DE10053373B4 - Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen Energieübertragung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur berührungslosen Energieübertragung elektrischer Leistungaus einer oder mehreren Mittelfrequenzstromquellen, deren Frequenzen Abweichungen um die Mittelfrequenz faufweisen können, auf mindestens einen bewegten Verbraucher (7) über eine oder mehrere Übertragungsstrecken (4) und den Verbrauchern (7) zugeordneten Übertragerköpfen mit nachgeschaltetem Anpasssteller (6)zum Einstellen der von der Übertragungsstrecke (4) aufgenommenen Leistung,wobei eine Übertragungsstrecke (4) von einer Mittelfrequenzstromquelle mit einem während der Leistungsübertragung in seinem Effektivwert konstanten Mittelfrequenzstrom gespeist wird,wobei der jeweilige Verbraucher (7) von mindestens einem Anpasssteller (6) mit mindestens einer Einspeisung (21, 31, 61, 71) mit Energie versorgt wird, wobei ein oder mehrere eingespeiste Ströme in jeweils einem Gleichrichter (22, 32, 62, 72) gleichgerichtet, mit jeweils einer Zwischenkreisdrossel (23, 33, 63, 73) geglättet und zusammengeführt werden,wobei je nach Leistungsbedarf der Verbraucher (7) der jeweils zusammengeführte Zwischenkreisstrom mittels eines Schalters (25, 65) entweder einem die Ausgangsspannung U= des Anpassstellers (6) puffernden Zwischenkreiskondensator (27, 67) zugeführt oder vor diesem abgeleitet wird,und wobei der jeweilige Schalter (25, 65) derart geschaltet wird, dass die Schaltfrequenz 1/T kleiner ist als die zweifache Mittelfrequenz, also 1/T< 2f,wobei das Schalten des Schalters (25, 65) asynchron zu einer oder mehreren mittelfrequenten Einspeisungen (21, 31, 61, 71) ausgeführt wird und/oder dass das Schalten des Schalters (25, 65) periodisch mit einer Frequenz 1/T derart durchgeführt wird, dass kein konstanter Phasenbezug zu den Strömen einer oder mehrerer Einspeisungen (21, 31, 61, 71) vorhanden ist,wobei die Schaltfrequenz 1/T als Wert zwischen 0,5 fund 1,5 fgewählt wird,wobei die Zwischenkreisdrossel (23, 33, 63, 73) derart ausgelegt wird, dass der Zwischenkreisstrom im Betrieb nicht lückt,wobei die Frequenzen der mittelfrequenten Einspeisungen (21, 31, 61, 71) Abweichungen um faufweisen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur berührungslosen Energieübertragung.
  • Aus der DE 197 35 624 C1 ist ein Verfahren bekannt zur berührungslosen Energieübertragung elektrischer Leistung aus einer Mittelfrequenzstromquelle mit einer Mittelfrequenz fM auf einen oder mehrere bewegte Verbraucher über eine Übertragungsstrecke und aus den bewegten Verbrauchern zugeordneten Übertragerköpfen mit nachgeschaltetem Anpasssteller zum Einstellen der von der Übertragungsstrecke aufgenommenen Leistung, wobei die Übertragungsstrecke von der Mittelfrequenzstromquelle mit einem während der Leistungsübertragung in seinem Effektivwert konstanten Mittelfrequenzstrom gespeist wird.
  • Der Anpasssteller wandelt den aus dem Übertragerkopf eingeprägten mittelfrequenten Strom in eine Gleichspannung. Wie in den 3, 7a und 7b und zugehöriger Beschreibung der DE 197 35 624 C1 beschrieben, wird der Schalter TS synchron zum Verlauf und mit der doppelten Frequenz des Eingangsstroms des Anpassstellers betrieben. Ein erheblicher Nachteil ist jedoch, dass diese hohe Schaltfrequenz 2 fM hohe Schaltverluste zur Folge hat. Ein weiterer Nachteil ist, dass sich das synchrone Prinzip nicht mehr aufrecht erhalten lässt bei Verwendung mehrerer asynchron arbeitender Einspeisungen zur Versorgung eines Anpassstellers.
