Optimierung der Stromverteilung in magnetischen Bauelementen

// Elektrische Schaltungen // Elektronik und Elektrotechnik // Energie- und Energiespeichertechnik
Ref-Nr: 16733

Einleitung / Abstract

Die Erfindung betrifft leistungselektronische Schaltungen mit passiven magnetischen Bauelementen zur Energiespeicherung. Anhand des erfindungsgemäßen Konzepts kann die Verteilung von gleich- bzw. niederfrequentem Strom und hochfrequentem Strom in einer Induktivität auf unterschiedliche Leiter optimiert werden. Daraus ergeben sich eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten wie leistungselektronische Wandlerstufen, beispielsweise PV-Wechselrichter, aber auch Antriebsumrichter, Netzteile und Umrichter für Windkraftanlagen.

Abb.: Stromverläufe in den Wicklungen (grün und blau) und der Gesamtstrom (rot) bei Variation des Windungsverhältnisses

Hintergrund

Viele leistungselektronische Schaltungen enthalten mindestens eine Induktivität. Durch diese fließt ein Strom mit einem gleich- oder niederfrequenten Strom (Nutzstrom) und hochfrequenten Strom (meist taktfrequent).

Problemstellung

Die Wicklung der Induktivität muss sowohl auf den nutz- als auch auf den taktfrequenten Strom ausgelegt werden, sodass ein Kompromiss gefunden werden muss. Bisher ist eine Trennung der Stromanteile in unterschiedliche Wicklungen nicht möglich gewesen.

Lösung

Ziel der Erfindung ist ein Bauteil, welches ohne Weiteres in bestehende Schaltungsausarbeitungen integriert werden kann. Innerhalb des erfindungsgemäßen Bauteils wird der Strom nicht nur mathematisch sondern auch physikalisch in Nutz-und Taktfrequenzstrom zerlegt. Dabei wird beispielsweise eine Wicklung mit Kupfer und eine weitere mit einem anderen Material, wie z.B. Aluminium, oder eine Wicklung mit Starr- und eine mit Litzenwicklung aufgebaut.

Vorteile

Trennung der Stromanteile in zwei Wicklungen, die unabhängig voneinander optimiert werden können. Baugrößenreduzierung, Leistungssteigerung und Kostensenkung

Anwendungsbereiche

PV-Wechselrichter, Antriebsumrichter, Netzteile, Umrichter für Windkraftanlagen

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