包括拾取布置和可变补偿布置的电路布置及方法

摘要

本发明涉及一种电路布置，尤其是电动车辆的用于对所述车辆的感应电力传输的电路布置，其中，所述电路布置(1)包括拾取布置(1)和至少一个可变补偿布置(CV、CV1、CV2、CV3)，其中，所述可变补偿布置(CV、CV1、CV2、CV3)包括电容性元件(Cx)，其中，所述可变补偿布置(CV、CV1、CV2、CV3)还包括第一开关元件(S1)和第二开关元件(S2)，其中，所述第一开关元件(S1)与所述第二开关元件(S2)被串联连接，其中，所述第一开关元件与所述第二开关元件(S1、S2)的所述串联连接被并联连接到所述可变补偿布置(CV、CV1、CV2、CV3)的所述电容性元件(Cx)。此外，本发明涉及一种操作所述电路布置的方法，以及一种制造电动车辆的电路布置的方法，以及一种电动车辆。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动车辆的电路布置，尤其是用于对车辆的感应电 力传输的系统的车旁电路布置。此外，本发明涉及一种操作所述电路布置 的方法。另外，本发明涉及一种制造电动车辆的电路布置的方法，以及一 种电动车辆。

背景技术

电动车辆，尤其是轨道约束车辆和/或道路机动车，能够通过借助于 感应电力传输来传输的电能来操作。这样的车辆可以包括能够是车辆的牵 引系统或牵引系统的部分的电路布置，该牵引系统包括适于通过电磁感应 接收交变电磁场并产生交变电流的接收设备。此外，这样的车辆能够包括 适于将交流电流转换成直流电流的整流器。直流电流能够被用于为牵引蓄 电池充电或者用于操作电机。在后一种情况下，直流电流能够借助于逆变 器被转换成交流电流。

感应电力传输是使用两组例如三相绕组来执行的。第一组被安装在 地面上(初级绕组)并且能够由路旁电力转换器(WPC)来供给。第二组 绕组(次级绕组)被安装在车辆上。例如，在其车厢中的一些下面有轨道 的情况中，第二组绕组能够被附接在车辆下面。第二组绕组，或者一般地， 第二侧通常被称为拾取布置或接收器。第一组绕组与第二组绕组形成高频 变压器以将电能传输到车辆。这能够在静态(在没有车辆的移动时)或在 动态(在车辆移动时)中来完成。

由于初级绕组与次级绕组之间的大间隙的存在，该变压器的操作特 性不同于常规变压器的操作特性，常规变压器含有具有可忽略气隙或小气 隙的封闭磁芯。大气隙导致较小的互感耦合和较大的漏电感。

漏电感通常用作与每个次级绕组串联的电感。为了能够传输高电力 水平，有必要使用足够的电容，以便以例如20kHz的操作频率补偿电感器 的电抗。对于高频变压器的次级侧，能够包括主电感或互电感和/或漏电感 的(一个或多个)电感与能够包括补偿电容的(一个或多个)电容的组合 形成了共振电路。在(一个或多个)电感与(一个或多个)电容的阻抗值 被选择使得共振电路的自然共振频率等于操作频率时，发生完美的阻抗抵 消。这样的共振电路被称为调谐的。

经受温度变化和/或老化，补偿电容的容差能够增大。尤其地，具有 磁渗透性材料的配置倾向于在相关参数上漂移。这可能导致共振电路的失 谐，其中，被改变的共振频率不再对应于操作频率。这样的失谐使感应电 力传输系统的总体性能和电力传输能力偏离。此外，反映到变压器的初级 侧的次级侧的阻抗能够变成电容性的。这能够导致相对于WPC中的电压的 超前电流，该超前电流是非常不想要的，因为超前电流消除半导体开关的 软开关条件并且大大增加其功率损耗。在这样的操作条件下，WPC能够过 热并关闭，这继而中断所需要的电力传输。

