CN104094513B - 具有储能器的驱动系统和用于运行驱动系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有储能器的驱动系统和一种用于运行驱动系统的方法，其中，逆变器给电机馈电，所述逆变器由单极的中间电路电压供电，储能器与逆变器并联，尤其是，薄膜电容器与逆变器并联，其中，所述中间电路电压由DC/DC转换器产生，该DC/DC转换器由AC/DC转换器、尤其是整流器供电，尤其是，电流能够由DC/DC转换器输送到中间电路。

Description

具有储能器的驱动系统和用于运行驱动系统的方法
技术领域
本发明涉及一种具有储能器的驱动系统和一种用于运行驱动系统的方法。
背景技术
通常公知，驱动系统由逆变器馈电的电机组成，其中逆变器由整流器馈电的中间电路供电。电容器缓冲中间电路电压。
在本文中，逆变器和逆变器馈电的装置也指变流器或者变流器馈电的装置。
发明内容
因此本发明的目的是，降低驱动系统的能耗。
按照本发明，该目的在根据权利要求1中给出特征的驱动系统和根据权利要求8中给出特征的方法中实现。
本发明的重要特征在具有储能器的驱动系统中在于，逆变器给电机馈电，
其中，所述逆变器由单极的中间电路电压供电，
其中，储能器与逆变器并联，
尤其是其中，薄膜电容器与逆变器并联，
其中，所述中间电路电压由DC/DC转换器产生，该DC/DC转换器由AC/DC转换器、尤其是整流器供电，
尤其是其中，电流能够由DC/DC转换器输送到中间电路。
储能器也就与中间电路并联。
在此有利的是，所述驱动装置能够按照电压控制的中间电路变流器和/或自控制的具有中间电压电路的变流器的形式运行。另一优点是，由整流器所需要的能流是能够控制的并因此功率能够被限制到一限值、尤其是取决于驱动装置状态的限值。此外可以在中间电路中使用薄膜电容器，由此可以缓冲高频电流。
在本发明中还有利的是，降低能耗、电网反作用和连接功率。甚至可以省去电网反馈设备和/或设置在中间电路中的制动电阻，这是因为在正常运行中可以通过储能器引起过高的中间电路电压。
在一个有利的设计方案中，所述整流器由单相的、三相的或多相的交流电源馈电或者由次级绕组馈电，该次级绕组感应地耦合在初级导体上，该初级导体尤其被加载交流电。在此有利的是，由DC/DC转换器输送到中间电路的电能源自交流电网、即固定安装的电网或者源自感应的传输。因此，如果在设备中初级导体被静止地安设，则所述驱动系统也能够设置在设备的运动部件上。
在一个有利的设计方案中，所述储能器具有至少一双层电容器和/或至少一蓄电池。在此有利的是，在中间电路中可以设有大的电能容量。
在一个有利的设计方案中，用于测量中间电路电压的装置与比较装置连接，
其中，所述比较装置与DC/DC转换器连接，尤其使得所述DC/DC转换器这样控制进入中间电路中的电流，使得把馈送到中间电路中的功率调节到理论值，
尤其是其中，所述比较装置把测得的中间电路电压至少与一临界值(U0，U1和/或U2)进行比较。在此有利的是，可以根据电压把电流馈送到中间电路中。
在一个有利的设计方案中，由开关和电阻组成的串联电路与逆变器、中间电路和/或储能器并联。在此有利的是，在中间电路中临界高电压的情况下、即在电压超过第二值时，能够从中间电路排出能量。
在一个有利的设计方案中，所述理论值由上级的控制器预先给定，
尤其是其中，所述控制器由计划的控制流程以预测的方式确定所述理论值。在此有利的是，所述理论值能够适配于各自的状态或流程。
在一个有利的设计方案中，能够由DC/DC转换器馈送到中间电路中的功率被限制到一限值，
其中，所述限值大于驱动装置的功率、尤其是驱动装置的时间上的平均功率，和/或其中，所述限值小于驱动装置的峰值功率，
尤其是其中，所述功率取决于驱动装置的运行状态。在此有利的是，尽可能节省地使用能量。
在所述方法中的重要的特征是，该方法用于运行驱动系统，
其中，驱动装置的逆变器由中间电路馈电，该中间电路能够由DC/DC转换器馈电，该DC/DC转换器能够由AC/DC转换器、尤其是整流器供电，
其中，所述驱动装置的逆变器与控制器连接，
该控制器为了传输信号与所述DC/DC转换器和所述逆变器连接，尤其是与DC/DC转换器和逆变器直接地或间接地连接，
由此所述DC/DC转换器把由所述控制器预先给定的电功率输送到所述中间电路。
在此有利的是，预先给定的功率能够由DC/DC转换器输送到中间电路。