  • Aus der DE 692 27 242 T2 ist als nächstliegender Stand der Technik ein induktives Energieverteilungssystem bekannt, welches sekundärseitig einen nachgeschalteten Anpasssteller aufweist, der mit einem Schaltregler im Boost-Converter-Modus arbeitet, wobei die Schaltfrequenz des Schalttransistors kleiner als die zweifache Schaltfrequenz der Mittelstromquelle ist.
  • Aus der WO 99/ 08 359 A1 ist bekannt, mehrere Wechselspannungen über Gleichrichterdioden auf eine Last zusammenzuschalten.
  • Aus der US 6 109 405 A ist eine Anordnung zur induktiven Energieübertragung mit mehreren Mittelfrequenzquellen bekannt, die mehrere Übertragungsstrecken speisen und deren Frequenzen Abweichungen um die Mittelfrequenz aufweisen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur berührungslosen Energieübertragung weiterzubilden, wobei eine niedrige Schaltfrequenz des Schalters und die Verwendung asynchron arbeitender Einspeisungen zur Versorgung eines Anpassstellers ausführbar sein sollen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren zur berührungslosen Energieübertragung nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und bei einer Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens nach den in Anspruch 2 angegebenen Merkmalen gelöst.
  • Wesentliche Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren zur berührungslosen Energieübertragung sind, dass aus einer oder mehreren Mittelfrequenzstromquellen, deren Frequenzen kleine Abweichungen um die Mittelfrequenz fM aufweisen können, auf mindestens einen bewegten Verbraucher über eine oder mehrere Übertragungsstrecken und den Verbrauchern zugeordneten Übertragerköpfen mit nachgeschaltetem Anpasssteller zum Einstellen der von der Übertragungsstrecke aufgenommenen Leistung, wobei eine Übertragungsstrecke von einer Mittelfrequenzstromquelle mit einem während der Leistungsübertragung in seinem Effektivwert konstanten Mittelfrequenzstrom gespeist wird, wobei der jeweilige Verbraucher von mindestens einem Anpasssteller mit mindestens einer Einspeisung mit Energie versorgt wird, wobei einer oder mehrere eingespeiste Ströme in jeweils einem Gleichrichter gleichgerichtet, mit jeweils einer Zwischenkreisdrossel geglättet und zusammengeführt werden, wobei je nach Leistungsbedarf der Verbraucher der jeweils zusammengeführte Zwischenkreisstrom mittels eines Schalters entweder einem die Ausgangsspannung U= des Anpassstellers puffernden Zwischenkreiskondensator zugeführt oder vor diesem abgeleitet wird, und wobei der jeweilige Schalter derart geschaltet wird, dass die Schaltfrequenz 1/T kleiner ist als die zweifache Mittelfrequenz, also 1/T< 2fM.
  • Von Vorteil ist dabei, dass die Schaltverluste geringer sind als bei Verfahren, die eine Schaltfrequenz von 2fM voraussetzen und dass nicht nur synchron, sondern auch mehrere asynchron arbeitende Einspeisungen zur Versorgung eines Anpassstellers einsetzbar sind. Außerdem ist der Stromfluss mittels eines einzigen Schalters steuerbar.
  • Bei einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Schaltfrequenz 1/T als Wert zwischen 0,5 fM und 1,5 fM gewählt. Von Vorteil ist dabei, dass bei möglichst geringen Schaltverlusten eine Zwischenkreisdrossel mit möglichst kleiner Baugröße einsetzbar ist.
  • Bei einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform wird das Schalten des Schalters periodisch mit einer Frequenz 1/T und asynchron zu einer oder mehreren mittelfrequenten Einspeisungen derart ausgeführt, dass kein konstanter Phasenbezug zu den Strömen einer oder mehrerer Einspeisungen vorhanden ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Verfahren robust ausführbar ist und Mittel zur Synchronisation einsparbar sind.