US 5207304 B2公开了一种用于电力驱动车辆的电力拾取系统。该系 统包括被连接到第一节点和第二节点的拾取电感器、被耦合到所述第一节 点和所述第二节点的电力接收电路、许多调谐电容器、用于选择所述许多 调谐电容器中要被耦合到所述第一节点和所述第二节点的一些并且用于针 对每个被选择的调谐电容器生成选择信号的支路选择模块、以及许多开关 电路，每个开关电路选择性地将对应的调谐电容器耦合到所述第一节点和 所述第二节点。每个开关电路都包括固态开关以及被耦合到所述支路选择 模块和所述固态开关的触发电路。所述触发电路感测在所述固态开关两端 的电压，并且在从对应于所述开关电路的所述支路选择模块接收到一个所 述选择信号之后，当在所述固态开关两端的所述感测电压大致为零时触发 所述固态开关的闭合。因此，能够通过将调谐电容切换进出控制电路来控 制电感耦合系统的输出电流。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动车辆的电路布置，尤其是用于对车辆 的感应电力传输的系统的车旁电路布置，以及一种操作所述电路布置的方 法，通过所述方法能够优化对所述车辆的感应电力传输，即使是在所述电 路布置的元件的电气性质发生变化的情况下，其中，能够在几乎没有能量 损耗的情况下操作所述电路布置，并且降低了控制所述电路布置的操作的 复杂性。本发明另外的目的是提供一种制造电路布置的方法，以及提供一 种包括这样的电路布置的电动车辆。

本发明的基本构思是通过将补偿电容切换进出所述电路布置来主动 地改变所述车旁电路布置的阻抗，使得提供在所述电路布置的相电流与相 电压的基频之间的期望的相移，其中，开关时间与所述相电流的过程同步。 通过对所述切换操作的适当控制，能够补偿由于所述补偿电容的电气性质 的变化而引起的电力下降，即失谐，并且将所述系统性能保持在与完美调 谐的系统相同的水平上，其中，由于所述切换操作而引起的能量损耗最小， 并且降低了控制所述电路布置的操作的复杂性。

本发明也能够被应用于任何地面车辆(包括但非优选地，仅暂时在 地面上的任何车辆)，尤其是轨道约束车辆，例如轨道车辆(例如有轨电车)， 但也被应用于道路机动车，例如个人(私家)轿车或公共运输车辆(例如 巴士，包括也是轨道约束车辆的无轨电车)。

提出了一种电路布置，尤其是用于电动车辆的对所述车辆的感应电 力传输的电路布置。所述电路布置能够形成所述电动车辆的牵引系统或者 能够是所述电动车辆的所述牵引系统的部分。所述电路布置包括拾取布置。 所述拾取布置指代接收磁场并且用于生成交变电流输出电压的至少一个电 气元件的布置。该电气元件能够被称为源元件。所述拾取布置能够例如包 括线圈。尤其地，所述拾取布置能够包括变压器的次级绕组，其中，所述 变压器被用于将来自能够被安装在为所述车辆提供行驶路面的地面中的路 旁初级绕组的能量传输到所述车辆。所述拾取布置能够被安装在所述车辆 的底侧，例如面向所述行驶路面的一侧。

所述拾取布置和/或所述拾取布置的元件包括阻抗或提供阻抗。所述 阻抗能够由电感，尤其是至少部分地由前述变压器的初级侧(初级绕组) 与次级侧(次级绕组)之间的气隙提供的漏电感来提供。此外，所述阻抗 能够由电阻，尤其是所述拾取布置的电气线路的电阻来提供。

