用于双极电压源的有源滤波器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于滤去双极电压源中的干扰信号特别是在电动车辆的动力系统中的高压源中的设备(1)，其中，提供放大器电路(2)，所述放大器(2)具有：输入级(12)，所述输入级(12)的输入端借助于电隔离抽头对称地连接到电压源(4)的正电源线(6)和负电源线(7)以便分接干扰信号；以及输出级(13)，所述输出级(13)由所述输入级(12)致动，所述输出级的输出端在每种情况下经由输出电容器(C3、C4)对称地连接到所述正电源线(6)和所述负电源线(7)以便馈入校正信号，为了伴随高干扰信号滤去占用尽可能小的安装空间，提供的是，所述正电源线(6)和所述负电源线(7)各自在分接所述干扰信号的点与所述电压源(4)之间具有电感器(3)和/或具有比在分接所述干扰信号的所述点与干扰源(5)之间的阻抗更高的阻抗，其中，分接所述干扰信号和馈入所述校正信号在每种情况下在电源线(6、7)的同一点处发生。

Active power filter for bipolar voltage source

The invention relates to a device (1) for filtering interference signals in a bipolar voltage source, especially in a high-voltage source in the power system of an electric vehicle, wherein an amplifier circuit (2) is provided, the amplifier (2) has an input stage (12), the input end of the input stage (12) is symmetrically connected to a positive power line (6) and a negative power line (7) of the voltage source (4) by means of an electric isolation tap for separation The output stage (13) is actuated by the input stage (12), and the output end of the output stage is symmetrically connected to the positive power line (6) and the negative power line (7) via the output capacitors (C3, C4) in each case to feed the correction signal. In order to filter the occupied installation space as small as possible along with the high interference signal, the positive power line (6) and the negative power line (7) are provided The power line (6) and the negative power line (7) each have an inductor (3) between the point where the interference signal is tapped and the voltage source (4) and / or an impedance higher than that between the point where the interference signal is tapped and the interference source (5), wherein the tapping of the interference signal and the feeding of the correction signal occur at the same point of the power lines (6, 7) in each case.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于双极电压源的有源滤波器
本专利技术涉及一种用于滤去(reject)双极电压源中的干扰信号的设备，其具有权利要求1的前序部分的特征。
技术介绍
用于滤去车辆动力系统的干扰信号的过滤器组件在实践中是已知的。由于一般是高电压，为此几乎专门使用大型且昂贵的无源部件。此外，有源滤波器概念例如根据WO2003/005578A1是已知的，但是，其主要用于信号处理中的应用，或者用于较低电压和/或较低功率输出占优势的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于滤去干扰信号的改进的、节约成本的且有利的设备，其需要较小的空间并且即使在较高电压下也具有高的干扰信号滤去。根据本专利技术，该目的通过权利要求1的主题和权利要求22的方法实现。根据本专利技术的解决方案是用于滤去双极电压源中的干扰信号特别是用于电动车辆的动力系统中的高压源的设备。该设备包括放大器电路，该放大器电路具有：输入级，该输入级的输入端借助于电隔离抽头对称地连接到双极电压源的正电源线和负电源线，以便分接(tap)干扰信号；以及输出级，该输出级由输入级致动，该输出级的输出端在各种情况下经由输出电容器对称地连接到正电源线和负电源线以便馈入校正信号。这里的关键点在于，正电源线和负电源线各自在分接干扰信号的点与电压源之间具有电感和/或具有比分接干扰信号的点与干扰源之间的阻抗更高的阻抗，且其中，在各种情况下分接干扰信号和馈入校正信号在电源线的同一点处发生。根据本专利技术的设备具有这样的效果：在电源线处分接的干扰信号在放大器电路中被放大，并且通过输出级将其作为具有相反极性的校正信号再次反馈到电源线中。从而滤去干扰信号。分接和馈入以电隔离的方式进行。在分接干扰信号以及耦入校正信号中放大器与电源线之间的电隔离使得放大器可以在比待滤波的电源线更低的电压电平下操作。由此也可以在高电压下使用根据本专利技术的设备。电感器表示增加的电感，并防止馈入的校正信号被电流源的小阻抗加载。因此经由电感器实现增加的干扰信号滤去。由于在同一点处的分接和馈入，在高干扰信号滤去的同时实现了现有系统中的设备的特别简单的实施方式。不需要对现有电源线进行调整或修改。另外，传输高功率输出的电源线不需要通过放大器。这减少了EMC问题，并且显著简化了对现有系统的改造。