  • Bei einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Zwischenkreisdrossel derart ausgelegt, dass der Zwischenkreisstrom im Betrieb nicht lückt. Von Vorteil ist dabei, dass trotz der obengenannten niedrigen Schaltfrequenz ein kontinuierlicher Leistungsfluss gewährleistet ist.
  • Bei einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform weisen die Frequenzen der mittelfrequenten Einspeisungen Abweichungen um fM auf. Von Vorteil ist dabei, dass die Einspeisungen nicht zueinander synchronisiert werden müssen.
  • Wesentliche Merkmale der Erfindung bei der Vorrichtung sind, dass die Mittel zur Ansteuerung des jeweiligen Schalters keine Mittel zur Synchronisation auf die mittelfrequenten Einspeisungen umfassen. Von Vorteil ist dabei, dass die Ansteuerung einfach, kostengünstig und insbesondere robust gegen Störeinflüsse bei asynchron arbeitenden Einspeisungen ist.
  • Bei einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform umfassen die Mittel zur Ansteuerung des jeweiligen Schalters einen Modulator mit zeitlich linear verlaufenden An- und Abstiegsflanken, wobei der Betrag der Steigung der An- und Abstiegsflanken unterschiedlich wählbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass insbesondere ein einfach und kostengünstig zu generierendes sägezahnförmiges Modulatorsignal verwendbar ist.
  • Bei einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform weist ein Anpasssteller mehrere Einspeisungen auf, die jeweils einen Gleichrichter speisen, deren Ausgangsströme jeweils über eine Zwischenkreisdrossel zusammengeführt werden und dass ein Schalter derart nachgeschaltet ist, dass der Zwischenkreisstrom je nach Leistungsbedarf des an dem Anpasssteller angeschlossenen Verbrauchers entweder einem die Ausgangsspannung U= des Anpassstellers puffernden Zwischenkreiskondensator zugeführt oder vor diesem Zwischenkreiskondensator abgeleitet wird. Von Vorteil ist dabei, dass nicht nur synchron, sondern auch asynchron arbeitenden Einspeisungen einsetzbar sind.
  • Bei einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die Ausgangsspannungen zweier oder mehrerer Anpasssteller über Dioden parallelgeschaltet zur Versorgung eines Verbrauchers. Von Vorteil ist dabei, dass die zur Verfügung stellbare Leistung beliebig erhöhbar ist.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
    • 1 zeigt ein beispielhaftes Prinzipschaltbild zur berührungslosen Energieübertragung mit einem Anpasssteller 6.
    • 2 zeigt ein beispielhaftes Prinzipschaltbild des Anpassstellers mit einer Einspeisung 21.
    • 3 zeigt für ein Ausführungsbeispiel ein Prinzipschaltbild der Regelung und Ansteuerung des Anpassstellers.
    • 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Prinzipschaltbild eines weiteren Anpassstellers mit zwei Einspeisungen (21, 31).
    • 5 zeigt für ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel ein Prinzipschaltbild mit zwei Anpassstellern, deren Ausgänge über Dioden parallelgeschaltet sind.
  • 1 zeigt ein erstes beispielhaftes Prinzipschaltbild zur berührungslosen Energieübertragung mit einem Anpasssteller 6. Es umfasst einen stationären und einen beweglichen Teil.
  • Der stationäre Teil umfasst einen Einspeisesteller 1, einen Gyrator 2, einen Anpasstransformator 3 und eine Übertragungsstrecke 4.
  • Der Einspeisesteller 1 wandelt die aus dem Drehstromnetz (L1,L2,L3) aufgenommene niederfrequente Wechselspannung in eine mittelfrequente Spannung UA mit konstanter Mittelfrequenz fM , die beispielhaft 25kHz beträgt. Ein dem Einspeisesteller 1 nachgeschalteter, resonant betriebener Reihenschwingkreis, der sogenannte Gyrator 2, stellt eine spannungsgesteuerte Stromquelle IA dar. Die Gyrator-Kapazität CG und die Gyrator-Induktivität LG werden entsprechend der Mittelfrequenz fM und der Nennleistung des Einspeisestellers 1 ausgelegt.
  • Die Stromquelle IA speist einen Anpasstransformator 3, dessen Übersetzungsverhältnis Ü derart ausgelegt ist, dass in der Übertragungsstrecke 4 ein in seinem Effektivwert konstanter Mittelfrequenzstrom IÜ fließt, unabhängig von der Nennleistung des Einspeisestellers 1.
  • Der bewegliche Teil umfasst einen Übertragerkopf 5 mit Kompensationskondensator, einen Anpasssteller 6 und einen Verbraucher 7. Die Übertragungsstrecke 4 weist einen langgestreckten Leiter auf, an den Spulenwicklungen des Übertragerkopfes 5 derart induktiv gekoppelt sind, dass eine Energieübertragung an das bewegliche Teil stattfindet. Dabei weist der Übertragerkopf 5 eine Windungszahl w2 auf, wodurch die Stromstärke einer Einspeisung am Anpasssteller 6 bestimmt ist.
  • Der Anpasssteller 6 wandelt den aus dem Übertragerkopf 5 eingeprägten mittelfrequenten Strom in eine Gleichspannung U=. Diese Spannung wird in einem Ausführungsbeispiel zur Speisung eines herkömmlichen Frequenzumrichters als Verbraucher 7 verwendet, um einen drehzahlverstellbaren Antrieb auf dem beweglichen Teil zu realisieren.
  • Der von der Übertragungsstrecke 4 auf den Übertragerkopf 5 übertragene Strom stellt eine Einspeisung 21 dar. Dieser Strom wird entsprechend der 2 in einem Gleichrichter 22 des Anpassstellers 6 gleichgerichtet, mit einer Zwischenkreisdrossel 23 geglättet und je nach Leistungsbedarf des an dem Anpasssteller 6 angeschlossenen Verbrauchers 7 mittels eines Schalters 25 entweder dem die Ausgangsspannung U= des Anpassstellers 6 puffernden Zwischenkreiskondensator 27 zugeführt oder vor diesem Zwischenkreiskondensator 27 abgeleitet.
  • 3 zeigt für ein Ausführungsbeispiel ein Prinzipschaltbild der Regelung und Ansteuerung des Schalters 25 des Anpassstellers. Dabei sind nichtlineare Glieder doppelt und lineare Glieder einfach umrahmt.
  • Der lineare Teil umfasst die Komponenten P-Spannungsregler der Verstärkung KU , Lastaufschaltung mit einer Verzögerungszeitkonstanten T3 und Dämpfungsglied, umfassend Verzögerungsglied mit Zeitkonstante T2 und Proportionalglied der Verstärkung KD .
  • Der nichtlineare Teil umfasst einen Modulator und ein Zweipunktglied, das ein Einschaltsignal Sein für den Schalter 25 generiert. Die Eingangsgröße des Zweipunktglieds wird aus der Differenz eines sägezahnförmigen Modulatorsignals ISZ und einem Steuersignal Ist gebildet. Die Amplitude des sägezahnförmigen Modulatorsignals ist bestimmt durch das geglättete Signal Izv des Zwischenkreisstromes. Die Frequenz 1/T des Modulatorsignals wird asynchron zur Frequenz fM der Einspeisung 21 vorgegeben.
  • Das Steuersignal Ist besteht aus der Summe der Ausgangssignale des P-Spannungsreglers, der Lastaufschaltung und des Dämpfungsglieds.
  • Das Ausgangssignal des P-Spannungsreglers ergibt sich durch die mittels eines Proportionalglieds gewichtete Differenz zwischen Sollspannung Usoll und Ausgangsspannung U= des Anpassstellers.
  • Zur Bildung des Ausgangssignals der Lastaufschaltung wird der Ausgangsstrom I= des Anpassstellers einem Verzögerungsglied mit Verzögerungszeit T3 zugeleitet.
  • Das Ausgangssignal des Dämpfungsglieds ergibt sich durch die mittels eines Proportionalglieds gewichtete Differenz von Zwischenkreisstrom IZ und geglättetem Signal Izv des Zwischenkreisstromes. Die Verstärkung des Proportionalglieds beträgt KD .
  • Dabei gewährleistet die Regelung und Ansteuerung folgende vorteilhafte Funktionen:
  • Der Spannungsregler ist als einfacher P-Regler ausgeführt, da die Lastaufschaltung vorsteuernd das Einschaltsignal Sein des Schalters 25 vorgibt, wodurch der Spannungsregler weitgehend entlastet ist.
  • Das Dämpfungsglied bedämpft Eigenschwingungen des Zwischenkreisstromes IZ in der aus induktivem Übertragerkopf 5 mit Kompensationskondensator, Gleichrichter 22 und Zwischkenkreisdrossel 23 bestehenden schwingungsfähigen Anordnung.
  • In anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt des sägezahnförmigen Modulatorsignals Isz ein periodisches Modulatorsignal mit zeitlich linear verlaufenden An- und Abstiegsflanken verwendet, wobei der Betrag der Steigung der An- und Abstiegsflanken unterschiedlich wählbar ist. Bei gleichem Betrag der Steigung der beiden Flanken ergibt sich ein dreieckförmiger Verlauf.
  • Im Gegensatz zur DE 197 35 624 C1 ist also nicht nur ein solches dreieckförmiges Modulatorsignal verwendbar, sondern insbesondere das in dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel eingesetzte, einfach zu generierende, sägezahnförmige Modulatorsignal.
  • Bei den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen werden Amplitude und Periodendauer T jeweils wie beim beschriebenen sägezahnförmigen Modulatorsignal gewählt. Dabei wird die Periodendauer T als fester Wert aus einem 10%-breiten Toleranzband um 1/fM herum gewählt.
  • Somit ist das Schalten des Schalters 25 asynchron zum Verlauf des Stromes der Einspeisung 21. Es liegt kein fester Phasenbezug vor.
  • Die Schaltverluste des elektronisch ausgeführten Schalters 25 sind im Wesentlichen umgekehrt proportional zur Schaltfrequenz 1/T. Aufgrund der großen verwendeten Periodendauer T ergeben sich also stark reduzierte Schaltverluste.
  • Die Dimensionierung der Zwischenkreisdrossel ist bestimmt durch die Verwendung der großen Periodendauer T, dem asynchronen Betrieb und der Forderung, dass der Zwischenkreisstrom im Betrieb nicht lückt, um einen kontinuierlichen Leistungsfluss zu gewährleisten. Von Vorteil ist bei diesem 10%-breiten Toleranzband, dass bei möglichst geringen Schaltverlusten die Zwischenkreisdrossel eine möglichst kleine Baugröße aufweist.
  • Bei anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist als Periodendauer T auch ein Wert aus einem 50%-breiten Toleranzband um 1/fM verwendbar.
  • 4 zeigt für ein anderes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Anpassstellers ein Prinzipschaltbild mit zwei Einspeisungen (21, 31). Dabei werden die eingespeisten Ströme jeweils in einem Gleichrichter (22, 32) gleichgerichtet, mit jeweils einer Zwischenkreisdrossel (23, 33) geglättet und zusammengeführt. Je nach Leistungsbedarf des an dem Anpasssteller angeschlossenen Verbrauchers wird der Zwischenkreisstrom IZ mittels eines einzigen Schalters 25 entweder dem die Ausgangsspannung U= des Anpassstellers puffernden Zwischenkreiskondensator 27 zugeführt oder vor diesem Zwischenkreiskondensator 27 abgeleitet.
  • Auf diese Weise sind nicht nur zwei synchron arbeitende, sondern auch zwei asynchron arbeitende Einspeisungen zur Versorgung des Anpassstellers einsetzbar.
  • Die Übertragerköpfe entnehmen also bei einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel Energie aus derselben Strecke. In diesem Fall arbeiten die Einspeisungen 21 und 31 synchron.