所述电路布置还包括至少一个可变补偿布置。所述补偿布置被用于 调谐所述电路布置。尤其地，所述补偿布置提供可调节的阻抗。因此，由 所述电路布置提供的共振频率能够被调整到前述变压器的操作频率，例如 20kHz。因此，能够补偿所述电路布置的电气元件的电气性质的变化。所 述可变补偿布置包括至少一个电气元件，尤其是电容性元件。所述可变补 偿布置能够例如包括具有预定电容的电容器。所述电路布置的总体阻抗或 总阻抗因此由前述拾取布置与所述可变补偿布置的连接来提供。因此，所 述电路布置的所述总体阻抗或总阻抗能够根据所述可变补偿布置的阻抗而 变化。

根据本发明，所述可变补偿布置还包括第一开关元件和第二开关元 件，其中，所述第一开关元件与所述第二开关元件串联连接。所述第一开 关元件与第二开关元件的所述串联连接被并联连接到所述可变补偿布置的 所述电容性元件。所述开关元件能够在第一操作模式中操作，其中，所述 开关元件在所述第一操作模式中是断开的并且流过所述开关元件的电流被 禁用(断开状态)。在第二操作模式中，所述开关元件是闭合的并且流过所 述开关元件的电流被启用(闭合状态)。

所述可变补偿布置提供所谓的调谐电路或者能够是调谐电路的部 分。通过控制所述开关元件的所述操作模式，能够改变所述可变补偿布置 的阻抗。因此，能够改变所述电路布置的前述总体阻抗或总阻抗。所述开 关布置能够具有双向行为，并且能够在两个相反的方向上运载电流和阻断 电压。所述开关布置，即所述第一开关元件与所述第二开关元件的所述串 联连接，用作旁路，并且启用或禁用流过所述可变补偿布置的所述电容性 元件的电流。

由通过每个开关元件的所述操作模式控制的前述电流生成在所述电 容性元件两端的电压下降。在所述电容性元件的两端的所述电压下降被注 入到所提出的电路布置中。借助于控制所述操作模式，能够调节所述相电 压或相电流使得所述相电压的基频分量相对于所述电路布置的所述相电流 具有-90°相移，使得所述电路布置提供电容性行为。

总之，所述可变补偿布置提供能够通过控制所述开关元件的所述操 作模式来调节的可变电容。所提出的电路布置因此有利地允许通过调节所 述可变补偿布置的所述可变电容来调节所述电路布置的阻抗。因此，所提 出的电路布置的所述阻抗能够被调节使得所述电路布置的共振频率等于预 定操作频率。因此，能够补偿经受例如温度变化和/或老化的所述电路布置 的失谐。所提出的电路布置也有利地允许降低改变所述电路布置的所述阻 抗的复杂性并且在操作所述开关元件的同时降低能量损耗。这将在稍后进 行解释。

在另一实施例中，所述可变补偿布置被串联连接到所述拾取布置。 尤其地，所述可变补偿布置能够被连接到所述拾取布置的输出端，尤其是 所述拾取布置的一个相的输出端。因此，所述可变补偿布置能够被布置在 所述拾取布置的所述输出端与被连接到所提出的电路布置的输出端的元件 之间，所述元件例如负载。如果所述电路布置包括多相，例如三相，则可 变补偿布置能够被串联连接到所述三相中的每个相中的所述拾取布置。所 述(一个或多个)可变补偿布置到所述拾取布置的所述串联连接有利地允 许对所提出的电路布置的总体阻抗或总阻抗的简单修改。尤其地，所述总 体阻抗或总阻抗能够是所述拾取布置的阻抗与所述可变补偿布置的可变阻 抗之和。