在双极电压源中用于滤去干扰信号的设备的应用尤其可以用于滤去电动车辆或混合动力车辆的驱动系统中的干扰信号。根据本专利技术的设备可以用在电池或蓄电器和干扰源之间的动力系统中，以便滤去电磁干扰信号，特别是共模干扰。共模干扰是指电气部件或电气零件之间的连接线上的干扰电压和干扰电流，它们在这些部件之间的前向线和返回线两者上以同一相位和电流方向传播。这种干扰信号可以例如来自干扰源或者由电源线中的电磁耦合引起。为了实现高干扰信号滤去，根据本专利技术的设备尽可能靠近干扰源安装。这防止干扰信号沿着电源线传播并扩散到邻近的线路中。干扰源可以例如是电动动力系统的转换器或变压器或逆变器或速度控制器。在双极电压源中，同时提供相对于公共接地电位的正电压和负电压。特别地，可以提供的是用于滤去干扰信号的设备针对对称电压源形成。在对称电压源中，正电压和负电压的值是相同的。优选地，双极或对称高压源包括具有≥50V直流电压的电压，优选≥100V直流电压的电压。可以提供的是，双极电源线各自具有大于或等于50伏的电压，优选大于或等于100伏的电压，最优选大于或等于200伏的电压。优选地，双极电压源可以是对称电压源，且对称电压源各自具有大于±50伏的电压，优选大于或等于±100伏的电压，最优选大于或等于±200伏的电压。该设备的电压范围可优选在50伏至1000伏之间。特别地，放大器电路具有带有分立半导体(优选地是晶体管)的有源滤波器。通过使用有源滤波器，与用于同一频率范围或功率输出范围的无源滤波器相比，该设备的部件变得更小且也更便宜。此外，分立半导体的使用保证了短的信号传输时间。在分接干扰信号的点与电压源之间的正和/或负电源线中的电感器可以形成为线圈或铁氧体芯，以便增加电源线的供给线(supplyline)中的电感。铁氧体是电不良或不导电的亚铁磁陶瓷材料，并且用于电感器中，以便增加线路的电感。这用于限制电压源的方向中的电源线中的电流，并且具有用于滤去干扰信号的设备的动作集中在干扰源上的效果。通过在电源线的同一点处分接干扰信号并馈入校正信号意味着分接干扰信号以及馈入校正信号在同一电位下优选地经由同一端子实现。特别地，在改装根据本专利技术的设备的情况下，不需要中断或重新连接现有的电源线。然而，也可以经由两个或更多个单独的线路或两个或更多个单独的插入式触点来实现分接干扰信号和/或馈入校正信号，该插入式触点是并联电连接的并接触同一点。可以提供的是，分接干扰信号的点经由电源线直接连接到干扰源。直接连接意味着在没有附加部件的情况下，特别是在没有增加的电感的情况下，实现连接。优选地，提供具有低欧姆电阻的连接。在分接点处，电压源方向中的阻抗优选地大于干扰源方向中的阻抗。这里，阻抗由交流电阻和欧姆电阻组成。电压源方向中的阻抗与干扰源方向中的阻抗的比可以优选地大于5:1，最优选地大于10:1或理想地大于20:1。这意味着电压源方向中的阻抗对应于朝向干扰源的阻抗的至少5倍，最优选地是朝向干扰源的阻抗的至少10倍或理想地至少20倍。为了改变阻抗的比，上述电感器在电压源的方向中布置在电源线的供给线中。通过借助于电感器在电压源的方向中增加电源线中的电感，在电压源的方向中阻抗增加。电压源和干扰源方向中的可能线路长度由阻抗的比确定。从分接干扰信号的点到干扰源的电源线的长度优选小于4m。然而，具有更长电源线的实施例也是可能的。直接连接意味着在没有附加部件的情况下，特别是没有增加的电感的情况下，实现连接。优选地，提供具有低欧姆电阻的连接。为了在同一点处分接传感器信号并馈入校正信号时实现高干扰信号滤去，优选提供的是，放大器具有短信号传输时间。由此最小化干扰信号与校正信号之间的相移。以这种方式，特别是瞬态或随机干扰也可以被非常有效地滤去。通常的有源滤波器具有对应长的设置时间，并且不适合于滤去瞬态或随机干扰。特别地，可以提供的是，放大器电路在输入端与输出端之间具有小于或等于20ns，优选小于或等于10ns，最优选小于或等于6ns的信号传输时间。由此可以很好地滤去高达高频范围，优选高达4MHz和以上的干扰信号。具有最优干扰信号滤去的频率范围可以优选处于1Hz与10MHz之间，最优选处于100kHz和4MHz之间。在一个实施例中，可以提供的是，输入级被设计为单级或两级放大器。优选地，可以提供的是，输入级形成低通或带通。放大器可以被设计为具有分立半导体(优选晶体管和/或场效应晶体管)的有源滤波器。带通优选地使用传输路径中的RC电路或LC电路，朝向较低端(低频)限制设备的基频，并且朝向较高端(较高频率)通过降低高频范围内的放大率来抑制放大器的振动趋势。可以提供的是，输出级被形成为推挽输出级和/或电流镜。为了增加输出电流，可以提供的是，输出级是能够级联的，或者输入级致动若干本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于滤去双极电压源(4)中的干扰信号特别是用于电动车辆的动力系统中的高压源的设备(1)，所述设备(1)包括放大器电路(2)，所述放大器电路(2)具有输入级(12)，所述输入级(12)的输入端借助电隔离抽头对称地连接到电压源(4)的正电源线(6)和负电源线(7)以便分接干扰信号，并且/n所述放大器电路(2)具有输出级(13)，所述输出级(13)由所述输入级(12)致动，所述输出级(13)的输出端在每种情况下经由输出电容器(C3、C4)对称地连接到所述正电源线(6)和所述负电源线(7)以便馈入校正信号，/n其特征在于：/n所述正电源线(6)和所述负电源线(7)各自在分接所述干扰信号的点与所述电压源(4)之间具有电感器(3)和/或具有比在分接所述干扰信号的所述点与干扰源(5)之间的阻抗更高的阻抗，其中，分接所述干扰信号和馈入所述校正信号在每种情况下在电源线(6、7)的同一点处发生。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170209 DE 102017102608.81.一种用于滤去双极电压源(4)中的干扰信号特别是用于电动车辆的动力系统中的高压源的设备(1)，所述设备(1)包括放大器电路(2)，所述放大器电路(2)具有输入级(12)，所述输入级(12)的输入端借助电隔离抽头对称地连接到电压源(4)的正电源线(6)和负电源线(7)以便分接干扰信号，并且
所述放大器电路(2)具有输出级(13)，所述输出级(13)由所述输入级(12)致动，所述输出级(13)的输出端在每种情况下经由输出电容器(C3、C4)对称地连接到所述正电源线(6)和所述负电源线(7)以便馈入校正信号，
其特征在于：
所述正电源线(6)和所述负电源线(7)各自在分接所述干扰信号的点与所述电压源(4)之间具有电感器(3)和/或具有比在分接所述干扰信号的所述点与干扰源(5)之间的阻抗更高的阻抗，其中，分接所述干扰信号和馈入所述校正信号在每种情况下在电源线(6、7)的同一点处发生。