  • Die Übertragerköpfe entnehmen bei einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel Energie aus zwei verschiedenen Strecken. Dabei wird jede Strecke von einem Einspeisesteller 1 versorgt, wobei die Frequenzen der Mittelfrequenzstromquelle der jeweiligen Einspeisesteller 1 zumindest kleine Abweichungen aufweisen. Die Einspeisungen 21 und 31 arbeiten asynchron. Dieser Betrieb wird durch die Glättung des jeweiligen gleichgerichteten Stromes der entsprechenden Einspeisung (21, 31) mittels jeweils einer Zwischenkreisdrossel (23, 33) vor der Zusammenführung der Ströme ermöglicht.
  • In anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen entnehmen die Übertragerköpfe Energie aus mehreren verschiedenen Strecken. Dabei wird wiederum jede Strecke von einem Einspeisesteller versorgt, wobei die Frequenzen der Mittelfrequenzstromquelle der jeweiligen Einspeisesteller wieder kleine Abweichungen aufweisen. Die Einspeisungen arbeiten asynchron. Dieser Betrieb wird wiederum nur durch die Glättung des jeweiligen gleichgerichteten Stromes der entsprechenden Einspeisung mittels jeweils einer Zwischenkreisdrossel vor der Zusammenführung der Ströme ermöglicht.
  • 5 zeigt für ein anderes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel ein Prinzipschaltbild mit zwei Anpassstellern, die verschiedenen Einspeisungen (21, 31, 61, 71), Gleichrichter (22, 32, 62, 72), Zwischenkreisdrosseln (23, 33, 63, 73), und Dioden (26, 66) umfassen und deren Ausgänge über Dioden (51, 52) parallelgeschaltet sind. Je nach Leistungsbedarf des Verbrauchers wird der jeweilige Zwischenkreisstrom mittels der unabhängig voneinander arbeitenden Schalter (25, 65) entweder dem jeweiligen Zwischenkreiskondensator (27, 67) zugeführt oder vor diesem abgeleitet.
  • Die gezeigten und beschriebenen Schaltbilder und Regelungen sind nur als Prinzipschaltbilder zu verstehen. Dem Fachmann ist die Auslegung und Abänderung zur praktischen Realisierung der Erfindung geläufig.
  • Bei anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen weicht die Mittelfrequenz vom beispielhaft genannten Wert von 25 kHz ab. Auch Mittelfrequenzen im Bereich von 10 kHz bis
    50 kHz sind technisch ausführbar.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Einspeisesteller (ESS)
    2
    Gyrator
    3
    Anpasstransformator
    4
    Übertragungsstrecke
    5
    Übertragerkopf mit Kompensationskondensator
    6
    Anpasssteller (APS)
    7
    Verbraucher
    21, 31, 61, 71
    Einspeisung
    22, 32, 62, 72
    Gleichrichter
    23, 33, 63, 73
    Zwischenkreisdrossel
    25, 65
    Schalter
    26, 66, 51, 52
    Diode
    27,67
    Zwischenkreiskondensator
    l=
    Ausgangsstrom des Anpassstellers
    IZ
    Zwischenkreisstrom
    IZV
    geglättetes Signal des Zwischenkreisstromes
    ISZ
    sägezahnförmiges Modulatorsignal
    IST
    Steuersignal
    IA
    Stromquelle, Ausgangsstrom des Gyrators
    IÜ
    Strom in der Übertragungsstrecke
    Usoll
    Sollspannung
    U=
    Ausgangsspannung des Anpassstellers
    UA
    Ausgangsspannung des Einspeisesteller
    CG
    Gyrator-Kapazität
    LG
    Gyrator-Induktivität
    Ü
    Übersetzungsverhältnis des Anpasstransformators
    w2
    Windungszahl des Übertragerkopfes
    fM
    Mittelfrequenz
    KD
    Verstärkung des Dämpfungsglieds
    KU
    Verstärkung des Spannungsreglers
    T2
    Zeitkonstante des Dämpfungsglieds
    T3
    Verzögerungszeitkonstante der Lastaufschaltung
    Sein