在另一实施例中，所述电路布置还包括至少一个静态补偿元件。所 述静态补偿元件能够是具有预定电容的电容性元件。例如，所述静态补偿 元件能够是具有预定电容的电容器。在这种情况下，所提出的电路布置的 所述总阻抗或总体阻抗也取决于所述静态补偿元件的阻抗。所述拾取布置、 所述静态补偿元件和所述可变补偿布置串联连接。因此，所提出的电路布 置的总体阻抗或总阻抗是所述拾取布置的阻抗、所述静态补偿元件的阻抗 和所述可变补偿布置的可变阻抗之和。所述静态补偿元件能够被用于例如 在没有老化和/或温度的变化影响时在正常或初始操作条件下提供调谐电路 布置。在这些条件下，所述可变补偿布置的所述阻抗能够被设定为零。如 果例如由于温度变化和/或老化，所述拾取布置的阻抗和/或所述静态补偿元 件的阻抗发生变化，则所述可变补偿布置的阻抗能够被调节使得提供调谐 电路布置。

在另一实施例中，所述第一开关元件和/或所述第二开关元件是半导 体元件。尤其地，所述开关元件能够是半导体开关。例如，所述第一开关 元件和/或所述第二开关元件能够是MOSFET或IGBT。此外，所述第一开 关元件和/或所述第二开关元件能够是固态开关。这有利地允许利用容易获 得的部件来提供前述可变补偿布置。此外，半导体开关有利地允许对流过 所述半导体元件的电流进行简单且有效的控制。尤其地，所述半导体元件 能够通过例如能够由控制单元生成的门控信号来控制。

在另一实施例中，所述第一开关元件具有导通方向并且所述第二开 关元件具有导通方向。所述第一开关元件与所述第二开关元件被连接成使 得所述第一开关元件的所述导通方向被取向为与所述第二开关元件的所述 导通方向相反。换言之，所述第一开关元件的所述导通方向指向与所述第 二开关元件的所述导通方向的相反方向。这有利地提供了所述开关布置的 双向行为。尤其地，所述开关布置能够运载和阻断流过所述开关布置的电 流。

在另一实施例中，第一二极管被反并联连接到所述第一开关元件并 且第二二极管被反并联连接到所述第二开关元件。反并联意味着所述第一 二极管的导通方向与所述第一开关元件的前述导通方向相反。同样，所述 第二二极管的导通方向与所述第二开关元件的前述导通方向相反。这有利 地增强了所述开关布置的所述双向行为。尤其地，在所述第一开关元件的 所述导通方向与所述第二开关元件的所述导通方向相反的情况下，在第一 方向上流动的电流流过例如所述第一开关元件和所述第二二极管，所述第 一开关元件在所述第二操作模式(闭合状态)中操作，其中，所述第二开 关元件在所述第一操作模式(断开状态)中操作。在与所述第一方向相反 的第二方向上流动的电流能够流过所述第二开关元件和所述第一二极管， 所述第二开关元件在第二操作模式(闭合状态)中操作，其中，所述第一 开关元件在第一操作模式(断开状态)中操作。因此，对于所述电流的每 个方向，仅一个开关元件需要被触发或被控制使得所述开关元件处于所述 第二操作模式(闭合状态)中。布置所述二极管的另一优点在于，由于被 放置在所述双向开关布置内部的所述二极管而自主地发生所述开关元件的 闭合，例如从所述第一操作模式到所述第二操作模式的变化。

在另一实施例中，所述电路布置包括用于感测所述电路布置的相电 流的至少一个电流感测模块，其中，能根据所述相电流来控制所述第一开 关元件和所述第二开关元件的开关时间或开关实例。尤其地，所述开关时 间能够根据所述相电流的幅度来控制。优选地，能够以与所述相电流同步 的周期性方式来操作所述开关元件。所述相电流指代在感应电力传输期间 由所述拾取布置生成的电流。例如，能够利用到所述相电流的过零瞬间的 特定前沿相延迟来周期性地断开所述第一开关元件和/或所述第二开关元 件，其中，所述相延迟时间是控制变量。这将在稍后更详细地进行解释。

提供至少一个电流感测模块有利地允许控制所述第一开关元件和/或 所述第二开关元件的开关时间，使得在所述开关操作期间的能量损耗被最 小化，同时提供在所述相电流与所述相电压之间的期望的相移(以及因此 的期望的阻抗)。

