DE102017008380A1 - A system comprising a first inverter and a second inverter - Google Patents
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Abstract
System, umfassend einen ersten Wechselrichter, welcher einen ersten Elektromotor speist, und einen zweiten Wechselrichter, welcher einen zweiten Elektromotor speist, wobei der gleichspannungsseitige Anschluss des ersten Wechselrichters mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss eines aus einem elektrischen Wechselspannungsversorgungsnetz versorgten Gleichrichters verbunden ist, wobei der gleichspannungsseitige Anschluss des zweiten Wechselrichters mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss des Gleichrichters verbunden ist, insbesondere wobei die beiden gleichspannungsseitigen Anschlüsse der Wechselrichter parallel geschaltet sind, wobei ein Regler, insbesondere im ersten Wechselrichter, vorgesehen ist, welcher den vom ersten Wechselrichter an dessen gleichspannungsseitigen Anschluss aufgenommenen und erfassten Strom (I_ZK_SMS_ist) auf einen Sollwert (I_ZK_SMS_Soll) hinregelt, indem das Drehmoment des vom ersten Wechselrichter gespeisten ersten Elektromotors Stellgröße ist.A system comprising a first inverter feeding a first electric motor and a second inverter feeding a second electric motor, wherein the DC side terminal of the first inverter is connected to the DC side terminal of a rectifier supplied from an AC electric power supply network, the DC side terminal of second inverter is connected to the DC voltage side terminal of the rectifier, in particular wherein the two DC side terminals of the inverter are connected in parallel, wherein a controller, in particular in the first inverter, is provided, which received by the first inverter at the DC side terminal and detected current (I_ZK_SMS_ist ) is regulated to a desired value (I_ZK_SMS_Soll) in that the torque of the first electric motor fed by the first inverter is manipulated variable.
Description
Die Erfindung betrifft ein System, umfassend einen ersten Wechselrichter und einen zweiten Wechselrichter.The invention relates to a system comprising a first inverter and a second inverter.
Es ist allgemein bekannt, dass ein Wechselrichter einen Elektromotor speist und von einem Gleichrichter an seinem gleichspannungsseitigen Anschluss versorgbar ist.It is well known that an inverter feeds an electric motor and can be supplied by a rectifier at its DC side terminal.
Aus der
Aus der
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System weiterzubilden, wobei eine möglichst geringe Leistungsentnahme aus einem Wechselspannungsversorgungsnetz notwendig sein soll.The invention is therefore the object of developing a system, with the lowest possible power draw from an AC power supply network should be necessary.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem System nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention the object is achieved in the system according to the features indicated in claim 1.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem System, sind, dass das System einen ersten Wechselrichter, welcher einen ersten Elektromotor speist, und einen zweiten Wechselrichter umfasst, welcher einen zweiten Elektromotor speist,
wobei der gleichspannungsseitige Anschluss des ersten Wechselrichters mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss eines aus einem elektrischen Wechselspannungsversorgungsnetz versorgten Gleichrichters verbunden ist,
wobei der gleichspannungsseitige Anschluss des zweiten Wechselrichters mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss des Gleichrichters verbunden ist,
insbesondere wobei die beiden gleichspannungsseitigen Anschlüsse der Wechselrichter parallel geschaltet sind,
wobei ein Regler vorgesehen ist, welcher einen Istwert auf einen Sollwert hinregelt, indem das Drehmoment des vom ersten Wechselrichter gespeisten ersten Elektromotors Stellgröße ist,
wobei der Istwert ein Maß für die vom zweiten Wechselrichter übertragene, insbesondere aufgenommene, Leistung ist und der Sollwert ein Maß für die vom ersten Wechselrichter zu übertragende Leistung ist,
und/oder der Istwert der vom ersten Wechselrichter an dessen gleichspannungsseitigen Anschluss aufgenommene und erfasste oder bestimmte Strom ist.Important features of the invention in the system, are that the system comprises a first inverter, which feeds a first electric motor, and a second inverter, which feeds a second electric motor,
wherein the DC side terminal of the first inverter is connected to the DC side terminal of a rectifier supplied from an AC electric power supply network,
wherein the DC side terminal of the second inverter is connected to the DC side terminal of the rectifier,
in particular wherein the two DC-side connections of the inverters are connected in parallel,
wherein a controller is provided, which regulates an actual value to a desired value by the torque of the first inverter supplied by the first electric motor is manipulated variable,
wherein the actual value is a measure of the power transmitted by the second inverter, in particular recorded, and the setpoint is a measure of the power to be transmitted by the first inverter,
and / or the actual value is the current absorbed or detected by the first inverter at its DC-side terminal.