    Einschaltsignal für Schalter

Claims (3)

  1. Verfahren zur berührungslosen Energieübertragung elektrischer Leistung aus einer oder mehreren Mittelfrequenzstromquellen, deren Frequenzen Abweichungen um die Mittelfrequenz fM aufweisen können, auf mindestens einen bewegten Verbraucher (7) über eine oder mehrere Übertragungsstrecken (4) und den Verbrauchern (7) zugeordneten Übertragerköpfen mit nachgeschaltetem Anpasssteller (6) zum Einstellen der von der Übertragungsstrecke (4) aufgenommenen Leistung, wobei eine Übertragungsstrecke (4) von einer Mittelfrequenzstromquelle mit einem während der Leistungsübertragung in seinem Effektivwert konstanten Mittelfrequenzstrom gespeist wird, wobei der jeweilige Verbraucher (7) von mindestens einem Anpasssteller (6) mit mindestens einer Einspeisung (21, 31, 61, 71) mit Energie versorgt wird, wobei ein oder mehrere eingespeiste Ströme in jeweils einem Gleichrichter (22, 32, 62, 72) gleichgerichtet, mit jeweils einer Zwischenkreisdrossel (23, 33, 63, 73) geglättet und zusammengeführt werden, wobei je nach Leistungsbedarf der Verbraucher (7) der jeweils zusammengeführte Zwischenkreisstrom mittels eines Schalters (25, 65) entweder einem die Ausgangsspannung U= des Anpassstellers (6) puffernden Zwischenkreiskondensator (27, 67) zugeführt oder vor diesem abgeleitet wird, und wobei der jeweilige Schalter (25, 65) derart geschaltet wird, dass die Schaltfrequenz 1/T kleiner ist als die zweifache Mittelfrequenz, also 1/T< 2fM, wobei das Schalten des Schalters (25, 65) asynchron zu einer oder mehreren mittelfrequenten Einspeisungen (21, 31, 61, 71) ausgeführt wird und/oder dass das Schalten des Schalters (25, 65) periodisch mit einer Frequenz 1/T derart durchgeführt wird, dass kein konstanter Phasenbezug zu den Strömen einer oder mehrerer Einspeisungen (21, 31, 61, 71) vorhanden ist, wobei die Schaltfrequenz 1/T als Wert zwischen 0,5 fM und 1,5 fM gewählt wird, wobei die Zwischenkreisdrossel (23, 33, 63, 73) derart ausgelegt wird, dass der Zwischenkreisstrom im Betrieb nicht lückt, wobei die Frequenzen der mittelfrequenten Einspeisungen (21, 31, 61, 71) Abweichungen um fM aufweisen.
  2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei die Mittel zur Ansteuerung des jeweiligen Schalters (25, 65) keine Mittel zur Synchronisation auf die mittelfrequenten Einspeisungen (21, 31, 61, 71) umfassen, wobei die Mittel zur Ansteuerung des jeweiligen Schalters (25, 65) einen Modulator mit zeitlich linear verlaufenden An- und Abstiegsflanken umfassen, wobei der Betrag der Steigung der An- und Abstiegsflanken unterschiedlich wählbar ist, ein Anpasssteller (6) mehrere Einspeisungen (21, 31, 61, 71) aufweist, die jeweils einen Gleichrichter (22, 32, 62, 72) speisen, deren Ausgangsströme jeweils über eine Zwischenkreisdrossel (23, 33, 63, 73) zusammengeführt werden und dass ein Schalter (25, 65) derart nachgeschaltet ist, dass der Zwischenkreisstrom je nach Leistungsbedarf des an dem Anpasssteller (6) angeschlossenen Verbrauchers (7) entweder einem die Ausgangsspannung U= des Anpassstellers (6) puffernden Zwischenkreiskondensator (27, 67) zugeführt oder vor diesem Zwischenkreiskondensator (27, 67) abgeleitet wird, wobei die Ausgangsspannungen zweier oder mehrerer Anpasssteller (6) über Dioden (26, 66, 51, 52) parallelgeschaltet werden zur Versorgung eines Verbrauchers (7).
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulator ein Sägezahngenerator ist.
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