2.根据权利要求1所述的用于滤去干扰信号的设备，
其特征在于：
分接所述干扰信号的所述点经由所述电源线(6、7)直接连接到干扰源(5)，优选地在没有插入的部件的情况下连接。


3.根据权利要求1或2中的一项所述的用于滤去干扰信号的设备，
其特征在于：
所述放大器电路(2)在输入端与输出端之间具有信号传输时间，所述信号传输时间小于或等于20ns，优选小于或等于10ns，最优选小于或等于6ns。


4.根据权利要求1至3中的一项所述的用于滤去干扰信号的设备，
其特征在于：
所述输入级(12)被设计为单级或两级放大器，优选地在于所述输入级(12)形成带通。


5.根据前述权利要求中的一项所述的用于滤去干扰信号的设备，
其特征在于：
所述输出级(13)被形成为推挽输出级(14)和/或电流镜。


6.根据前述权利要求中的一项所述的用于滤去干扰信号的设备，
其特征在于：
所述输出级(13)是能够级联的且所述输入级(12)致动多个能够级联的输出级(13)，特别是致动两个级联输出级(13)或四个级联输出级(13)或六个级联输出级(13)或八个级联输出级(13)。


7.根据前述权利要求中的一项所述的用于滤去干扰信号的设备，
其特征在于：
所述输入级(12)和所述输出级(13)由分立的半导体形成，优选地由晶体管(T1至T5)和/或场效应晶体管形成，优选地在于所述输入级(12)和所述输出级(13)具有相同类型的半导体。


8.根据前述权利要求中的一项所述的用于滤去干扰信号的设备，
其特征在于：
所述电压源(4)具有电池或可再充电蓄电器，特别是牵引电池，并为电动机提供电能，优选地为车辆中的电动机提供电能。


9.根据前述权利要求中的一项所述的用于滤去干扰信号的设备，
其特征在于：
所述双极电源线(6、7)各自具有大于或等于50伏的电压，优选大于或等于100伏的电压，最优选大于或等于200伏的电压。


10.根据前述权利要求中的一项所述的用于滤去干扰信号的设备，
其特征在于：
所述电感器(3)具有铁氧体，且所述正电源线(6)和/或负电源线(7)穿过所述铁氧体。


11.根据前述权利要求中的一项所述的用于滤去干扰信号的设备，
其特征在于：
所述干扰源(5)是电动动力...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·阿恩特，W·罗赫纳，H·雷德尔，
申请(专利权)人：艾弗尔软件和功能有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE