(57)【要約】      （修正有）【課題】不所望な交流電流は非常に大きく抑制されることができる電気システム用の方法および装置を提供する。【解決手段】電気システムは電圧源２および、導体を介して電圧源２と並列接続されインダクタンスＬとキャパシタンスＣの直列回路を有しており、インダクタンスＬは導体を介してキャパシタンスＣと直列接続されている。キャパシタンスＣとインダクタンスＬの直列回路に対する電圧源２の接続のための導体または、キャパシタンスＣとインダクタンスＬの直列回路の導体はリング３により囲まれ、リングは妨害電流補償装置１のエアギャップにより磁化されることができ、補償電圧ＵＫは妨害電流補償装置１の磁化コイル４手段により磁化されるリング３の磁化によって、キャパシタンスＣとインダクタンスＬの直列回路に対する電圧源２の接続の導体または、キャパシタンスＣとインダクタンスＬの直列回路の導体に与えられる。妨害電流補償装置１も特定される。【選択図】図１
2010136617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気システムが電圧源（２）および、導体を介して電圧源（２）と並列接続されたインダクタンス（Ｌ）とキャパシタンス（Ｃ）を含む直列回路を有しており、インダクタンス（Ｌ）は導体を介してキャパシタンス（Ｃ）と直列接続されている妨害電流補償装置（１）による電気システムの妨害電流補償方法において、
キャパシタンス（Ｃ）とインダクタンス（Ｌ）の直列回路に対する電圧源（２）の接続のための導体または、キャパシタンス（Ｃ）とインダクタンス（Ｌ）の直列回路の導体はリング（３）により囲まれ、そのリングは妨害電流補償装置（１）のエアギャップにより磁化されることができ、
補償電圧（ＵＫ）は妨害電流補償装置（１）の磁化コイル（４）により磁化されることができるリング（３）の磁化によって、キャパシタンス（Ｃ）とインダクタンス（Ｌ）の直列回路に対する電圧源（２）の接続のための導体または、キャパシタンス（Ｃ）とインダクタンス（Ｌ）の直列回路の導体に与えられることを特徴とする方法。
【請求項２】
補償電流（ＩＫ）はリング（３）を磁化するために磁化コイル（４）に与えられ、リング（３）は多数の駆動可能な電力半導体スイッチを有する妨害電流補償装置（１）の変換器ユニット（５）により磁化されることができることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
補償電流プリセット値（ＩＫｎｏｍ）は妨害電流補償装置（１）の調整装置（６）によりキャパシタンス（Ｃ）の電圧（ＵＣ）の関数として発生され、変換器ユニット（５）の駆動可能な電力半導体スイッチは妨害電流補償装置（１）の駆動回路（７）により補償電流プリセット値（ＩＫｎｏｍ）から形成される駆動信号（Ｓ）により駆動されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
補償電流プリセット値（ＩＫｎｏｍ）はキャパシタンス（Ｃ）の濾波された電圧（ＵＣＦ）から、調整装置６の積分ユニット（８）による積分により形成され、
キャパシタンス（Ｃ）の濾波された電圧（ＵＣＦ）はキャパシタンス（Ｃ）の電圧（ＵＣ）から調整装置（６）の帯域通過フィルタ（９）による帯域通過濾波（９）により形成されることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
補償電流プリセット値（ＩＫｎｏｍ）は妨害電流補償装置（１）の調整装置（６）によりインダクタンス（Ｌ）の電圧（ＵＬ）の関数として発生され、変換器ユニット（５）の駆動可能な電力半導体スイッチは妨害電流補償装置（１）の駆動回路（７）により補償電流プリセット値（ＩＫｎｏｍ）から形成される駆動信号（Ｓ）により駆動されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項６】
補償電流プリセット値（ＩＫｎｏｍ）はインダクタンス（Ｌ）の濾波された電圧（ＵＬＦ）から、調整装置６の積分ユニット（８）による積分により形成され、