在另一实施例中，所述电路布置包括用于感测所述可变补偿布置的 所述电容性元件两端的电压下降的至少一个电压感测模块。能根据前述电 压来控制所述第一开关元件和所述第二开关元件的所述开关时间或开关实 例。这有利地允许在其中所述第一开关元件与所述第二开关元件的所述串 联连接两端的电压下降最小，优选为零的时间点时触发所述第一开关元件 和/或所述第二开关元件。这有利地允许降低由所述开关操作引起的能量损 耗。

在另一实施例中，所述电路布置包括控制单元，所述控制单元适于 控制所述第一开关元件和/或所述第二开关元件的操作模式。尤其地，所述 控制单元能够生成针对所述开关元件的门控信号。如果所述门控信号例如 是高电平信号，则所述开关元件在所述第二操作模式(闭合状态)中操作。 如果所述门控信号是低电平信号，则所述开关元件在所述第一操作模式(断 开状态)中操作。所述控制单元也能够控制各自开关元件的接通时间和断 开时间的持续时间，其中，所述接通时间是在其期间所述开关元件在所述 第二操作模式中操作的时间段，并且所述断开时间是在其期间所述开关元 件在所述第一操作模式中操作的时间段。所述控制单元能够被连接到前述 电流感测模块和/或电压感测模块。因此，所述控制单元能够被操作使得在 由所述开关操作引起的能量损耗被最小化的同时，提供所提出的电路布置 的期望的总体阻抗或总阻抗。

在另一实施例中，所述电路布置包括三相，其中，所述相中的每个 相包括至少一个可变补偿布置。这有利地允许调节或修改三相电路布置， 所述三相电路布置能够例如是电动车辆的牵引系统的部分。

另外提出的是一种操作前述电路布置之一的方法。控制所述第一开 关元件和所述第二开关元件的操作模式，使得所述可变补偿布置提供期望 的阻抗。尤其地，控制所述第一开关元件和所述第二开关元件的操作模式， 使得所述可变补偿布置提供期望的电容。如前面描述的，所述第一开关元 件和所述第二开关元件能够在第一操作模式(断开状态)和第二操作模式 (闭合状态)中操作。尤其地，所述第一开关元件的开关时间或开关实例 以及所述第二开关元件的开关时间或开关实例能够被设置使得所述可变补 偿布置提供所述期望的阻抗，尤其是所述期望的电容。在开关瞬间，开关 元件的操作模式从所述第一操作模式变化到所述第二操作模式或从所述第 二操作模式改变到所述第一操作模式。换言之，由所述开关元件提供的所 述开关被断开或被闭合。

所提出的方法有利地允许通过控制所提出的电路布置中的所述开关 元件的所述操作模式来调节所提出的电路布置的阻抗。这允许对所述阻抗 的简单调节或修改以提供调谐的电路布置。

在另一实施例中，所述第一开关元件和所述第二开关元件在所述可 变补偿布置的非活动操作模式中是闭合的。因此，所述第一开关元件和所 述第二开关元件分别在所述第二操作模式中操作。如果两个开关元件都是 闭合的，则流过所述可变补偿布置被布置在其内的相的电流，将绕开所述 可变补偿布置的所述电容性元件。在这种情况下，所述可变补偿元件的所 述阻抗为零，并且所提出的电路布置的总体阻抗或总阻抗不被所述可变补 偿布置改变。

在另一实施例中，所述第一开关元件和/或所述第二开关元件以与所 述电路布置的相电流同步的周期性方式来操作。尤其地，所述第一开关元 件和/或所述第二开关元件以与包括所述开关元件的所述可变补偿布置被布 置在其内的相的所述相电流同步的周期性方式来操作。

以与所述相电流同步的周期性方式来操作所述开关元件有利地允许 在流过所述开关元件的电流最小，优选为零或者在所述(一个或多个)开 关元件两端的电压下降最小，优选为零时的时间点执行开关操作，例如从 所述第一操作模式变化到所述第二操作模式，反之亦然。如前面描述的， 所述相电流是在感应电力传输期间由所述拾取布置生成的交流电流。所述 交流电流具有基频或基频分量。在特定时间点，所述相电流，尤其是所述 相电流的幅度为零。这些时间点被称作过零瞬间。优选地，在过零瞬间执 行开关操作，这得到所谓的所述开关元件的零电流开关。如果所述开关操 作是周期性地被执行并且与所述相电流的频率，优选为基频同步，则开关 操作能够总是在过零瞬间被执行。这有利地使在开关操作期间的能量损耗 最小化。

在另一实施例中，所述第一开关元件和所述第二开关元件的所述开 关时间或开关实例对应于相电流变得小于预定值或者在所述可变补偿布置 的所述电容性元件两端的电压变得小于预定值时的瞬间时间。如果利用最 小电流来执行开关操作，即如果在所述开关瞬间之前或之后，小电流或最 小电流，优选为零电流流过所述开关元件，则在所述开关操作期间的能量 损耗被最小化，如前面所解释的。由于所述可变补偿布置的所述开关元件 和所述电容性元件的所提出的布置，开关操作也能够在所述开关元件的所 述串联连接两端的电压下降(其等于在所述电容性元件两端的电压下降) 小于预定值，优选为零时被执行。对应地，这也使在所述开关操作期间的 能量损耗最小化。这被称为零电压开关。

在优选的实施例中，所述第一开关元件和所述第二开关元件的所述 开关时间或开关实例对应于在所述相电流变为零或所述可变补偿布置的所 述电容性元件两端的所述电压变为零时的瞬间时间。这有利地将在开关操 作期间的能量损耗降低至最小。

另外提出的是一种制造电路布置，尤其是用于电动车辆的对车辆的 感应电力传输的电路布置的方法。所述方法包括以下步骤：提供拾取布置， 提供至少一个可变补偿布置，其中，所述可变补偿布置包括至少一个电容 性元件。此外，所述方法包括例如通过串联连接将所述拾取布置与所述可 变补偿布置连接的步骤。此外，所述方法包括以下步骤：提供第一开关元 件和第二开关元件，并且将所述第一开关元件与所述第二开关元件串联连 接，并且将所述第一开关元件与所述第二开关元件的所述串联连接并联连 接到所述可变补偿布置的所述电容性元件。

通过提供所提出的可变补偿布置，例如电动车辆的现有拾取布置能 够被修改使得能够提供得到的电路布置的可变阻抗。因此，所提出的解决 方案有利地允许修改电动车辆的现有电路布置，例如牵引系统。

另外提出的是一种电动车辆，其中，所述电动车辆包括前述电路布 置之一。所述电动车辆能够是路面机动车或轨道约束车辆。能够通过感应 电力传输为所述电动车辆提供电能。这能够在所述车辆正在移动的同时(动 态电力传输，例如动态充电)或者在所述车辆停驻的同时(静态电力传输， 例如静态充电)来完成。

附图说明

将参考附图来描述本发明的范例，附图示出：

图1是用于对车辆的感应电力传输的系统的车旁电路布置的示意性 电路图，

图2是可变补偿布置的示意性电路图，以及

图3是开关元件的相电流、相电压和开关时间的示范性时间过程。

具体实施方式

图1示出用于对车辆的感应电力传输的系统的车旁电路布置1的示 意性电路图。电路布置1包括拾取布置2、静态补偿元件C1、C2、C3以及 可变补偿布置CV1、CV2、CV3。电路布置1包括三相。已经示出，拾取 布置2包括源元件S1、S2、S3、漏电感L1、L2、L3和相电阻R1、R2、 R3。在每个相中，各自的源元件S1、S2、S3、各自的漏电感L1、L2、L3 和各自的相电阻R1、R2、R3串联连接。拾取布置2在感应电力传输期间 生成交变相电流I1、I2、I3。源元件S1、S2、S3能够是提供用于接收由路 旁初级绕组(未示出)生成的磁场的次级绕组的线圈。