在一个有利的设计方案中，检测中间电路电压，并且在低于第一值时由DC/DC转换器把电功率馈送到所述中间电路中。在此有利的是，向中间电路的馈送可以根据那里的电压执行。
在一个有利的设计方案中，检测中间电路电压，并且在超过第二值时把来自中间电路的能量输送到电阻用于转换成欧姆热量，或者把来自中间电路的能量输送到电网反馈设备用于把能量反馈到交流电网中。在此有利的是，通过不会达到临界的高电压值的方式而提高了安全性。但是在适合地设计储能器大小的情况下，无需电网反馈设备。
在一个有利的设计方案中，所述第二值大于所述第一值。在此有利的是，可以简单地实现该设计方案。
在一个有利的设计方案中，检测中间电路电压，并且在低于第二值和超过第一值时没有电功率通过DC/DC转换器馈送到所述中间电路中。在此有利的是，可以节省电能。
在一个有利的设计方案中，在把测得的中间电路电压与第一值和/或第二值比较时考虑滞后性。在此有利的是，减少振荡倾向。
在一个有利的设计方案中，由DC/DC转换器能够馈送到和/或已经馈送到所述中间电路中的最大允许的功率大于由驱动装置从所述中间电路中能够提取和/或已经提取的平均功率，尤其小于驱动装置的峰值功率和/或大于驱动装置的平均功率，
尤其是其中，储能器的尺寸设计得足够大。在此有利的是，确保了中间电路电压的最低水平。
在一个有利的设计方案中，所述控制器根据驱动装置的状态为DC/DC转换器预先给定由DC/DC转换器能够馈送到和/或已经馈送到中间电路中的最大允许的功率的值。在此有利的是，能够适配于各自变化的和/或各种实际的状况。在此有利地可以使用上级的控制器，这是因为该控制器控制运动过程。
其它优点由从属权利要求给出。本发明不局限于权利要求的特征组合。对于本领域技术人员而言可以由权利要求和/或各个权利要求特征和/或说明书的特征和/或附图、尤其由任务的设置和/或通过与现有技术比较设置的任务得出其它有意义的组合可能性。
附图说明
下面借助于附图详细解释本发明。
在图1中示出按照本发明的驱动系统的示意结构。
具体实施方式
在此设有驱动装置1，它具有逆变器、即DC/AC转换器，电机通过该逆变器馈电。
驱动装置1的逆变器由中间电路以单极电压供电，其中为了实现平滑，在中间电路中设置中间电路电容器C。该中间电路电容器优选地设计为薄膜电容器。薄膜电容器的电容仅这样大，使得在驱动装置的最大允许的电机功率的情况下在中间电路电容器C中能够存储用于小于电网周期、例如20ms的运行的电能。
此外在中间电路中设置具有大容量的储能器2，它优选地由双层电容器构成。为了保护双层电容器，在储能器中设置限流装置和必要时也设置防反接保护装置和过电压保护装置。
DC/DC转换器3控制来自给DC/DC转换器3供电的AC/DC转换器4、尤其是整流器的能流，使得该能流进入中间电路中，整流器又由电网5供电。
DC/DC转换器3通过输送相应的电功率通量到中间电路中来影响电压。附加地，中间电路电压受到由驱动装置在电动机运行方式中提取的或者在发电机运行方式中输送的功率通量的影响。
中间电路电压视驱动系统的运行点而定甚至高于在没有DC/DC转换器3的情况下可能出现的电压。通过DC/DC转换器可以在大的范围中自由选择平均的中间电路电压。这与电源连同其电压、相数、频率和/或质量无关。
驱动系统能够以不同的方式运行。
在第一变型方案中，由控制器、例如上级的控制器和/或控制逆变器的控制器为DC/DC转换器3预先给定要馈送到中间电路中的理论功率通量。控制器控制时间上的运动过程、亦即驱动装置运行点的顺序，并因此也能够为DC/DC转换器3预先给定由预测的需求获得的理论功率通量。在最简单的情况下，理论功率通量是恒定的值。
在第二变型方案中，检测中间电路电压U并且与第一临界值U1比较。如果中间电路电压U小于U1，则由电网5提供的、通过AC/DC转换器整流的电流被DC/DC转换器3输送到中间电路。在此，相关的功率被限制在最大允许值P_krit。
一旦中间电路电压U大于U1，则不由DC/DC转换器3输送功率到中间电路。
一旦中间电路电压U大于第二临界值U2，则借助随后被接通的电阻、尤其是制动电阻把来自中间电路的功率电流转换成热流，该热流被排出到电阻周围。为此，电阻也就能够通过可控的开关由中间电路供电。
DC/DC转换器3的功率限制在各种情况下都大于驱动装置的平均驱动功率。储能器必须设计得足够大。
在所述的比较中优选地考虑滞后性。因此可以抑制运行状态中的振荡。
