4 and DC measuring arrangement 7. If a share of about 10% of the total DC current is passed through the DC measuring device 7, a very good measurement of the DC component is possible and thus a very good control of DC component. For this purpose, the conductance of the DC measuring arrangement 7 should be about 10% of the conductance of the line 4.
Die DC-Messanordnung 7 umfasst weiterhin eine Drossel 11, durch die der Induktivitätswert der DC-Messanordnung 7 erhöht wird. Zudem umfasst die DC- Messanordnung 7 eine DC-Strommesseinrichtung 12. Eine DC Strommesseinrichtung ist eine Vorrichtung, die Gleichstrom messen kann. Sie ermittelt den zu messenden Gleichstrom mit Hilfe eines Sensors und erzeugt ein von dem gemessenen Strom abhängiges, zumeist proportionales Messsignal, das von einer Steuerung oder Regelung weiter verwendet werden kann. Das Messsignal kann analog oder digital sein. Dem Fachmann sind unterschiedliche Ausführungsformen von Sensoren zur Ermittlung von Gleichstrom bekannt. Sie können nach unterschiedlichen Prinzipien arbeiten, z. B. Ermittlung eines Spannungsabfalls über einem Shunt, Ermittlung eines magnetischen Feldes erzeugt durch den Strom oder Ermittlung von Wärme erzeugt durch den Strom oder andere. Der Strom über die DC-Messanordnung 7 ist gleich dem Strom über die Drossel 11 und über die DC-Strommesseinrichtung 12. Diese ist mit einer Regelanordnung 13 verbunden, die anhand des gemessenen DC-Stromwerts die Wechselstromquelle oder -senke 6 steuern kann, sodass der DC-Strom, der über die DC-Messanordnung 7 fließt, ausgeregelt (reduziert) werden kann. The DC measuring arrangement 7 furthermore comprises a throttle 11, by means of which the inductance value of the DC measuring arrangement 7 is increased. In addition, the DC measuring device 7 includes a DC current measuring device 12. A DC current measuring device is a device that can measure DC current. It determines the DC current to be measured with the aid of a sensor and generates a measurement signal, which is dependent on the measured current and is usually proportional, which can be used by a control system. The measurement signal can be analog or digital. The person skilled in various embodiments of sensors for detecting DC are known. You can work according to different principles, eg. Determining a voltage drop across a shunt, detecting a magnetic field generated by the current, or detecting heat generated by the current or others. The current through the DC measuring device 7 is equal to the current through the inductor 11 and the DC current measuring device 12. This is connected to a control arrangement 13, which can control the AC source or sink 6 based on the measured DC current value, so that the DC current flowing through the DC measuring device 7 can be regulated (reduced).
Dadurch, dass der Induktivitätswert der DC-Messanordnung 7 sehr viel größer ist als der Induktivitätswert der ersten Leitung 4, kann der Wechselstromanteil gegenüber dem Gleichstromanteil in der DC-Messanordnung 7 verringert werden. Mit einem Induktivitätswert der DC-Messanordnung 7, der mindestens um den Faktor 100 größer ist als der Induktivitätswert der ersten Leitung 4, können schon sehr gute Ergebnisse erzielt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Induktivitätswert der DC-Messanordnung 7 um den Faktor 1000 größer als der Induktivitätswert der ersten Leitung 4. Der Induktivitätswert wird dabei maßgeblich durch die Drossel 11 beeinflusst. Because the inductance value of the DC measuring arrangement 7 is much greater than the inductance value of the first line 4, the alternating current component can be reduced compared to the DC component in the DC measuring arrangement 7. With an inductance value of the DC measuring arrangement 7, which is greater by at least a factor of 100 than the inductance value of the first line 4, very good results can already be achieved. In a preferred embodiment, the inductance value of the DC measuring arrangement 7 is larger than the inductance value of the first line 4 by a factor of 1000. The inductance value is decisively influenced by the throttle 11.
Die Wechselstromquelle bzw. Wechselstromsenke 6 arbeitet typischerweise bei Frequenzen größer 10 kHz, außerhalb des für Menschen hörbaren Bereichs. Bevorzugt ist eine Frequenz von ca . 50 kHz. Der Transformator ist ausgelegt für Ströme größer 200 A Wechselstrom . Bevorzugt ist der Transformator ausgelegt für Ströme größer 500 A Wechselstrom . Bei solchen Frequenzen und Strömen sind kostengünstige Bauteile mit niedrigem Gewicht und niedrigen Verlusten einsetzbar. The AC power source or AC sink 6 typically operates at frequencies greater than 10 kHz, outside of the audible range for humans. A frequency of approx. 50 kHz. The transformer is designed for currents greater than 200 A AC. Preferably, the transformer is designed for currents greater than 500 A AC. At such frequencies and currents, low-cost, low-weight, low-loss components can be used.