Von Vorteil ist dabei, dass möglichst wenig Leistung aus dem Wechselspannungsversorgungsnetz entnommen wird. Somit wird bei immer wieder zwischen generatorischem und motorischem Betrieb wechselndem Betrieb des zweiten Elektromotors der erste Antrieb als Schwungmassenspeicher benutzt und somit weniger Leistung vom Wechselspannungsversorgungsnetz über den Gleichrichter bezogen.The advantage here is that as little power is removed from the AC power supply network. Thus, when repeatedly alternating between regenerative and engine operation of the second electric motor of the first drive is used as flywheel mass storage and thus related less power from the AC power supply network via the rectifier.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Elektromotor als Lüftermotor ausgeführt, wobei der vom Lüftermotor geförderte Kühlluftstrom am zweiten Elektromotor und/oder zweiten Wechselrichter entlang und/oder durch den zweiten Elektromotor hindurch geführt ist,
insbesondere wobei also ein Lüfter drehfest mit der Rotorwelle des ersten Elektromotors verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Lüfter als Schwungmasse verwendbar ist. Somit ist der Lüftermotor als Schwungmassenspeicher betreibbar.In an advantageous embodiment, the first electric motor is designed as a fan motor, wherein the cooling air flow conveyed by the fan motor is guided along the second electric motor and / or second inverter and / or through the second electric motor,
in particular, where therefore a fan is rotatably connected to the rotor shaft of the first electric motor. The advantage here is that the fan is used as a flywheel. Thus, the fan motor is operated as flywheel mass storage.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wächst im generatorischen Betrieb des zweiten Elektromotors der Kühlluftstrom an, insbesondere also nimmt er zu. Von Vorteil ist dabei, dass bei generatorischem Betrieb Leistung dem Schwungmassenspeicher zuführbar ist und somit der als Lüftermotor ausgeführte Schwungmassenspeicher mehr Energie aufnimmt. Aufgrund der höheren Drehzahl wird somit ein stärkerer Luftstrom erzeugt, und somit der zweite Wechselrichter und/oder der zweite Elektromotor stärker gekühlt.In an advantageous embodiment, the cooling air flow increases in the regenerative operation of the second electric motor, in particular so it increases. The advantage here is that power can be supplied to the flywheel mass storage device during regenerative operation and thus the flywheel mass storage device designed as a fan motor absorbs more energy. Due to the higher speed thus a stronger air flow is generated, and thus the second inverter and / or the second electric motor cooled more.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung bestimmt ein Mittel zur Differenzbildung den Sollwert (I_ZK_SMS_Soll), indem es die Differenz bildet aus einem konstanten Wert (Const) und dem erfassten Wert (I_ZK_App) des vom zweiten Wechselrichter an dessen gleichstromseitigen Anschluss aufgenommenen Stromes. Von Vorteil ist dabei, dass der konstante Wert der Stromentnahme aus dem Wechselspannungsversorgungsnetz entspricht. Somit wird der überschüssige Strom vom Schwungmassenspeicher entnommen oder an ihn abgeführt.In an advantageous embodiment, a means for calculating the difference determines the desired value (I_ZK_SMS_Soll) by forming the difference between a constant value (Const) and the detected value (I_ZK_App) of the current received by the second inverter at its DC-side terminal. The advantage here is that the constant value of the current drain from the AC power supply corresponds. Thus, the excess power is removed from the flywheel mass storage or discharged to him.