在另一按照本发明的实施例中，代替由电网供电的AC/DC转换器4使用由次级绕组供电的单相的整流器，该次级绕组感应地耦合在初级导体上，该初级导体纵向延伸地布设或者设计为环形绕组。因此电能可以感应地从初级导体传输到次级绕组。在此，次级绕组给DC/DC转换器3供电，又由该DC/DC转换器给驱动装置1供电，其中使用储能器2。
附图标记列表：
1 驱动装置，包括逆变器，电机通过该逆变器馈电
2 储能器
3 DC/DC转换器
4 AC/DC转换器、尤其是整流器
5 电网
C 中间电路电容器

Claims (14)

1.一种具有储能器的驱动系统，
其中，逆变器给电机馈电，
其中，所述逆变器由单极的中间电路电压供电，
其中，储能器与逆变器并联，
其特征在于，
所述中间电路电压由DC/DC转换器产生，该DC/DC转换器由AC/DC转换器供电，电流能够由DC/DC转换器输送到中间电路；
其中，
用于测量中间电路电压的装置与比较装置连接，
其中，所述比较装置与DC/DC转换器连接，使得所述DC/DC转换器这样控制进入中间电路中的电流，使得把馈送到中间电路中的功率或电压调节到理论值，
所述比较装置把测得的中间电路电压至少与一临界值进行比较；
所述理论值由上级的控制器预先给定，
能够由所述DC/DC转换器馈送到中间电路中的功率被限制到一限值，其中，所述限值大于驱动装置的功率，和/或其中，所述限值小于驱动装置的峰值功率，
所述功率取决于驱动装置的运行状态。
2.根据权利要求1所述的驱动系统，其特征在于，
薄膜电容器与所述逆变器并联；
所述AC/DC转换器包括整流器；
所述控制器由计划的控制流程以预测的方式确定所述理论值；
所述限值大于驱动装置的时间上的平均功率。
3.根据权利要求2所述的驱动系统，
其特征在于，
所述整流器由单相的、三相的或多相的交流电源馈电或者由次级绕组馈电，该次级绕组感应地耦合在初级导体上，该初级导体被加载交流电。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动系统，
其特征在于，
所述储能器具有至少一双层电容器和/或至少一蓄电池。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动系统，
其特征在于，
由开关和电阻组成的串联电路与中间电路和/或逆变器并联。
6.一种用于运行根据前述权利要求中至少一项所述的驱动系统的方法，
其中，驱动装置的逆变器由中间电路馈电，该中间电路能够由DC/DC转换器馈电，该DC/DC转换器能够由AC/DC转换器供电，
其特征在于，
所述驱动装置的逆变器与控制器连接，
该控制器为了传输信号与所述DC/DC转换器和所述逆变器直接地或间接地连接，
由此所述DC/DC转换器把由所述控制器预先给定的电功率输送到所述中间电路。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述AC/DC转换器包括整流器。
8.根据权利要求6所述的方法，
其特征在于，
检测中间电路电压，并且在低于第一值时由DC/DC转换器把电功率馈送到所述中间电路中。
9.根据权利要求8所述的方法，
其特征在于，
检测中间电路电压，并且在超过第二值时把来自中间电路的能量输送到电阻用于转换成欧姆热量，或者把来自中间电路的能量输送到电网反馈设备用于把能量反馈到交流电网中。
10.根据权利要求9所述的方法，
其特征在于，
所述第二值大于所述第一值。
11.根据权利要求10所述的方法，
其特征在于，
检测中间电路电压，并且在低于第二值和超过第一值时没有电功率通过DC/DC转换器馈送到所述中间电路中。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，
其特征在于，
在把测得的中间电路电压与第一值和/或第二值比较时考虑滞后性。
13.根据权利要求6至11中任一项所述的方法，
其特征在于，
由DC/DC转换器能够馈送到和/或已经馈送到所述中间电路中的最大允许的功率大于由驱动装置从所述中间电路中能够提取和/或已经提取的平均功率，
和/或
由DC/DC转换器能够馈送到和/或已经馈送到所述中间电路中的最大允许的功率小于峰值功率。
14.根据权利要求6至11中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述控制器根据驱动装置的状态为DC/DC转换器预先给定由DC/DC转换器能够馈送到和/或已经馈送到中间电路中的最大允许的功率的值。
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