补偿滤波器和用于启动补偿滤波器的方法技术

说明一种用于使共模干扰衰减的补偿滤波器。该补偿滤波器具有电线、电放大器、在电线与电放大器的输入端之间的耦合输出电路、在放大器的输出端与电线之间的耦合输入电路和时间开关。所述时间开关与耦合输入电路串联地连接在放大器的输出端与电线之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】补偿滤波器和用于启动补偿滤波器的方法
本专利技术涉及补偿滤波器，该补偿滤波器例如能够被用于降低干扰、如泄漏电流，并且涉及用于启动相应的补偿滤波器的方法。
技术介绍
耗电器可以与能量源、例如电网连接。在相应的电气系统中，不同种类的电流可以流动。一方面，通常的电流流动用于运行耗电器。另一方面，如果壳体与导电的相连接，则可能产生不期望的电流、例如故障电流。这些不期望的电流危害耗电器的相应的用户的健康并且必须被防止。泄漏电流形成第三种类。泄漏电流是在通常的运行条件下在不期望的电流路径中流动的电流。泄漏电流在此是特殊形式的共模电流。泄漏电流在具有故障电流保护开关（FI开关）的设备中经常导致问题，因为这些问题可能使故障电流保护开关触发并且因此干扰可靠的运行，其中所述故障电流保护开关被设置用于保护相应的用户的健康。从EP3113361A1中已知如下电路，所述电路能够被用于降低泄漏电流。防止故障电流保护开关通过泄漏电流的触发的另一可能性在于使用分离变压器。分离变压器的使用经常被执行，以便防止故障电流保护开关根据静态泄漏电流的触发。电流分离导致，泄漏电流几乎完全在分离变压器的次级侧上流动并且因此不被位于初级侧上的故障电流保护开关检测到。然而，由于一些缺点而不期望使用分离变压器。结构尺寸在较高额定电流的情况下显著增加，使得分离变压器变大且变重。这尤其例如在移动机器的情况下可以是排除标准。高损耗功率和与此相联系的高温度是分离变压器的其他缺点。另一可能性在于，使用具有固定端子的电网引线。于是可以舍弃故障电流保护开关。不过在此情况下不利的是，设备或机器是位置固定的。电能可以利用三相线路来提供。在电网引线插入到400V电网上期间，在此短时间地产生电网不对称性，该电网不对称性可能引起，在插入的瞬间，电容性电网连接的星点电压不等于零。这是通过瞬态的泄漏电流使故障电流保护开关触发的另一可能性。因此存在对补偿电路的期望，所述补偿电路使电线中的共模干扰、诸如泄漏电流衰减并且能够实现在故障电流保护开关后面可插接地使用耗电器。
技术实现思路
该任务通过独立权利要求的主题来解决。从属权利要求说明有利的设计方案。补偿滤波器具有第一端口、第二端口和在第一端口与第二端口之间的电线。此外，补偿滤波器具有电放大器，该电放大器具有输入端和输出端。附加地，该滤波器具有连接在电线与放大器的输入端之间的耦合输出电路和连接在放大器的输出端与电线之间的耦合输入电路。此外，该补偿滤波器具有时间开关。该补偿滤波器被设置用于使电线中的共模干扰衰减。时间开关与耦合输入电路串联地连接在放大器的输出端与电线之间。该补偿滤波器因此提供如下可能性：通过由耦合输出电路、放大器和耦合输入电路构成的回路使共模干扰衰减。电线中的干扰经由耦合输出电路至少部分地被传送给放大器。该放大器输出补偿信号，该补偿信号经由耦合输入电路被耦合输入到电线中。放大系数优选地使得针对确定的干扰信号产生相同频率、相同相位和相同幅度但是相反符号的相应的补偿信号。该放大器在此可以包括电子电路部件。这样，该放大器例如可以包含运算放大器。认识到了，相应的放大器的使用引起起振过程。即，持续一定的时间，直到补偿滤波器的具有耦合输入电路、放大器和耦合输出电路的子电路有效地运转。在该时间期间，电线中的干扰也许不能足够强地被衰减。通过该时间开关与耦合输入电路串联地连接在放大器的输出端与电线之间，存在如下可能性：只有当起振过程完成并且放大器利用其电子部件以期望的方式工作时才接通放大器，即将开关闭合。如果耗电器例如利用三相线路经由插塞连接与能量源连接，则存在如下可能性：在略微不同的时刻接触不同的相。电线中的相应的电网不对称性于是将具有如下后果：在插入的瞬间，补偿滤波器的有源电路部件的电容性电网连接的星点电压变为不等于零，这将导致在电网连接处的高瞬态泄漏电流，该高瞬态泄漏电流将可能使故障电流保护开关触发。在放大器的输出端与电线之间与耦合输入电路串联的时间开关的使用正好阻止电网连接的该不等于零的星点电压，使得造成泄漏电流的耗电器可以可插接地与具有故障保护电流电路的能量源一起使用。在此可能的是，耦合输入电路包括电容性元件。电容性元件在此可以通过具有耦合输入电容C0的电容器形成或包括相应的耦合输入电容。对于单相电线，单个电容器作为电容性元件就足够了。如果电线由不同相位的多个导体构成，则耦合输入电路可以包括更复杂的电路拓扑结构。