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der konstante Wert (Const) möglichst klein, insbesondere im über einen langen Zeitraum gemittelten Bereich. Von Vorteil ist dabei, dass eine möglichst langandauernde minimale Stromentnahme aus dem Wechselspannungsversorgungsnetz erreichbar ist. Die Dauer des Zeitraums hängt von den Energiekapazitätsgrenzen des Schwungmassenspeichers ab. Beispielsweise ist eine weitere Energieentnahme bei entladenem Energiespeicher, also Schwungmassenspeicher, nicht ausführbar. Ebenso ist bei maximal zulässiger Aufladung eine weitere Leistungszufuhr an den Energiespeicher nicht mehr erlaubt. Ist der Schwungmassenspeicher ausreichend groß dimensioniert so kann die minimale Stromentnahme dauerhaft realisiert werden.In an advantageous embodiment, the constant value (Const) is as small as possible, in particular in the averaged over a long period range. The advantage here is that the longest possible minimal current drain from the AC power supply network can be achieved. The duration of the period depends on the energy capacity limits of the flywheel mass storage. For example, a further energy removal with discharged energy storage, so flywheel energy storage, not feasible. Likewise, with maximum allowable charging a further power to the energy storage is no longer allowed. If the flywheel mass storage is dimensioned sufficiently large, the minimum current drain can be permanently realized.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umgibt das Gehäuse des ersten Wechselrichters auch den zweiten Wechselrichter gehäusebildend. Von Vorteil ist dabei, dass eine möglichst kompakte Ausführung erreichbar ist. Außerdem ist beispielsweise eine einzige Signalelektronik ausreichend für beide Wechselrichter.In an advantageous embodiment, the housing of the first inverter also encloses the second inverter housing forming. The advantage here is that the most compact design is achievable. In addition, for example, a single signal electronics is sufficient for both inverters.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erzeugt eine Signalelektronik die Ansteuersignale für die in Halbbrücken angeordneten Leistungshalbleiterschalter des ersten Wechselrichters und die Ansteuersignale für die in Halbbrücken angeordneten Leistungshalbleiterschalter des zweiten Wechselrichters. Von Vorteil ist dabei, dass ein Datenbus entfällt und somit eine einzige Signalelektronik die Ansteuersignale beider Wechselrichter erzeugt.In an advantageous embodiment, a signal electronics generates the drive signals for the arranged in half-bridges power semiconductor switch of the first inverter and the drive signals for arranged in half-bridges power semiconductor switch of the second inverter. The advantage here is that a data bus is eliminated and thus generates a single signal electronics, the drive signals of both inverters.
Bei einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Signalelektronik des ersten Wechselrichters mittels eines Datenbusses mit der Signalelektronik des zweiten Wechselrichters zum Datenaustausch verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass mittels des Datenbusses die beiden Signalelektroniken der beiden Wechselrichter synchronisiert betreibbar sind und/oder Messwerte und Prozessgrößen austauschen können. Die beiden Wechselrichter sind dabei in separaten Gehäusen anordenbar.In an alternative advantageous embodiment, a signal electronics of the first inverter is connected by means of a data bus with the signal electronics of the second inverter for data exchange. The advantage here is that by means of the data bus, the two signal electronics of the two inverters are synchronized operable and / or can exchange measured values and process variables. The two inverters can be arranged in separate housings.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Regler einen überlagerten Drehzahlregler auf, welcher den ersten Motor auf eine Solldrehzahl hin regelt. Von Vorteil ist dabei, dass ein langfristiges Weglaufen der Drehzahl vermeidbar ist und/oder die Kompensation des Applikationszyklus nicht beeinträchtigbar ist.In an advantageous embodiment, the controller has a superimposed speed controller, which regulates the first motor to a target speed. The advantage here is that a long-term running away the speed is avoidable and / or the compensation of the application cycle is not impaired.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der überlagerte Drehzahlregler eine größere Zeitkonstante, insbesondere eine mindestens zehnmal größere Zeitkonstante, auf im Vergleich zur Zykluszeit der von dem zweiten Motor angetriebenen Maschine oder Anlage. Von Vorteil ist dabei, dass ein langfristiges Weglaufen der Drehzahl vermeidbar ist.In an advantageous embodiment, the superimposed speed controller has a greater time constant, in particular a time constant which is at least ten times greater, in comparison to the cycle time of the machine or system driven by the second motor. The advantage here is that a long-term runaway speed is avoidable.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Solldrehzahl derart vorgegeben, dass die Ist-Drehzahl des ersten Motors bei generatorischem Betrieb des zweiten Motors einen Maximalwert nicht überschreitet und dass die Drehzahl des ersten Motors bei motorischem Betrieb des zweiten Motors einen Minimalwert nichtunterschreitet. Von Vorteil ist dabei, dass die im ersten Motor mittels dessen drehfest mit der Rotorwelle verbundenen Schwungmasse, insbesondere Lüfter, genügend viel Energie abspeicherbar ist, um in der motorischen Phase der Applikation, also des zweiten Motors, dieser speisbar ist, ohne dass der Sollwert den gewünschten, vorgegebenen Maximalwert an Netzeingangsleistung überschritten wird.In an advantageous embodiment, the setpoint speed is predetermined such that the actual speed of the first motor does not exceed a maximum value during generator operation of the second motor and that the speed of the first motor does not fall below a minimum value during motor operation of the second motor. The advantage here is that in the first motor by means of its rotatably connected to the rotor shaft flywheel, in particular fan, enough energy can be stored in the motor phase of the application, ie the second motor, this is fed, without the setpoint desired, predetermined maximum value of mains input power is exceeded.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.Further advantages emerge from the subclaims. The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the skilled person, further meaningful combination options of claims and / or individual claim features and / or features of the description and / or figures, in particular from the task and / or posing by comparison with the prior art task.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:The invention will now be explained in more detail with reference to figures:
In der
In der
In der
Wie in
Dabei weist der gleichspannungsseitige Ausgang des Gleichrichters
Der Wechselrichter
Die Zwischenkreisspannung U_ZK liegt auch am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters
Der Elektromotor weist eine Rotorwelle auf, die drehfest mit einer drehbar gelagerten Schwungmasse
Der Wechselrichter
Die Signalelektronik des Wechselrichters
Erfindungsgemäß wird das in
Hierbei wird der am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters
Here, the DC-side connection of the inverter
Hierzu wird gemäß
Somit wird der Elektromotor DR des Schwungmassenspeichers
Somit ist die vom Elektromotor
Wie in
Alternativ ist die Schwungmasse
In jedem Fall ist die bei maximal zulässiger Drehzahl des Lüfters im Schwungmassenspeicher speicherbare Energie größer als die für ein Hundert Sekunden dauerndes Betreiben des Lüfters mit der maximalen Förderleistung. Vorzugsweise ist die gespeicherte Energie größer als das Produkt aus der Förderleistung des Lüfters und hundert Sekunden.In any case, the storable at maximum speed of the fan in the flywheel energy storage is greater than the one-hundred-second operation of the fan with the maximum capacity. Preferably, the stored energy greater than the product of the capacity of the fan and a hundred seconds.
Wie in
Das Gehäuse des Umrichters
Jede der Leistungsendstufen
Im generatorischen Betrieb wird der Drehstrommotor
Mittels der Ansteuerung beider Leistungsendstufen
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist ein überlagerter Drehzahlregler vorhanden, dessen Zeitkonstante größer ist als die Zykluszeit der vom zweiten Motor angetriebenen Applikation.In a further embodiment of the invention, a superimposed speed controller is present whose time constant is greater than the cycle time of the second motor driven application.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der überlagerte Drehzahlregler eine größere Zeitkonstante, insbesondere eine mindestens zehnmal größere Zeitkonstante, auf im Vergleich zur Zykluszeit der von dem zweiten Motor angetriebenen Maschine oder Anlage. Von Vorteil ist dabei, dass ein langfristiges Weglaufen der Drehzahl vermeidbar ist.In an advantageous embodiment, the superimposed speed controller has a greater time constant, in particular a time constant which is at least ten times greater, in comparison to the cycle time of the machine or system driven by the second motor. The advantage here is that a long-term runaway speed is avoidable.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- WechselspannungsversorgungsnetzAC voltage supply network
- 22
- Gleichrichterrectifier
- 33
-
Wechselrichter des zweiten Antriebs
8 Inverter of the second drive8th - 44
-
Wechselrichter des ersten Antriebs
7 Inverter of the first drive7 - 55
- DrehstrommotorThree-phase motor
- 66
- SchwungmasseInertia
- 77
- erster Umrichter, insbesondere Wechselrichterfirst converter, in particular inverter
- 88th
- erster Antriebfirst drive
- 99
- SchwungmassenspeicherFlywheel energy storage
- 1010
- Feldbusfieldbus
- 3030
-
Leistungsendstufe des zweiten Wechselrichters
30 der Umrichters33 Power output stage of the second inverter30 theinverter 33 - 3131
-
Leistungsendstufe des ersten Wechselrichters
30 der Umrichters33 Power output stage of the first inverter30 theinverter 33 - 3232
- Signalelektronik mit RechnereinheitSignal electronics with computer unit
- 3333
-
Umrichter
33 mit Gehäuseinverter 33 with housing - CPUCPU
- Signalelektronik mit RechnereinheitSignal electronics with computer unit
- DRDR
- Drehstrommotor, insbesondere AsynchronmotorThree-phase motor, in particular asynchronous motor
- U_ZKU_ZK
- ZwischenkreisspannungIntermediate circuit voltage
- I_ZKI_ZK
-
vom Gleichrichter
2 in den Zwischenkreis übertragender Stromfrom therectifier 2 in the intermediate circuit transmitting current - I_ZK_AppI_ZK_App
-
Istwert des Eingangsstroms des Wechselrichters
3 Actual value of the input current of the inverter3 - I_ZK_SMSI_ZK_SMS
-
Istwert des Eingangsstroms des Wechselrichters
4 Actual value of the input current of the inverter4 - I_ZK_SMS_SollI_ZK_SMS_Soll
-
Sollwert des Eingangsstroms des Wechselrichters
4 Setpoint of the input current of the inverter4 - I_UI_U
- erster Phasenstrom des Motors DRfirst phase current of the motor DR
- I_VI_V
- zweiter Phasenstrom des Motors DRsecond phase current of the motor DR
- I_WI_w
- dritter Phasenstrom des Motors DRthird phase current of the motor DR
- M_SollM_Soll
- Drehmomentsollwert als Stellgröße des PI-ReglersTorque setpoint as manipulated variable of the PI controller
- Constconst
-
Sollwertstrom, insbesondere vom Gleichrichter
2 in den Zwischenkreis aufgenommener SollwertstromSetpoint current, in particular from therectifier 2 setpoint current recorded in the DC link
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102006033562 B3 [0003] DE 102006033562 B3 [0003]
- DE 102010023536 A1 [0004] DE 102010023536 A1 [0004]
- EP 2525481 A1 [0005] EP 2525481 A1 [0005]
- DE 10150347 A1 [0006] DE 10150347 A1 [0006]
- US 2013/0126276 A1 [0007] US 2013/0126276 A1 [0007]
- DD 260636 A3 [0008] DD 260636 A3 [0008]
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DE102017008380.0A Pending DE102017008380A1 (en) | 2016-09-22 | 2017-09-07 | A system comprising a first inverter and a second inverter |
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2017
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