Über die DC-Messanordnung 7 fließt bei geeigneter Einstellung des Induktivitätswerts der DC-Messanordnung 7 ein Wechselstrom, der kleiner als 500 mA ist. With appropriate adjustment of the inductance value of the DC measuring arrangement 7, an alternating current which is less than 500 mA flows via the DC measuring arrangement 7.
Weiterhin ist der Leitwert der DC-Messanordnung größer als zumindest 1 % des Leitwerts der ersten Leitung 4, insbesondere zwischen den Anschlusspunkten 9, 10, so dass sichergestellt ist, dass ein signifikanter Gleichstromanteil über die DC-Messanordnung 7 und nicht über die erste Leitung 4 fließt. Auf diese Art und Weise kann ein Anteil des Gleichstroms, der zwischen der Wechselstromquelle bzw. Wechselstromsenke 6 und Transformator 2 fließt, ausgekoppelt werden. Furthermore, the conductance of the DC measuring arrangement is greater than at least 1% of the conductance of the first line 4, in particular between the connection points 9, 10, so that it is ensured that a significant DC component via the DC measuring arrangement 7 and not via the first line. 4 flows. In this way, a portion of the DC current flowing between the AC power source 6 and the transformer 2 can be coupled out.
In der Figur 2 ist eine Schutzeinrichtung Γ als Teil der Schutzanordnung 1 gemäß der Figur 1 auf einer Leiterkarte 20 realisiert dargestellt. Für die Wechselstromquelle oder -senke 6 als Schaltbrücke mit vier schaltenden Elementen 6a bis 6d sind geeignete Anschlusspunkte vorgesehen. Die Anschlusspunkte der Schaltbrücke und damit der Wechselstromquelle oder - senke 6 sind über eine Leitung 21 an einen positiven DC-Anschluss 22 und über eine Leitung 23 an einen negativen DC-Anschluss 24 angeschlossen. FIG. 2 shows a protective device Γ realized as part of the protective arrangement 1 according to FIG. 1 on a printed circuit board 20. For the AC power source or sink 6 as a switching bridge with four switching elements 6a to 6d suitable connection points are provided. The connection points of the switching bridge and thus of the alternating current source or sink 6 are connected via a line 21 to a positive DC connection 22 and via a line 23 to a negative DC connection 24.
Die erste Leitung 4 und die zweite Leitung 5 sind mit dem Anschlusspunkt 9 verbunden, wobei der Anschlusspunkt 9 auch den Anschluss des Transformators 2 darstellt, der nicht dargestellt ist und möglichst induktivitätsarm mit der Leiterkarte 20 am Anschlusspunkt 9 verbunden werden kann. The first line 4 and the second line 5 are connected to the connection point 9, wherein the connection point 9 also represents the connection of the transformer 2, which is not shown and can be connected as inductively as possible with the circuit board 20 at the connection point 9.
Parallel zur ersten Leitung 4 ist die DC-Messanordnung 7 angeordnet, die die DC- Leitung 8 umfasst, die am Anschlusspunkt 10, der in diesem Fall noch innerhalb der Wechselstromquelle oder -senke 6 liegt, mit der ersten Leitung 4 verbunden ist. Parallel to the first line 4, the DC measuring arrangement 7 is arranged, which includes the DC line 8, which at the connection point 10, which in this case still within the AC power source or sink 6 is connected to the first line 4.
Anstatt die DC-Messanordnung 7 parallel zu der ersten Leitung 4 anzuordnen, ist es natürlich genauso möglich, die DC-Messanordnung 7 parallel zur zweiten Leitung 5 anzuordnen. Im vorliegenden Beispiel wäre das unter Umständen sogar zu bevorzugen, da die zweite Leitung 5 einen ohnehin etwas längeren Weg von den vier schaltenden Elementen 6a bis 6d zu dem Anschluss 9 aufweist. Of course, instead of arranging the DC measuring arrangement 7 parallel to the first line 4, it is likewise possible to arrange the DC measuring arrangement 7 parallel to the second line 5. In the present example, this might even be preferable, since the second line 5 has an already somewhat longer path from the four switching elements 6a to 6d to the terminal 9.
Die Drossel 11 umfasst eine Brücke I Ia, die insbesondere als Kupferleiter mit großem Querschnitt ausgebildet ist, und einen diese umgebenden Ferrit I Ib. Der Ferrit I Ib ist dabei vorzugsweise ringförmig ausgebildet. Der Induktivitätswert der Drossel 11 wird dabei maßgeblich durch die Eigenschaften des Ferrits I Ib beeinflusst. Zum Einsatz kann ein Ferrit kommen, der den Induktivitätswert bei der typischen Schaltfrequenz der Wechselstromquelle oder -senke 6 von 50 kHz auf Werte größer 0, 1 μΗ, insbesondere größer ΙμΗ, anhebt. Weiterhin ist zu erkennen, dass eine DC-Strommesseinrichtung 12 vorgesehen ist. The inductor 11 comprises a bridge I Ia, which is designed in particular as a copper conductor with a large cross-section, and a ferrite I Ib surrounding this. The ferrite I Ib is preferably annular. The inductance value of the inductor 11 is significantly influenced by the properties of the ferrite I Ib. A ferrite may be used which raises the inductance value at the typical switching frequency of the alternating current source or sink 6 from 50 kHz to values greater than 0.1 μΗ, in particular greater than ΙμΗ. Furthermore, it can be seen that a DC current measuring device 12 is provided.
Die Figur 3 zeigt eine Lage der Leiterkarte 20 der Schutzeinrichtung Γ. Insbesondere ist hier zu erkennen, dass die erste Leitung 4 sehr breit ausgebildet ist. Die parallel dazu verlaufende DC-Leitung 8 ist schmaler ausgebildet. Schematisch sind weiterhin die Elemente DC-Anschluss 22 und DC- Anschluss 24, Wechselstromquelle oder -senke 6, Drossel 11, DC- Strommesseinrichtung 12 und Anschlusspunkt 9 dargestellt. Der zweite Anschluss des Transformators ist in einer anderen Lage deckungsgleich zum Anschlusspunkt 9 vorgesehen. Die DC-Anschlüsse 22, 24 befinden sich in einer Innenlage der Leiterkarte 20 und sind möglichst vollflächig ausgebildet. Die zweite Leitung 5 kann ebenfalls in einer weiteren, nicht dargestellten Innenlage der Leiterkarte 20 vorgesehen und im Wesentlichen deckungsgleich zur ersten Leitung 4 ausgebildet sein. Weiterhin können in weiteren nicht dargestellten Innenlagen der Leiterkarte 20 Steuerleitungen vorgesehen sein. Durchkontaktierungen von der in der Figur 3 gezeigten Lage, die eine Innenlage der Leiterkarte 20 darstellt, können die erste Leitung 4 mit weiteren Innenlagen oder einer Außenlage der Leiterkarte 20, z. B. einer Bestückungsseite, verbinden. Die Durchkontaktierungen von einer anderen Innenlage, auf der sich die zweite Leitung 5 befindet, können die zweite Leitung 5 mit weiteren Innenlagen oder der anderen Außenlage der Leiterkarte, z.B. der Unterseite, verbinden. Die Durchkontaktierungen können so ausgestaltet sein, dass sie nicht durch alle Lagen gehen. Es werden dann sogenannte Sacklochbohrungen verwendet. Dadurch ergibt sich ein besonders induktionsarmer Aufbau und eine bifilare Ausführung der Leitungen 4, 5. FIG. 3 shows a position of the printed circuit board 20 of the protective device Γ. In particular, it can be seen here that the first line 4 is formed very wide. The parallel thereto extending DC line 8 is narrower. Schematically, the elements DC connection 22 and DC connection 24, AC source or sink 6, inductor 11, DC current measuring device 12 and connection point 9 are also shown. The second terminal of the transformer is provided congruent to the connection point 9 in another position. The DC terminals 22, 24 are located in an inner layer of the printed circuit board 20 and are formed as full as possible. The second line 5 may also be provided in a further, not shown, inner layer of the printed circuit board 20 and be formed substantially congruent to the first line 4. Furthermore, 20 control lines may be provided in other inner layers of the printed circuit board, not shown. Through-contacts of the layer shown in Figure 3, which represents an inner layer of the printed circuit board 20, the first line 4 with further inner layers or an outer layer of the printed circuit board 20, z. B. a component side, connect. The plated-through holes of another inner layer, on which the second line 5 is located, can connect the second line 5 with further inner layers or the other outer layer of the printed circuit board, for example the underside. The vias can be designed so that they do not go through all the layers. There are then used so-called blind holes. This results in a particularly low-induction construction and a bifilar design of the lines 4, 5.
Die oben beschriebene Aufgabe lässt sich demnach auch lösen durch eine Schutzeinrichtung Γ zum Schutz eines Transformators 2 sowie einer Wechselstromquelle 6 oder -senke 6, mit einer ersten und einer zweiten Leitung 4, 5, die von einem Anschlusspunkt 9 zur Verbindung einer Wicklung 3 des Transformators 2 mit einer Wechselstromquelle 6 oder einer Wechselstromsenke 6 eingerichtet sind, wobei zu einer der Leitungen 4, 5 eine DC-Messanordnung 7 elektrisch parallel geschaltet ist, deren Induktivitätswert größer ist als der Induktivitätswert der ersten oder der zweiten Leitung 4, 5 und die eine DC- Strommesseinrichtung 12 aufweist. Die oben beschriebene Schutzanordnung 1 weist zusätzlich den Transformator 2 und die Wechselstromquelle 6 oder -senke 6 auf. Alle oben beschriebenen Ausgestaltungen für die Schutzanordnung 1 gelten auch einzeln oder in Kombination für die Schutzeinrichtung Γ. Accordingly, the above-described object can also be achieved by a protective device Γ for protecting a transformer 2 and an alternating current source 6 or sink 6, having a first and a second line 4, 5, from a connection point 9 for connecting a winding 3 of the transformer 2 with an alternating current source 6 or an alternating current sink 6, to one of the lines 4, 5 a DC measuring arrangement 7 is electrically connected in parallel whose inductance value is greater than the inductance value of the first or the second line 4, 5 and the one DC - Current measuring device 12 has. The protection arrangement 1 described above additionally has the transformer 2 and the AC power source 6 or sink 6. All embodiments described above for the protective arrangement 1 also apply individually or in combination for the protective device Γ.

Claims

Patentansprüche claims
1. Schutzanordnung (1) zum Schutz eines Transformators (2), einer 1. Protection arrangement (1) for protecting a transformer (2), a
Wechselstromquelle (6) und/oder Wechselstromsenke (6), mit einem Transformator (2), dessen eine Wicklung (3) über eine erste und eine zweite Leitung (4, 5) mit einer Wechselstromquelle (6) oder einer  AC source (6) and / or AC sink (6), comprising a transformer (2) having one winding (3) via a first and a second line (4, 5) with an AC source (6) or a
Wechselstromsenke (6) verbunden ist, wobei zu einer der Leitungen (4, 5) eine DC-Messanordnung (7) elektrisch parallel geschaltet ist, deren Induktivitätswert größer ist als der Induktivitätswert der ersten oder der zweiten Leitung (4, 5) und die eine DC-Strommesseinrichtung (12) aufweist.  AC sink (6) is connected, wherein to one of the lines (4, 5) is a DC measuring arrangement (7) is electrically connected in parallel whose inductance value is greater than the inductance value of the first or the second line (4, 5) and the one DC current measuring device (12).
2. Schutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine DC-Leitung der DC-Messanordnung (7) einen Induktivitätswert aufweist, der größer ist als der Induktivitätswert der ersten oder der zweiten Leitung (4, 5). 2. Protection arrangement according to claim 1, characterized in that a DC line of the DC measuring arrangement (7) has an inductance value which is greater than the inductance value of the first or the second line (4, 5).
3. Schutzanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktivitätswert der DC-Messanordnung (7) zumindest um einen Faktor 10, insbesondere zumindest um einen Faktor 100, größer ist als der Induktivitätswert der ersten oder der zweiten Leitung (4, 5). 3. Protection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the inductance value of the DC measuring arrangement (7) is at least a factor of 10, in particular at least a factor of 100, greater than the inductance value of the first or the second line (4, 5 ).
4. Schutzanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die DC-Messanordnung (7) eine Drossel (11) aufweist. 4. Protection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the DC measuring arrangement (7) has a throttle (11).
5. Schutzanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die DC-Messanordnung (7), insbesondere deren DC- Leitung (8), einen Leitwert aufweist, der größer ist als 1 % des Leitwerts der ersten oder der zweiten Leitung (4, 5). 5. Protection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the DC measuring arrangement (7), in particular its DC line (8), has a conductance which is greater than 1% of the conductance the first or the second line (4, 5).
6. Schutzanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regeleinrichtung (13) vorgesehen ist, die mit der DC-Messanordnung (7) verbunden ist und eingerichtet ist, einen durch die DC-Strommesseinrichtung (12) erfassten Gleichstrom auszuregeln. 6. Protection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a control device (13) is provided, which is connected to the DC measuring arrangement (7) and is adapted to correct a detected by the DC current measuring device (12) direct current.
7. Schutzanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (13) mit einer Wechselstromquelle oder -senke (6) verbunden ist. 7. Protection arrangement according to claim 6, characterized in that the control device (13) with an AC power source or sink (6) is connected.
8. Schutzanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die DC-Messanordnung (7) an zwei 8. Protection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the DC measuring arrangement (7) at two
Anschlusspunkten (9, 10) mit der ersten oder der zweiten Leitung (4, 5) verbunden ist.  Connection points (9, 10) with the first or the second line (4, 5) is connected.
9. Verfahren zum Schutz eines über eine erste und eine zweite Leitung (4, 5) an eine Wechselstromquelle (6) oder Wechselstromsenke angeschlossenen Transformators (2), sowie zum Schutz der Wechselstromquelle (6) oder Wechselstromsenke (6), bei dem ein zwischen Transformator (2) und Wechselstromquelle (6) oder Wechselstromsenke (6) fließender DC-Strom zumindest teilweise ausgekoppelt wird, indem eine DC-Leitung (8) zu der ersten oder der zweiten Leitung (4, 5) elektrisch parallel geschaltet wird und der DC-Strom in der DC-Leitung (8) gemessen wird. 9. A method for protecting a via a first and a second line (4, 5) to an AC power source (6) or AC sink connected transformer (2), and for the protection of the AC power source (6) or AC sink (6), in which a between Transformer (2) and AC power source (6) or AC sink (6) is at least partially decoupled by a DC line (8) to the first or the second line (4, 5) is electrically connected in parallel and the DC Current in the DC line (8) is measured.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen Transformator (2) und Wechselstromquelle (6) oder Wechselstromsenke (6) fließende DC-Strom zumindest teilweise ausgeregelt wird, indem die Ansteuerung der Wechselstromquelle oder -senke (6) in Abhängigkeit des in der DC-Leitung gemessenen DC-Stroms verändert wird . 10. The method according to claim 9, characterized in that between the transformer (2) and AC power source (6) or AC sink (6) flowing DC current is at least partially compensated by the control of the AC power source or sink (6) in dependence of in the DC line measured DC current is changed.
11. Schutzeinrichtung (Γ) zum Schutz eines Transformators (2), einer 11. Protection device (Γ) for protecting a transformer (2), a
Wechselstromquelle (6) und/oder Wechselstromsenke (6), mit einer ersten und einer zweiten Leitung (4, 5), wobei zu einer der Leitungen (4, 5) eine DC-Messanordnung (7) elektrisch parallel geschaltet ist, deren  AC source (6) and / or AC sink (6), having a first and a second line (4, 5), wherein to one of the lines (4, 5) a DC measuring arrangement (7) is electrically connected in parallel, the
Induktivitätswert größer ist als der Induktivitätswert der ersten oder der zweiten Leitung (4, 5) und die eine DC-Strommesseinrichtung (12) aufweist.  Inductance value is greater than the inductance value of the first or the second line (4, 5) and having a DC current measuring device (12).
12. Wechselstromquelle (6) mit einem Transformator (2) und einer 12. AC power source (6) with a transformer (2) and a
Schutzanordnung (1) zum Schutz des Transformators (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 oder 11.  Protection arrangement (1) for protecting the transformer (2) according to one of the preceding claims 1 to 8 or 11.
13. Wechselstromsenke (6) mit einem Transformator (2) und einer 13. AC sink (6) with a transformer (2) and a
Schutzanordnung (1) zum Schutz des Transformators (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 oder 11.  Protection arrangement (1) for protecting the transformer (2) according to one of the preceding claims 1 to 8 or 11.
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