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Title:
CIRCUIT ASSEMBLY, ELECTROLYSIS DEVICE, AND METHOD FOR OPERATING A CIRCUIT ASSEMBLY OR AN ELECTROLYSIS DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/207811
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a circuit assembly comprising at least one coil assembly (1) with a first coil (2) and a second coil (3), the first coil (2) being connected to a DC voltage side of a rectifier (8) of the circuit assembly (7), and the second coil (3) being connected to a power source (12) of the circuit assembly (7), the first coil (2) and the second coil (3) being coupled to each other via a coupling component (4) of the coil assembly (1), said coupling component forming a core of each of the coils (2, 3).

Inventors:
UTZ PETER (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/058546
Publication Date:
October 15, 2020
Filing Date:
March 26, 2020
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H02M1/40; H02M1/14; H02M7/06; H02M7/155; H01F29/14; H02M1/12; H02M7/17; H02M7/23
Foreign References:
AT512488A12013-08-15
EP2228894A12010-09-15
US20140268933A12014-09-18
US20050073863A12005-04-07
DE102014200018A12015-07-09
Attorney, Agent or Firm:
MAIER, Daniel (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Schaltungsanordnung, umfassend wenigstens eine Spulenano rdnung (1) mit einer ersten Spule (2) und einer zweiten Spule (3), wobei die erste Spule (2) mit einer Gleichspannungsseite eines Gleichrichters (8) der Schaltungsanordnung (7) verbun den ist und die zweite Spule (3) mit einer Stromquelle (12) der Schaltungsanordnung (7) verbunden ist, wobei die erste Spule (2) und die zweite Spule (3) über ein jeweils einen Kern der Spulen (2, 3) bildendes Koppelbauteil (4) der Spu lenanordnung (1) miteinander gekoppelt sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass das Koppelbauteil (4) ein insbesondere jochartig ausgebildeter Eisenkern ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die zweite Spule (3) der Spulenanordnung (1) eine höhere Windungszahl als die erste Spule (2) der Spu lenanordnung (1) aufweist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Gleichrichter (8) und mehrere Spulenanordnungen (1) umfasst, wobei die ers ten Spulen (2) der Spulenanordnungen (3) jeweils mit einem anderen der Gleichrichter (8) verbunden sind.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, dass die zweiten Spulen (3) der Spulenanordnungen (1) gemeinsam, insbesondere in einer Reihenschaltung, mit der Stromquelle (12) verbunden sind.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle (12) regel bar und insbesondere als Gleichrichter ausgebildet ist und/oder dass der oder die Gleichrichter (8) regelbar

und/oder als Dreiphasengleichrichter, insbesondere als B6- Brückengleichrichter, ausgebildet ist oder sind.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Gleichrichter (8) wechselspannungsseitig jeweils mit einer Sekundärwicklung (11) wenigstens eines Transformators (9) der Schaltungsanord nung (7) verbunden ist oder sind.

8. Elektrolyseeinrichtung umfassend eine Schaltungsanordnung (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die erste Spule (2) oder die ersten Spulen (2) der Schaltungsanordnung (7) mit wenigstens einem Elektroly seur (13) der Elektrolyseeinrichtung verbunden sind.

9. Verfahren zum Betrieb einer Schaltungsanordnung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder einer Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spule (2) und die zweite Spule (3) der wenigstens einen Spulenano rdnung (1) derart bestromt werden, dass der von der zweiten Spule (3) erzeugte magnetische Fluss dem von der ersten Spule (2) erzeugten magnetischen Fluss zumindest innerhalb des ge meinsamen Koppelelements (4) entgegenwirkt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem oder den Gleichrichtern (8) erzeugter Nutzgleich- ström sowie ein von der Stromquelle (12) erzeugter Kompensa tionsgleichstrom anhand einer gemeinsamen relativen Soll stromvorgabe geregelt werden.

Description:
Beschreibung

Schaltungsanordnung, Elektrolyseeinrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Schaltungsanordnung oder einer Elektrolyseein richtung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, umfassend wenigstens eine Spulenanordnung mit einer ersten Spule und einer zweiten Spule, wobei die erste Spule mit einer Gleich spannungsseite eines Gleichrichters der Schaltungsanordnung verbunden ist und die zweite Spule mit einer Stromquelle der Schaltungsanordnung verbunden ist. Weiterhin betrifft die Er findung eine Elektrolyseeinrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Schaltungsanordnung oder einer Elektrolyseein richtung .