インダクタンス（Ｌ）の濾波された電圧（ＵＬＦ）はインダクタンス（Ｌ）の電圧（ＵＬ）から調整装置（６）の帯域通過フィルタ（９）による帯域通過濾波により形成されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
電気システムが電圧源（２）および、導体を介して電圧源（２）と並列接続され、インダクタンス（Ｌ）とキャパシタンス（Ｃ）を有している直列回路を有しており、インダクタンス（Ｌ）は導体を介してキャパシタンス（Ｃ）と直列接続されている電気システムの妨害電流補償装置（１）において、
キャパシタンス（Ｃ）とインダクタンス（Ｌ）の直列回路に対する電圧源（２）の接続のための導体または、キャパシタンス（Ｃ）とインダクタンス（Ｌ）の直列回路の導体はリング（３）により囲まれ、リングはリング（３）の磁化により補償電圧（ＵＫ）を与えるためのエアギャップを有して磁化されることができ、リングは磁化コイル（４）により磁化されることができることを特徴とする妨害電流補償装置（１）。
【請求項８】
多数の駆動可能な電力半導体スイッチを有する前述の変換器ユニット（５）が補償電流（ＵＫ）における給電のために磁化コイル（４）に接続されていることを特徴とする請求項７記載の妨害電流補償装置（１）。
【請求項９】
キャパシタンス（Ｃ）の電圧（ＵＣ）の関数として補償電流プリセット値（ＩＫｎｏｍ）を発生するために使用され、駆動回路（７）を介して変換器ユニット（５）の駆動可能な電力半導体スイッチへ接続され、それによって補償電流プリセット値（ＩＫｎｏｍ）から駆動信号（Ｓ）を形成する調整装置（６）が設けられることを特徴とする請求項８記載の妨害電流補償装置（１）。
【請求項１０】
調整装置（６）はキャパシタンス（Ｃ）の濾波された電圧（ＵＣｆ）から補償電流プリセット値を形成するため積分ユニット（８）を有し、調整装置（６）はキャパシタンス（Ｃ）の電圧（ＵＣ）からキャパシタンス（Ｃ）の濾波された電圧（ＵＣｆ）を形成するために帯域通過フィルタ（９）を有することを特徴とする請求項９記載の妨害電流補償装置（１）。
【請求項１１】
インダクタンス（Ｌ）の電圧（ＵＬ）の関数として補償電流プリセット値（ＩＫｎｏｍ）を発生するために使用され、駆動回路（７）を介して変換器ユニット（５）の駆動可能な電力半導体スイッチへ接続され、それによって補償電流プリセット値（ＩＫｎｏｍ）から駆動信号（Ｓ）を形成する調整装置（６）が設けられることを特徴とする請求項８記載の妨害電流補償装置（１）。
【請求項１２】
調整装置（６）はインダクタンス（Ｌ）の濾波された電圧（ＵＬｆ）から補償電流プリセット値を形成するために積分ユニット（８）を有し、調整装置（６）はインダクタンス（Ｌ）の電圧（ＵＬ）からインダクタンス（Ｌ）の濾波された電圧（ＵＬｆ）を形成するために帯域通過フィルタ（９）を有することを特徴とする請求項１１記載の妨害電流補償装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力電子装置の分野に関し、独立請求項の前文に記載の電気システム用の妨害電流補償方法および妨害電流補償装置に基づく。
【背景技術】
【０００２】
例えば電力供給システム用の電圧源である電圧源を有する多くの電気システムでは、導体を介して電圧源に接続されインダクタンスとキャパシタンスを有する直列回路が設けられ、インダクタンスは導体を介してキャパシタンスと直列に接続されている。関連される電力−電子供給装置を有する回転電気機械のような能動又は受動の電気負荷または電流源は典型的にキャパシタンスと並列に接続されることができ、この場合に回転する電気機械は通常モータ又は発電機として動作されることができる。
【０００３】
電圧源がＡＣまたはＤＣ電圧の電力供給システムの電圧源であるならば、所望しない交流電流が与えられることに関する厳しい要求が存在する。これらのような不所望な交流電流は電気システムの負荷側から、即ち例えば回転電気機械及びその電力−電子供給装置から発生する可能性がある。インダクタンスとキャパシタンスの大きさの決定は前記不所望な交流電流を制限するための最も重要な手段である。しかしながら、不所望な交流電流はインダクタンスとキャパシタンスの大きさによってのみ非常に制限された限度までのみ減少されることができ、これは重量の増加、空間的要求、付加的なコストに関連される。
【０００４】
この一般的なタイプの装置は米国特許出願2005/0083627 A1号明細書に特定されている。この文献では、装置は導体を介して電気システムの電圧源に接続されているフィルタ回路を有している。このフィルタ回路はそれぞれキャパシタンスとインダクタンスを具備している２つの並列接続された直列回路により形成されている。結合変圧器の変圧器巻線はフィルタ回路と直列に接続される。
【発明の概要】
【０００５】
それ故、本発明の目的は不所望な交流電流は非常に大きく抑制されることができる電気システム用の方法および装置を提供することである。
【０００６】
この目的は請求項１および請求項７の特徴により達成される。本発明の有効な発展は独立請求項で特定されている。
【０００７】
電気システムは電圧源および、導体を介して電圧源と並列に接続され、インダクタンスとキャパシタンスを有する直列回路を有しており、インダクタンスは導体を介してキャパシタンスと直列接続されている。本発明による方法では、キャパシタンスとインダクタンスの直列回路に対する電圧源の接続のための導体、またはキャパシタンスとインダクタンスの直列回路の導体はリングにより囲まれ、そのリングは本発明による妨害電流補償装置のエアギャップを有して磁化されることができる。さらに補償電圧は妨害電流補償装置の磁化コイルにより磁化されることができるリングの磁化によって、キャパシタンスとインダクタンスの直列回路に対する電圧源の接続のための導体または、キャパシタンスとインダクタンスの直列回路の導体に与えられる。補償電圧は好ましくは抑制される交流電流の周波数に対応する予め決定可能な周波数におけるＡＣ電圧である。補償電圧はキャパシタにおける不所望な交流電流のために増加された不所望なＡＣ電圧成分がキャパシタ電圧において補償されることを意味している。この補償の結果として、対応する周波数における不所望な交流電流はもはや流れず、したがって不所望な交流電流に関する要求に適合させることが有効に可能になり、この要求は典型的に電子システムで適合されなければならない。
【０００８】
本発明による妨害電流補償装置はエアギャップを有して磁化されることができるリングを有し、キャパシタンスとインダクタンスの直列回路に対する電圧源の接続のための導体または、キャパシタンスとインダクタンスの直列回路の導体はリングにより囲まれ、そのリングはリングの磁化による補償電圧の適用のためのエアギャップを有して磁化されることができ、そのリングは磁化コイルにより磁化されることができる。妨害電流補償装置はそれ故、合理的な簡単で複雑ではない設計であり、さらに非常に頑丈で重量が軽く、最小量の空間しか必要としない。特に牽引の場合には、即ち電気システムが例えばＤＣ電圧電力供給システムから与えられる電気鉄道車両であるとき、簡潔性、軽量、頑丈さ、小さい空間の要求が主要な要求であり、その結果として本発明による妨害電流補償装置１はこのような応用に適している。
【０００９】
本発明のこれらおよびさらに別の目的、利点、特徴は図面を伴った本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明から明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による妨害電流補償装置の第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明による妨害電流補償装置の第２の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面およびそれらの意味において使用されている参照符合が参照符合のリストに挙げられている。原理的に、同一の部品には図面で同じ参照符合が設けられている。記載されている実施形態は本発明の主題の例を表しており、発明の限定の効果はもたない。  
図１は本発明による妨害電流補償装置１の第１の実施形態を示している。さらに図２は本発明による妨害電流補償装置１の第２の実施形態を示している。さらに図１および図２に示されている電気システムは、電圧源２と導体を介して電圧源２と並列接続され、インダクタンスＬとキャパシタンスＣを有している直列回路を具備し、インダクタンスＬは導体を介してキャパシタンスＣと直列に接続されている。本発明による方法に基づいて、キャパシタンスＣとインダクタンスＬの直列回路に対する電圧源２の接続のための導体または、キャパシタンスＣとインダクタンスＬの直列回路の導体はリング３により囲まれ、そのリングは本発明による妨害電流補償装置１のエアギャップを有して磁化されることができ、これについては以下の文脈で詳細に説明する。磁化されることができるリングは例えば強磁性材料を有するかおよび／または積層されることができる。一般的に、磁化されることができ当業者に知られているリングの任意の実施形態および材料が使用されることができる。さらに、補償電圧ＵＫは妨害電流補償装置１の磁化コイル４により磁化されることができるリング３の磁化によって、キャパシタンスＣとインダクタンスＬの直列回路に対する電圧源２の接続のための導体または、キャパシタンスＣとインダクタンスＬの直列回路の導体に与えられる。補償電圧ＵＫはキャパシタＣにおける不所望な交流電流により増加された不所望なＡＣ電圧成分がキャパシタ電圧ＵＣで補償されることを意味している。この補償の結果として、対応する周波数における不所望な交流電流はもはや流れない利点が得られる。典型的に電気システムにより適合されなければならない不所望な交流電流に関する要求はしたがって有効に適合されることができる。これらのような不所望な交流電流は電気システムの電気負荷10から、即ち例示では回転電気機械及びその電力−電子供給装置から発生する可能性があり、このような電気負荷10は典型的に図１および図２に示されているようにキャパシタンスＣと並列接続されている。
【００１２】
好ましくは、補償回路ＩＫはリング３を磁化するために磁化コイル４に与えられ、そのリング３は多数の駆動可能な電力半導体スイッチを有する妨害電流補償装置１の変換器ユニット５によって磁化されることができる。磁化コイル４および磁化されることができるリング３は減算器のタイプのように動作し、即ち補償電流ＩＫは消散し、その結果として所望の補償電圧ＵＫが形成されることができる。さらに、補償電流プリセット値ＩＫｎｏｍは図１に示されているように妨害電流補償装置１の調整装置６によりキャパシタンスＣの電圧ＵＣの関数として生成され、変換器ユニット５の駆動可能な電力半導体スイッチは妨害電流補償装置１の駆動回路７により補償電流プリセット値ＩＫｎｏｍから形成される駆動信号Ｓにより駆動される。補償電流プリセット値ＩＫｎｏｍはキャパシタンスＣの濾波された電圧ＵＣｆから、調整装置６の積分ユニット８による積分により形成され、キャパシタンスＣの濾波された電圧ＵＣｆはキャパシタンスＣの濾波された電圧ＵＣｆから、調整装置６の帯域通過フィルタ９による帯域通過濾波により形成される。帯域通過濾波の結果として、補償される必要があり電気負荷10によって主に生じる不所望な交流電流により発生されたキャパシタ電圧ＵＣ中の不所望なＡＣ電圧成分ＵＣｆは周波数に関して抽出され、補償電流プリセット値ＩＫｎｏｍはその後そこから前述した方法で形成される。
【００１３】
代わりに、前記方法によれば、補償電流プリセット値ＩＫｎｏｍが図２に示されているように妨害電流補償装置１の調整装置６によりインダクタンスＬの電圧ＵＬの関数として生成され、ここで変換器ユニット５の駆動可能な電力半導体スイッチは妨害電流補償装置１の駆動回路７により補償電流プリセット値ＩＫｎｏｍから形成される駆動信号Ｓによって駆動される。図２に示されているように、補償電流プリセット値ＩＫｎｏｍはその後インダクタンスＬの濾波された電圧ＵＬｆから調整装置６の積分ユニット８による積分により形成され、インダクタンスＬの濾波された電圧ＵＬｆはインダクタンスＬの電圧ＵＬから調整装置６の帯域通過フィルタ９による帯域通過濾波により形成される。帯域通過濾波の結果として、補償され、電気負荷10と付加的に電圧源２により生じるインダクタンス電圧ＵＬの不所望なＡＣ電圧成分ＵＬｆは周波数に関して抽出され、補償電流プリセット値ＩＫｎｏｍはその後そこから前述した方法で形成される。それ故、電圧源２により生じる不所望な交流電流は、それが生じるとき、例えば電気的ＡＣまたはＤＣ電圧電力供給システム中の電圧源の場合、有効に非常に大きく抑制されることができる。
【００１４】
本発明による妨害電流補償装置１は、図１および図２に示されているようにリング３を有し、そのリング３はエアギャップを有して磁化されることができ、この場合、キャパシタンスＣとインダクタンスＬの直列回路に対する電圧源２の接続のための導体、または、キャパシタンスＣとインダクタンスＬの直列回路の導体はリング３により囲まれ、リングはリング３の磁化による補償電圧ＵＫの供給のためのエアギャップを有して磁化されることができ、リングは磁化コイル４により磁化されることができる。したがって妨害電流補償装置１は、合理的な簡単で複雑ではない設計であり、非常に頑丈で重量が軽く、最小量の空間しか必要としない。特に牽引の場合には、即ち電気システムが例えばＤＣ電圧電力供給システムから給電される電気鉄道車両であるとき、簡潔性、軽量、頑丈、小さい空間の要求が主要な要求であり、その結果として本発明による妨害電流補償装置１はこのような応用に適している。
【００１５】
さらに、多数の駆動可能な電力半導体スイッチを有する前述の変換器ユニット５は補償電流ＩＫにおける給電のため磁化コイル４に接続されている。電圧変換器、電流変換器またはマトリックス変換器の形態の任意の変換器ユニットは変換器ユニットとして使用されることができる。
【００１６】
本発明による妨害電流補償装置１はさらに図１に示されているように、キャパシタンスＣの電圧ＵＣの関数として補償電流プリセット値ＩＫｎｏｍを発生するために使用され、駆動回路７を介して変換器ユニット５の駆動可能な電力半導体スイッチへ接続され、補償電流プリセット値ＩＫｎｏｍから駆動信号Ｓを形成するための調整装置６を具備している。
【００１７】
図１に示されているように、調整装置６はキャパシタンスＣの濾波された電圧ＵＣｆから補償電流プリセット値ＩＫｎｏｍを形成するための積分ユニット８を有し、調整装置６は付加的にキャパシタンスＣの電圧ＵＣからキャパシタンスＣの濾波された電圧ＵＣｆを形成するための帯域通過フィルタ９を有する。帯域通過フィルタ９は補償されるべき、主として電気負荷10により生じる不所望な交流電流により発生されるキャパシタ電圧ＵＣの不所望なＡＣ電圧成分ＵＣｆが周波数に関して抽出されることを可能にし、補償電流プリセット値ＩＫｎｏｍはその後そこから前述した方法で形成される。
【００１８】
図１の代りに、図２に示されている妨害電流補償装置１は、駆動回路７を介して変換器ユニット５の駆動可能な電力半導体スイッチへ接続されるインダクタンスＬの電圧ＵＬの関数として補償電流プリセット値ＩＫｎｏｍを発生するために使用され、補償電流プリセット値ＩＫｎｏｍから駆動信号Ｓを形成する調整装置６を具備している。図２に示されているように、調整装置６はインダクタンスＬの濾波された電圧ＵＬｆから補償電流プリセット値ＩＫｎｏｍを形成するための積分ユニット８を有し、ここで調整装置６は付加的にインダクタンスＬの電圧ＵＬからインダクタンスＬの濾波された電圧ＵＬｆを形成するための帯域通過フィルタ９を有する。帯域通過フィルタ９は補償されるべき、電気負荷10および付加的に電圧源２により生じる不所望な交流電流により発生されるインダクタンス電圧ＵＬの不所望なＡＣ電圧成分ＵＬｆが周波数に関して抽出されることを可能にし、補償電流プリセット値ＩＫｎｏｍはその後そこから前述した方法で形成される。それ故、電圧源２により生じる不所望な交流電流は、それが生じるとき、例えば電気的ＡＣまたはＤＣ電圧電力供給システムの電圧源の場合、有効に非常に大きく抑制されることができる。
【符合の説明】
【００１９】
１...妨害電流補償装置、２...電圧源、３...磁化されることができる磁石、４...磁化コイル、５...変換器ユニット、６...調整装置、７...駆動回路、８...積分ユニット、９...帯域通過フィルタ、１０...電気負荷。
【図１】
2010136617.tif 000003
【図２】
2010136617.tif 000004
【外国語明細書】
2010136617000001.pdf