每个相还包括一个静态补偿元件C1、C2、C3，所述静态补偿元件分 别由具有预定电容的电容器提供。这些静态补偿元件C1、C2、C3被用于 调谐电路布置1，使得由漏电感L1、L2、L3、相电阻R1、R2、R3与静态 补偿元件C1、C2、C3的串联连接提供的共振频率每个均对应于感应电力 传输的操作频率，所述操作频率能够例如是20kHz。每个相还包括一个可 变补偿布置CV1、CV2、CV3，所述可变补偿布置更详细地被示出在图2 中。在每个相中，拾取布置2，即各自的源元件S1、S2、S3、各自的漏电 感L1、L2、L3和各自的相电阻R1、R2、R3的串联连接被串联连接到各自 的静态补偿元件C1、C2、C3和各自的可变补偿布置CV1、CV2、CV3。 还示出了负载3，负载3被连接到电路布置1的输出端T1、T2、T3。代替 负载3，能够将整流器连接到输出端T1、T2、T3以生成直流电压，所述直 流电压能够被用于为牵引蓄电池充电或向电动车辆的子系统提供电能。对 于每个相，电路布置1的总体阻抗或总阻抗由各自的漏电感L1、L2、L3、 各自的相电阻R1、R2、R3、各自的静态补偿元件C1、C2、C3和各自的可 变补偿元件CV1、CV2、CV3的串联连接给出。由于可变补偿布置CV1、 CV2、CV3的阻抗，尤其是电容能够变化，所以电路布置1的每个相的总 阻抗或总体阻抗也能够变化。这继而允许补偿漏电感L1、L2、L3、相电阻 R1、R2、R3和/或静态补偿元件C1、C2、C3的阻抗的变化。通过调谐电 路布置1的每个相的阻抗，能够优化在使用所提出的电路布置1的前述感 应电力传输期间的能量传输。

图2示出所提出的可变补偿布置CV的示意图。可变补偿布置CV包 括电容性元件Cx、第一开关元件S1和第二开关元件S2。此外，可变补偿 布置CV包括第一二极管D1和第二二极管D2。第一二极管D1被反并联连 接到第一开关元件S1。对应地，第二二极管D2被反并联连接到第二开关 元件S2。开关元件S1、S2能够是半导体开关。第一开关元件与第二开关 元件S1、S2的串联连接被并联连接可变补偿布置CV的电容性元件Cx。 已经示出，由箭头4表示的第一开关元件S1的导通方向与由箭头5表示的 第二开关元件S2的导通方向相反。

还示出了相电流Ip，相电流Ip对应于图1中的相电流I1、I2、I3中 的一个。此外，示出了流过电容Cx的电流I_Cx。所示出的可变补偿布置CV 对应于图1中示出的可变补偿布置CV1、CV2、CV3中的一个。

在图3中，示出了第一开关元件和第二开关元件S1、S2(参见图2) 的开关信号SS1、SS2、相电流Ip、在可变补偿布置CV的电容性元件Cx 两端的电压下降U_Cx(参见图2)、流过电容性元件Cx的电流I_Cx以及相电 压Up的示范性时间过程。开关信号SS1、SS2能够是高电平信号H或低电 平信号L。如果施加了高电平信号H，则开关元件S1、S2在第二操作模式 (闭合状态)操作，并且如果施加了低电平信号L，则开关元件S1、S2在 第一操作模式(断开状态)操作。开关信号SS1、SS2能够是提供第一开关 元件和第二开关元件S1、S2的半导体开关的门控信号。在瞬间时间点t0， 将高电平信号H施加到第二开关元件S2。同时，将低电平信号L施加到第 一开关元件S1。在该瞬间时间点t0，相电流Ip为负的。参考图2，相电流 Ip流过第二开关元件S2和第一二极管D1。在电容性元件Cx两端的电压下 降U_Cx是零。在第一开关瞬间t1，将第二开关元件S2的开关信号SS2调谐 到低电平信号L。因此，第二开关元件的操作模式从第二操作模式(闭合状 态)变化到第一操作模式(断开状态)。现在，开关布置，即第一开关元件 和第二开关元件S1、S2的串联连接阻断了相电流Ip，相电流Ip因此为电 容性元件Cx充电。因此，电压U_Cx的绝对值增大。

在第二开关瞬间t2，将第一开关元件S1的第一开关信号SS1调谐到 高电平信号H。第二开关瞬间t2对应于相电流Ip的过零瞬间。图3的时间 轴示出相位角ωt，并且第二开关瞬间t2对应于相对于相电压Up的–π/2的 相位角。根据相位角α来表达第一开关瞬间t1与第二开关瞬间t2之间的时 间差。角度α被选择使得在对电容性元件Cx的充电期间达到电压U_Cx的预 定最大绝对值。在第二开关瞬间t2之后，电容性元件Cx放电并且电压U_Cx的绝对值降低，其中，由于放电产生的电流I_Cx提供相电流Ip。

在第三时间点t3，电容性元件Cx完全放电并且相电流Ip改变其电 流路径并且流过第一开关元件S1和第二二极管D2。在第三开关瞬间t4， 将第一开关信号SS1从高电平信号H调谐到低电平信号L。因此，阻断了 流过开关元件S1、S2的串联连接的电流，并且相电流因此对应于为电容性 元件Cx充电的电流I_Cx。在第四开关瞬间t5，将第二开关元件S2的第二开 关信号SS2从低电平信号L调谐到高电平信号H。再次地，电容性元件Cx 放电，其中，由于放电产生的电流I_Cx提供相电流Ip。第三开关瞬间与第四 开关瞬间t4、t5之间的时间差能够由角度α来表达。在第六时间点t6，电 容性元件Cx完全放电，并且相电流Ip改变其电流路径并且现在流过第二 开关元件S2和第一二极管D1。

控制单元(未示出)能够被用于使开关事件t1、t2、t4、t5与流过电 路布置1(参见图1)的相电流Ip同步。控制单元能够例如生成门控脉冲或 门控信号，所述门控脉冲或门控信号能够等于图3中示出的开关信号SS1、 SS2。在可变补偿布置CV1、CV2、CV3、CV(参见图1或图2)的非活动 操作中，开关元件将是闭合的，并且开关元件S1、S2的串联连接用作相电 流Ip相对于电容性元件Cx的旁路。在正常操作中，将利用到相电流Ip的 过零瞬间t2、t5的特定前沿相延迟(其对应于相位角α)来周期性地断开和 闭合开关元件S1、S2。相延迟时间(由α指代)能够是用于控制由可变补 偿布置CV(参见图2)提供的总电容的控制变量。在例如在开关时间瞬间 t1、t4时断开开关元件S1、S2之后，相电流Ip从开关元件S1、S2的串联 连接整流换向到电容性元件Cx。在电容性元件Cx两端的电压下降U_Cx开 始增大分别直到电流过零瞬间t2、t5。在过零瞬间t2、t5之后，在电容Cx 两端的电压下降U_Cx减小直到其再次达到零。在此瞬间，相电流Ip从电容 性元件Cx整流换向回到开关元件S1、S2的串联连接。例如在第一开关时 间瞬间和第三开关时间瞬间t1、t4时的开关断开是由控制逻辑触发的。由 于被放置在由第一开关元件与第二开关元件S1、S2的串联连接提供的双向 开关布置内部的二极管D1、D2而自主地发生在例如第二开关瞬间和第四 开关瞬间t2、t5时的开关闭合。