Chemische Elektrolysen wie Wasserstoffelektrolysen werden über mit Gleichstrom betriebene Elektrolyseure umgesetzt. Bei im industriellen Maßstab ausgeführten Elektrolysen wird der Gleichstrom beispielsweise über netzgeführte Gleichrichter bereitgestellt. Bei dieser Gleichrichtung einer netzseitigen Wechselspannung können aufgrund der Funktionsweise der

Gleichrichter Oberschwingungen entstehen, welche das Wechsel stromnetz und/oder das Gleichstromnetz belasten können. Eine Möglichkeit zur Reduzierung dieser Belastung kann beispiels weise durch eine höherpulsige Anlage erreicht werden, bei welcher zur Erzeugung des Gleichstroms mehrere Gleichrichter bezogen auf die Netzspannung jeweils mit einem Phasenversatz betrieben werden. Dies kann jedoch zu Problemen auf der

Gleichstromseite führen, da die Momentanwerte der erzeugten Gleichspannungen der einzelnen Gleichrichter unterschiedlich sein und somit zwischen den Gleichrichtern Kreisströme flie ßen können. Um dieses Problem zu beheben, kann einerseits zwischen beiden Gleichrichtern eine Gleichstromsaugdrossel verwendet werden, oder mehrere Gleichstromdrosseln.

Zur Vermeidung von Oberschwingungen auf der Gleichstromseite ist weiterhin der Einsatz einer oder mehrerer Gleichstrom- drosseln bekannt. Eine derartige Gleichstromdrossel kann bei spielsweise in jedem jeweils einen Gleichrichter umfassenden Gleichstromsystem eingesetzt werden. Der Einsatz einer

Gleichstromdrossel pro Gleichstromsystem hat den Nachteil, dass die Spulen jeweils einen großen Eisenanteil benötigen, da der Eisenkreis der Gleichstromdrosseln komplett von dem zum Betrieb der Elektrolyseure erzeugten Gleichstrom vorge sättigt wird. Weiterhin fällt die benötigte Eisenmenge für jede Gleichstromdrossel bzw. für jeden eingesetzten Gleich richter an.

Eine zwischen zwei Gleichstromsysteme geschaltete Saugdrossel kann ebenfalls sehr groß werden, da aufgrund des Phasenver satzes zwischen den beiden Gleichrichtern die Gleichstromsau gdrossel die Differenzspannung zwischen den beiden Gleich stromsystemen aufnehmen muss. Weiterhin können in Abhängig keit der Pulsigkeit der Anlage mehrere Saugdrosseln für un terschiedliche Frequenzen notwendig sein, um auch eine hin reichende Filterung von Oberschwingungen zu erreichen. Auch in diesem Fall benötigen die eingesetzten Saugdrosseln je weils einen großen Eisenkern. Aufgrund der für einen indust riellen Elektrolyseeinsatz erforderlichen, hohen Stromstärken des Gleichstroms werden erhebliche Anforderungen an die ein gesetzten Saugdrosseln bzw. Gleichstromdrosseln gestellt, was insbesondere mit einer erheblichen Größe des Eisenkerns und somit auch mit einer erheblichen Baugröße, einem erheblichen Gewicht sowie hohen Kosten der Drosseln verbunden ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schal tungsanordnung anzugeben, durch welche ein Bedarf an Eisen für eine Gelichstromdrossel reduziert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die erste Spule und die zweite Spule über ein jeweils einen Kern der Spulen bildendes Koppelbauteil der Spulenanordnung miteinander gekoppelt sind. Die mit der Gleichspannungsseite des Gleichspannungsrichters der Schaltungsanordnung verbundene erste Spule wird dabei als eine Gleichstromdrossel zur Glättung des Gleichstroms bezie hungsweise als eine Glättungseinrichtung zur Glättung des Gleichstroms bzw. Dämpfung von den Gleichstrom überlagernden Oberschwingungen eingesetzt. Die über das Koppelbauteil als gemeinsamen Kern mit der ersten Spule gekoppelte zweite Spule kann bei entsprechender Bestromung als eine Kompensationsspu le wirken, so dass ein von der zweiten Spule erzeugter magne tischer Fluss dem von der ersten Spule, welche den durch den Gleichrichter erzeugten Gleichstrom führt, erzeugten magneti schen Fluss innerhalb des gemeinsamen Koppelelements entge genwirkt. Dies bewirkt eine vollständige oder zumindest teil weise Kompensation des von der ersten Spule erzeugten magne tischen Flusses. Die Menge an Eisen innerhalb der ersten Spu le kann aufgrund dieser Kompensation reduziert werden, ohne dass die zur Glättung des Gleichstroms erforderliche Indukti vität der Spule reduziert wird. Auf diese Weise kann trotz des reduzierten Eisenanteils innerhalb der ersten Spule die Glättung des Gleichstroms (beziehungsweise die Dämpfung der Oberschwingungen) erfolgen.

Das die erste Spule und die zweite Spule miteinander koppeln de Koppelbauteil bildet jeweils einen Kern der Spulen bezie hungsweise einen Spulenkern der ersten Spule und einen Spu lenkern der zweiten Spule. Dazu kann sich das Koppelbauteil zumindest teilweise innerhalb der Windungen der ersten Spule und der Windungen der zweiten Spule erstrecken. Die über das Koppelbauteil erzeugte Koppelung zwischen den Spulen ist da bei eine magnetische Kopplung, so dass bei einem Betrieb der Schaltungsanordnung ein von der zweiten Spule erzeugter mag netischer Fluss dem von der ersten Spule erzeugten magneti schen Fluss innerhalb des Koppelelements entgegenwirken kann.

Zur Erzeugung des magnetischen Flusses innerhalb der zweiten Spule ist diese mit einer Stromquelle der Schaltungsanordnung verbunden. Die Stromquelle kann dabei eine Gleichstromquelle sein, welche aufgrund der Funktion der zweiten Spule auch als Kompensationsstromquelle bezeichnet werden kann. Statt der Kompensationsstromquelle und der zweiten Spule ist grundsätz lich auch der Einsatz eines Permanentmagneten möglich. Der Einsatz der mit der Stromquelle verbundenen zweiten Spule er möglicht jedoch vorteilhaft ein Einstellen eines die zweite Spule speisenden Gleichstroms, so dass verschiedene Stärken des von der zweiten Spule erzeugten magnetischen Flusses bzw. verschiedene Stärken der Kompensation erreicht werden können.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Koppelbauteil ein insbesondere jochartig ausgebildeter Eisenkern ist. Durch die Ausbildung des Koppelbauteils als Eisenkern wird eine magnetische Kopplung der ersten Spule und der zweiten Spule ermöglicht. Das als Eisenkern ausgebildete Koppelbauteil kann einteilig oder mehrteilig sein. Eine jochartige Ausbildung des Eisenkerns ermöglicht dabei, dass die erste Spule und die zweite Spule jeweils auf einem Schenkel des Koppelbauteils angeordnet sind. Um den Zusammenbau der Spulenanordnung der Schaltungsanordnung zu erleichtern, kann insbesondere vorge sehen sein, dass das Koppelbauteil ein U-förmiges oder im We sentlichen U-förmiges Element und ein I-förmiges oder im We sentlichen I-förmiges Element umfasst. Die Elemente können zu einer Jochform zusammengesetzt werden, indem das I-förmige Element auf der Öffnung des U-förmigen Elements derart ange ordnet wird, dass sich ein geschlossenes Joch des Koppelbau teils ergibt.

Das erfindungsgemäße Vorsehen der Kompensation ermöglicht es, die Menge an Eisen deutlich zu reduzieren, insbesondere weni ger Eisen zu verwenden, als zur Vermeidung einer Sättigung ohne Berücksichtigung des Kompensationsflusses nötig wäre. So kann mithin vorgesehen sein, dass die Menge an Eisen des jochartig ausgebildeten Eisenkerns geringer, insbesondere als weniger als die Hälfte, als die zur kompletten Sättigung des Spulenkerns der ersten Spule durch den durch den Gleichrich ter maximal erzeugten, durch die erste Spule fließenden

Gleichstrom erzeugten magnetischen Flusses ohne Berücksichti- gung eines durch die zweite Spule erzeugten magnetischen Flusses gewählt ist.

Für die Spulenanordnung kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die zweite Spule der Spulenanordnung eine höhere Win dungszahl als die erste Spule der Spulenanordnung aufweist. Dies hat den Vorteil, dass der Strom durch die zweite Spule zur Kompensation des von dem durch die erste Spule fließenden Strom erzeugten magnetischen Flusses kleiner als der Strom durch die erste Spule sein kann. Da insbesondere bei Schal tungsanordnungen, welche zum Betrieb von im industriellen Maßstab eingesetzten Elektrolyseuren dienen, sehr hohe

Gleichströme durch die erste Spule fließen können, kann durch die Erhöhung der Windungszahl bzw. der Anzahl der Windungen der zweiten Spule in die zweite Spule ein Gleichstrom mit ge ringerer Stromstärke eingespeist werden. Beispielsweise kön nen die ersten Spulen jeweils für Gleichströme mit einer Stromstärke zwischen 100 A und 1 kA ausgebildet sein.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Schaltungsan ordnung mehrere Gleichrichter und mehrere Spulenanordnungen umfasst, wobei die ersten Spulen der Spulenanordnungen je weils mit einem anderen der Gleichrichter verbunden sind. Da bei kann insbesondere jeder der Gleichrichter der Schaltungs anordnung jeweils mit einer ersten Spule einer der Spulenano rdnungen verbunden sein, vorteilhaft ist also für jeden

Gleichrichter eine Spulenanordnung vorhanden. Durch die ers ten Spulen der Spulenanordnungen kann somit beispielsweise bei einem parallelen Betrieb der Gleichrichter eine Glättung der erzeugten Gleichströme vorgenommen werden.

Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die zweiten Spulen der Spulenanordnung gemeinsam, insbesondere in einer Reihenschaltung, mit der Stromquelle verbunden sind. Dies ermöglicht es, dass bei mehreren, parallel betriebenen und jeweils mit einer ersten Spule verbundenen Gleichrichtern die zweiten Spulen aller Spulenanordnungen gemeinsam über die Stromquelle gespeist werden können. Bei einer Reihenschaltung der zweiten Spulen fließt dabei der von der Stromquelle er zeugte Kompensationsstrom durch alle zweiten Spulen und dient dort zur Erzeugung des zur Kompensation eingesetzten magneti schen Flusses. Auf diese Weise kann der Strombedarf der er findungsgemäßen Schaltungsanordnung vorteilhaft reduziert werden. Die Verhältnis zwischen der Windungszahl der ersten Spule und der Windungszahl der zweiten Spule kann dabei für die Spulenanordnungen gleich oder unterschiedlich sein. Im Falle von mit gleicher Ausgangsstromstärke betriebenen

Gleichrichtern können die Windungszahlen und/oder die Ver hältnisse der Windungszahlen für die Spulenanordnungen je weils gleich sein. Werden die Gleichrichter mit unterschied lichen Ausgangstromstärken betrieben, so können die Windungs verhältnisse der Spulenanordnungen unterschiedlich sein, so dass mit dem Kompensationsstrom durch die zweiten Spulen je weils eine Kompensation des durch den Strom in der ersten Spule erzeugten magnetischen Flusses erzeugt werden kann.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Stromquelle regelbar und insbesondere als Gleichrichter ausgebildet ist und/oder dass der oder die Gleichrichter regelbar und/oder als Dreiphasengleichrichter, insbesondere als B6-Brücken- gleichrichter, ausgebildet ist oder sind. Durch die Regelbar keit der Stromquelle kann auch der von der zweiten Spule be ziehungsweise den zweiten Spulen jeweils erzeugte magnetische Fluss geregelt werden, so dass die Kompensationsfunktion der zweiten Spule an einen aktuellen Betrieb des oder der Gleich richter angepasst werden kann. Eine als Gleichrichter ausge bildete Stromquelle kann beispielsweise über dasselbe Strom netz gespeist werden wie der oder die Gleichrichter der

Schaltungsanordnung. Eine Regelbarkeit des oder der Gleich richter, welche vorteilhaft als Dreiphasengleichrichter be ziehungsweise als B6-Brückengleichrichter ausgebildet sind, ermöglicht es, den über den oder die Gleichrichter erzeugten Gesamtstrom einzustellen und somit beispielsweise den Betrieb einer mit der Schaltungsanordnung verbundenen Elektrolyseein richtung zu steuern. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorge sehen sein, dass der oder die Gleichrichter wechselspannungs seitig jeweils mit einer Sekundärwicklung wenigstens eines Transformators der Schaltungsanordnung verbunden ist oder sind. Bei einer Schaltungsanordnung, welche mehrere Gleich richter umfasst, kann insbesondere ein Phasenversatz bezogen auf die wechselspannungsseitig eingespeiste Wechselspannung zwischen den Sekundärwicklungen bestehen. Die Anzahl der be zogen auf eine Periode der wechselspannungsseitig eingespeis ten Wechselspannung phasenversetzt betriebenen Sekundärwick lungen bestimmt dabei die Pulsigkeit der Schaltungsanordnung. Die Transformatoren können beispielsweise eine primärseitig beziehungsweise wechselspannungsseitig eingespeiste dreipha sige Spannung, insbesondere eine Mittelspannung oder Hoch spannung eines Stromnetzes, in eine an den Sekundärwicklungen anliegende dreiphasige Wechselspannung mit niedrigerer Span nung transformieren. Diese an den Sekundärwicklungen anlie gende dreiphasige Wechselspannung kann anschließend über den mit der jeweiligen Sekundärwicklung verbundenen Gleichrichter in eine Gleichspannung gewandelt werden beziehungsweise kann ein entsprechender über die Sekundärwicklungen abgegebener dreiphasiger Wechselstrom über die Gleichrichter in einen Gleichstrom gewandelt werden.

Für eine erfindungsgemäße Elektrolyseeinrichtung ist vorgese hen, dass sie eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung um fasst, wobei die erste Spule oder die ersten Spulen der

Schaltungsanordnung mit wenigstens einem Elektrolyseur der Elektrolyseeinrichtung verbunden sind. Dabei können bei spielsweise die ersten Spulen mehrerer Spulenanordnungen der Schaltungsanordnung zum Erreichen einer hohen Gesamtstrom stärke zum Betrieb des wenigstens einen Elektrolyseurs paral lel geschaltet werden. Beispielsweise können die ersten Spu len jeweils für Gleichströme mit einer Stromstärke zwischen 100 A und 1 kA ausgebildet sein, wobei sich der Gesamtstrom somit aus der Summe der jeweils durch die ersten Spulen flie ßenden Ströme ergibt. Sämtliche vorangehend für die erfindungsgemäße Schaltungsan ordnung beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen treffen entsprechend auf die erfindungsgemäße Elektrolyseeinrichtung zu .

Für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb einer erfin dungsgemäßen Schaltungsanordnung oder einer erfindungsgemäßen Elektrolyseeinrichtung ist vorgesehen, dass die erste Spule und die zweite Spule der wenigstens einen Spulenanordnung derart bestromt werden, dass der von der zweiten Spule er zeugte magnetische Fluss dem von der ersten Spule erzeugten magnetischen Fluss zumindest innerhalb des gemeinsamen Kop pelelements entgegenwirkt. Dadurch kann eine vollständige o- der zumindest teilweise Kompensation des von der ersten Spule erzeugten magnetischen Flusses in dem als Spulenkern der ers ten Spule wirkenden Abschnitts des Koppelelements erreicht werden. Wenn durch die erste Spule ein Strom mit der Strom stärke Ii fließt und die erste Spule n Windungen und die zweite Spule m Windungen umfasst, so kann für den durch die zweite Spule fließenden Strom eine Stromstärke I2 = Ii · (n / m) eingestellt werden, wobei die Stromrichtungen von Ii und I2 derart gewählt werden, dass der von der zweiten Spule er zeugte magnetische Fluss dem von der ersten Spule erzeugten magnetischen Fluss zumindest innerhalb des gemeinsamen Kop pelelements entgegenwirkt.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass ein von dem oder den Gleichrichtern erzeugter Nutzgleichstrom sowie ein von der Stromquelle erzeugter Kompensationsgleichstrom anhand ei ner gemeinsamen relativen Sollstromvorgabe geregelt werden.

Die Sollstromvorgabe kann dabei z. B. ein Wert zwischen 0 %, welcher einem ausgeschalteten Zustand der Schaltungsanordnung entspricht, und 100 %, was einer maximalen Gleichstromabgabe durch die Schaltungsanordnung entspricht, liegen. Bei einem konstanten Windungsverhältnis zwischen den Windungen n der ersten Spule und den Windungen m der zweiten Spulen der we nigsten einen Spulenanordnung ist der jeweils erzeugte magne- tische Fluss direkt proportional zu den entsprechenden Strom stärken des Nutzstroms bzw. des Kompensationsstroms, so dass vorteilhaft eine einfache Regelbarkeit sowohl der Gleichrich ter als auch der Stromquelle der Schaltungsanordnung ermög licht wird.

Sämtliche vorangehend in Bezug zur erfindungsgemäßen Schal tungsanordnung und zur erfindungsgemäßen Elektrolyseeinrich tung beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen gelten ent sprechend auch für das erfindungsgemäße Verfahren.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:

Fig. 1 eine Spulenanordnung einer erfindungsgemäßen Schal tungsanordnung, und

Fig. 2 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Elektroly seeinrichtung .

In Fig. 1 ist eine Spulenanordnung 1 einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dargestellt. Die Spulenanordnung 1 um fasst eine erste Spule 2 sowie eine zweite Spule 3. Weiterhin umfasst die Spulenanordnung 1 ein Koppelbauteil 4. Das Kop pelbauteil 4 umfasst ein U-förmiges Element 5 sowie ein im Wesentlichen I-förmiges Element 6, welches derart auf dem U- förmigen Element 5 angeordnet ist, dass sich eine jochartige Gesamtform des Koppelbauteils 4 ergibt. Über das Koppelbau teil 4 ist die erste Spule 2 mit der zweiten Spule 3 gekop pelt. Weiterhin bildet das Koppelbauteil 4 jeweils einen Kern der ersten Spule 2 sowie der zweiten Spule 3.

Die erste Spule 2 weist n Windungen auf und die zweite Spule 3 umfasst m Windungen. Die dargestellte Anzahl der Windungen der ersten Spule 2 sowie der zweiten Spule 3 sind beispiel haft und rein schematisch zu verstehen. Die erste Spule 2 kann beispielsweise für Gleichströme mit einer Stromstärke zwischen 100 A und 1 kA ausgebildet sein, die zweite Spule 3 kann entsprechend des Windungsverhältnisses n/m auch für ge ringere Stromstärken ausgebildet sein.

Aufgrund der Kopplung der ersten Spule 2 mit der zweiten Spu le 3 über das Koppelbauteil 4 kann ein durch den durch die erste Spule 2 fließenden Strom Ii erzeugter magnetischer Fluss ® DC im Koppelbauteil 4 ganz oder teilweise durch den magnetischen Fluss F KOMR ^ welcher durch den die zweite Spule 3 durchströmenden Strom I2 erzeugt wird, kompensiert werden. Diese Kompensation ermöglicht es, die Eisenmenge im Inneren der ersten Spule 2 vorteilhaft zu reduzieren, ohne ihre Ei genschaften bezüglich einer Glättung des Stromes Ii nennens wert zu beeinflussen.

In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 7 dargestellt. Die Schaltungsanordnung 7 umfasst vier Spulenan ordnungen 1 und vier Gleichrichter 8. Die ersten Spulen der Spulenanordnungen 1 sind dabei jeweils mit der Gleichspan nungsseite eines der Gleichrichter 8 verbunden. Die Schal tungsanordnung 7 umfasst weiterhin zwei Transformatoren 9, welche jeweils eine Primärwicklung 10 sowie zwei Sekun därwicklungen 11 aufweisen. Die Primärwicklungen 10 der Transformatoren 9 sind dabei beispielsweise mit einem Strom netz, z. B. einem Mittelspannungsnetz oder einem Hochspan nungsnetz, verbunden. Die Sekundärwicklungen 11 jedes Trans formators 9 können jeweils zueinander einen Phasenversatz, beispielsweise von 30°, aufweisen. Weiterhin können die Transformatoren 9 derart betrieben werden, dass die Pri märwicklungen 10 zueinander einen Phasenversatz von 15° auf weisen, so dass sich insgesamt eine Pulsigkeit von 24 der dargestellten Schaltungsanordnung 7 ergibt.

Der von den Sekundärwicklungen 11 abgegebene dreiphasige Wechselstrom wird von den Gleichrichtern 8 in einen Gleich strom gewandelt, welcher jeweils als ein Strom Ii durch eine erste Spule 2 der Spulenanordnungen 1 fließt. Durch die als Gleichstromdrosseln wirkenden ersten Spulen 2 der Spulenano- rdnungen 1 erfolgt jeweils eine Glättung der Ströme Ii bezie hungsweise des sich aus der Summe der Ströme Ii ergebenden Gesamtgleichstroms I G E S · Der durch die ersten Spulen 2 auf grund der Ströme Ii erzeugte magnetische Fluss im Koppelele ment 4 kann ganz oder teilweise durch den durch die zweiten Spulen 3 der Spulenanordnungen 1 fließenden Strom I2 kompen siert werden. Die zweiten Spulen 3 der Spulenanordnungen 1 sind in Reihe geschaltet und mit einer den Strom I2 erzeugen den Stromquelle 12 verbunden.

Die Schaltungsanordnung 7 kann Bestandteil einer wenigstens einen Elektrolyseur 13 umfassenden Elektrolyseeinrichtung sein, wobei der wenigstens eine Elektrolyseur 13 durch den sich als Summe der Ströme Ii ergebenden Gesamtgleichstrom I G E S gespeist wird.

Im Falle gleichgroßer Ströme Ii kann in den Spulenanordnungen 4 jeweils das gleiche Windungsverhältnis n zu m der Windungen der ersten Spule n und der zweiten Spule m verwendet werden. Auf diese Weise wird durch den durch alle zweiten Spulen 3 fließenden Strom I2 durch die Spulenanordnungen 1 jeweils die gleiche Kompensation des durch die jeweiligen ersten Spulen 2 erzeugten magnetischen Flusses ® DC erreicht. Die ganze oder teilweise Kompensation des magnetischen Flusses ® DC durch den magnetischen Fluss F KOMR ^ welcher jeweils durch den durch die in Reihe geschalteten zweiten Spulen 3 fließenden Strom I2 erzeugt wird, ermöglicht eine Reduktion des Eisenanteils in den jeweiligen ersten Spulen 2 bei Beibehaltung ihrer Induk tivität, so dass bei der Glättung des durch die Gleichrichter 8 jeweils erzeugten Gleichstroms Ii beziehungsweise des ge samten Stroms I G E S trotz des reduzierten Eisenanteils in den ersten Spulen 2 keine negativen Effekte auftreten.

Bei einem Betrieb der Schaltungsanordnung 7 bzw. einer die Schaltungsanordnung 7 umfassenden Elektrolyseeinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Vorzeichen der Ströme Ii und I2 derart gewählt, dass die ersten Spulen 2 und die zweiten Spulen 3 der Spulenanordnungen 1 derart bestromt werden, dass der von den zweiten Spulen 3 jeweils erzeugte magnetische Fluss dem von den ersten Spulen 2 jeweils erzeug ten magnetischen Fluss zumindest innerhalb des jeweils ge meinsamen Koppelelements 4 entgegenwirkt. Der von den Gleich richtern 8 erzeugte Nutzgleichstrom I G E S sowie der von der Stromquelle 12 erzeugte Kompensationsstrom I2 sind bei je weils gleichen Windungsverhältnissen n zu m proportional zu einander, so dass sowohl die Kompensation durch den Strom I2 als auch die Stromstärke des Nutzgleichstroms beziehungsweise des Gesamtgleichstroms I G E S anhand einer relativen Sollstrom vorgabe gemeinsam geregelt werden können. Die Sollstromvorga be kann dabei z. B. ein Wert zwischen 0 %, welcher einem aus geschalteten Zustand der Schaltungsanordnung entspricht, und 100 %, was einer maximalen Gleichstromabgabe durch die Schal tungsanordnung entspricht, liegen.

Die Gleichrichter 8 sind als Dreiphasengleichrichter ausge bildet. Beispielsweise können die Gleichrichter 8 als B6- Brückengleichrichter ausgebildet sein. Die Stromquelle 12 kann ebenfalls als ein Gleichrichter ausgeführt sein. Bei spielsweise kann die Stromquelle 12 auch über das Stromnetz, welches mit den Primärwicklungen 10 der Transformatoren 9 verbunden ist, gespeist werden. Sowohl die Gleichrichter 8 als auch die Stromquelle 12 können regelbar ausgeführt sein.

Die Darstellung der Schaltungsanordnung 7 mit vier Gleich richtern 8 ist rein beispielhaft. Es können auch eine andere Zahl von Gleichrichtern 8 und/oder eine andere Zahl von

Transformatoren 9 eingesetzt werden.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . Bezugszeichenliste

1 Spulenanordnung

2 erste Spule

3 zweite Spule

4 Koppelbauteil

5 U-förmiges Element

6 I-förmiges Element 7 Schaltungsanordnung 8 Gleichrichter 9 Transformator

10 Primärwicklung

11 Sekundärwicklung

12 Stromquelle

13 Elektrolyseur