至少电线的星点在此可以经由耦合输入电路的至少一个电容性元件与放大器经由时间开关耦合。共模干扰可以基于其频率来分类。在50Hz和1kHz之间的频率范围内的共模干扰被称为（准）静态的。例如通过逆变器的时钟控制产生的可变干扰具有在1kHz和几千赫兹之间的频率。所谓的瞬态干扰具有宽的频谱。这种干扰例如在耗电器接通时产生并且一般而言由一次性的短时间的过程引起。频率对应于能量源的电网频率的共模干扰、例如具有50Hz或60Hz的共模干扰有特别的意义。这些干扰在其涉及耗电器的运行安全性的程度上是关键的。第二种类的上面所提到的干扰即一般而言具有电网频率。电网频率的共模干扰不能通过补偿滤波器来衰减，因为在这些干扰的情况下故障电流保护开关必须立即从电网取走耗电器。常规缩减电路（Kondensationsschaltungen）在此一般而言更少频率选择性地作出反应。由于电路技术原因，在常规补偿电路中有利的是，将耦合电容C0优选地选择为小的。为了保证故障电流保护开关在电网频率的情况下安全地工作，因此在当前的补偿滤波器中提出：将该电容选择为足够大的。因此可能的是，耦合输入电路的电容性元件的电容C0大到使得即使在1kHz之下但是优选地不在电网频率之下的泄漏电流也被补偿。可能的是，耦合输出电路包括第一电感性元件和第二电感性元件。第二电感性元件在此与第一电感性元件磁性地耦合。第一电感性元件在此可以是线圈或包括线圈，所述线圈磁性地与电线或电线的导体耦合或连接。耦合输出电路的第二电感性元件在此优选地直接或间接与放大器连接。根据通过耦合输出电路传送给放大器的功率的份额多大，放大器的放大系数被选择，使得返回到电线上的缩减信号（Kondensationssignal）在数值上与干扰本身一样，因此通过由放大器提供的电流信号优选地完全补偿干扰信号。可能的是，放大器包括运算放大器，第一电阻性元件耦合在耦合输入电路与放大器的输出端之间并且第二电阻性元件连接在耦合输入电路与放大器的输入端之间。可能的是，补偿滤波器针对电线中的共模干扰将相同频率、相同幅度和相反符号的补偿信号传输到电线上。相应地此外可能的是，共模干扰在电网频率之上的临界频率范围中开始。此外可能的是，共模干扰包含泄漏电流或由泄漏电流构成。此外可能的是，补偿滤波器具有用于放大器的供电电路。该供电电路用于给放大器、即放大器的电路部件供给电功率。尤其如果放大器包括电子电路部件、诸如运算放大器，则所述电子电路部件需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种补偿滤波器，包括：/n- 第一端口、第二端口和在所述第一端口与所述第二端口之间的电线，/n- 具有输入端和输出端的电放大器，/n- 连接在所述电线与所述放大器的输入端之间的耦合输出电路，/n- 连接在所述放大器的输出端与所述电线之间的耦合输入电路，/n- 时间开关，/n其中/n- 所述补偿滤波器被设置用于使所述电线中的共模干扰衰减，以及/n- 所述时间开关与所述耦合输入电路串联地连接在所述放大器的输出端与所述电线之间。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180215 DE 102018103391.51.一种补偿滤波器，包括：
-第一端口、第二端口和在所述第一端口与所述第二端口之间的电线，
-具有输入端和输出端的电放大器，
-连接在所述电线与所述放大器的输入端之间的耦合输出电路，
-连接在所述放大器的输出端与所述电线之间的耦合输入电路，
-时间开关，
其中
-所述补偿滤波器被设置用于使所述电线中的共模干扰衰减，以及
-所述时间开关与所述耦合输入电路串联地连接在所述放大器的输出端与所述电线之间。


2.根据前一权利要求所述的补偿滤波器，其中所述耦合输入电路包括电容性元件。


3.根据前一权利要求所述的补偿滤波器，其中所述电容性元件的电容C0大到使得即使在1kHz之下的泄漏电流也被补偿。


4.根据前述权利要求中任一项所述的补偿滤波器，其中所述耦合输出电路包括第一电感性元件和第二电感性元件，所述第二电感性元件与所述第一电感性元件磁性地耦合。


5.根据前述权利要求中任一项所述的补偿滤波器，其中
-所述放大器包括运算放大器，
-第一电阻性元件耦合在耦合输入电路与所述放大器的输出端之间，
-第二电阻性元件耦合在所述耦合输入电路与所述放大器的输入端之间。


6.根据前述权利要求中任一项所述的补偿滤波器，所述补偿滤波器针对所述电线中...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·卡林卡，
申请(专利权)人：TDK电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE