DE102018201206A1 - Modulare Anordnung eines Umrichters und Luftfahrzeug mit einer derartigen Anordnung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung gibt eine modulare Anordnung eines Umrichters (1) zur elektrischen Versorgung eines mehrphasigen Elektromotors (2) an,- mit mehreren, jeweils ein separates erstes Gehäuse (25) aufweisenden Endstufenmodulen (20),- wobei für jede Phase (~U, ~V, ~W) des Elektromotors (2) ein Endstufenmodul (20) vorhanden ist und- wobei das Endstufenmodul (20) eine Phasenzwischenkreisschaltung (13) und eine Wechselrichterschaltung (5) aufweist, die gemeinsam eine Kommutierungszelle (14) bilden,- wobei die Phasenzwischenkreisschaltung (13) gleichspannungsversorgt (+DC, -DC) und elektrisch mit der Wechselrichterschaltung (5) verbunden ist.Eine Motorenanordnung und ein Luftfahrzeug mit einer derartigen Motorenanordnung werden ebenfalls angegeben.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine modulare Anordnung eines Umrichters zur elektrischen Versorgung eines mehrphasigen Elektronmotors. Die Erfindung betrifft auch ein Luftfahrzeug mit einer derartigen Anordnung.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Als Umrichter, auch Inverter genannt, wird ein Stromrichter bezeichnet, der aus einer Wechselspannung oder Gleichspannung eine in der Frequenz und Amplitude veränderte Wechselspannung erzeugt. Häufig sind Umrichter als AC/DC-DC/AC-Umrichter oder DC/AC-Umrichter ausgebildet, wobei aus einer Eingangswechselspannung oder einer Eingangsgleichspannung über einen Gleichspannungszwischenkreis und getakteten Halbleitern eine Ausgangswechselspannung erzeugt wird.
  • In 1 ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften AC/DC-DC/AC Umrichters 1 dargestellt, bei dem eine dreiphasige Eingangsspannung U1 in eine dreiphasige Ausgangsspannung U2 zum Antrieb eines Elektromotors 2 gebildet wird. Der Umrichter 1 weist eine Gleichrichterschaltung 3, einen Zwischenkreis 4 und eine Wechselrichterschaltung 5 auf. Die Gleichrichterschaltung 3, der Zwischenkreis 4 und die Wechselrichterschaltung 5 werden durch eine Steuerkreiseinheit 6 gesteuert. In der Offenlegungsschrift DE 10 2015 206 627 A1 ist ein derartiger Umrichter 1 offenbart.
  • 2 zeigt ein Blockschaltbild eines üblichen DC/AC-Umrichters 1 mit einem Gehäuse 7 oder einem konstruktiven Rahmen, in dem die Bauteile untergebracht sind. Die wesentlichen konstruktiven leistungselektronischen Bauteile umfassen die Leistungshalbleiterschalter 8, den Zwischenkreis 4 und die Steuerungslogikschaltung 9. Die Leistungshalbleiterschalter 8 sind niederinduktiv und damit räumlich sehr nahe an den Zwischenkreis 4 angebunden. Pro Umrichter 1 gibt es einen Zwischenkreis 4, der wiederum aus mehreren verschalteten Kondensatoren bestehen kann, um alle Spannungs- und Stromtraganforderungen zu erfüllen, die Einzelkondensatoren für sich genommen nicht erfüllen können.
  • Die Einzelkomponenten von Umrichtern 1 befinden sich in der Regel innerhalb eines die Umgebung hermetisch abgrenzenden Gehäuses 7. Anwendungen bei elektrisch angetriebenen Luftfahrzeugen verlangen eine hohe Ausfallsicherheit der Umrichter 1.
  • In einer parallelen, nachveröffentlichten Patentanmeldung mit demselben Anmeldetag wird vorgeschlagen, eine Umrichter-Endstufe in phasenselektive Kommutierungszellen mit Phasenzwischenkreisen aufzutrennen. Optional können mittels eines Sammelzwischenkreises die Phasenzwischenkreise zusammengeführt werden. Die getrennten Einzelkomponenten können vorteilhaft als konstruktive Einzelelemente aufgebaut und miteinander verschaltet sein.
  • Der Zwischenkreis wird in mehrere voneinander getrennte (und damit elektrisch bezüglich der Funktionalität eines einzelnen großen Zwischenkreiskondensators entkoppelte) Einzelzwischenkreise zerlegt. Jede Phase des Elektromotors bekommt seinen „eigenen“ Zwischenkreis. Ein Sammelzwischenkreis kann die Einzelphasenzwischenkreise parallelisieren, so dass von der Hochspannungsbatterie kommend es wie bisher nur „einen“ Zwischenkreis mit einem Hochspannungsanschluss gibt. Je nach Anforderung kann auch auf den Sammelzwischenkreis verzichtet werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung für Umrichter und deren Betrieb anzugeben, die eine hohe Ausfallsicherheit bei geringem Gewicht sicherstellt.
  • Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit der modularen Anordnung und dem Luftfahrzeug der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Aus der Auftrennung des Zwischenreises bei Umrichtern ergibt sich erfindungsgemäß folgendes: Die Einzelphasen sind konstruktive Einzelmodule (= Endstufenmodul) mit einem eigenen Gehäuse, die u.a. radial angeordnet werden können. Für alle einzelnen Phasenmodule (= Endstufenmodule) existiert eine ebenfalls in einem Extragehäuse untergebrachte Steuereinheit (= Steuerungslogikmodul), die sich innerhalb des durch die radial angeordneten Einzelphasen bildenden äußeren Ringes befinden kann.
  • Die Erfindung beansprucht eine modulare Anordnung eines Umrichters zur elektrischen Versorgung eines mehrphasigen Elektromotors, aufweisend:
    • - mehrere, jeweils ein separates erstes Gehäuse aufweisende Endstufenmodule,
    • - wobei für jede Phase des Elektromotors ein Endstufenmodul vorhanden ist und
    • - wobei das Endstufenmodul eine Phasenzwischenkreisschaltung und eine Wechselrichterschaltung aufweist, die gemeinsam eine Kommutierungszelle bilden,
    • - wobei die Phasenzwischenkreisschaltung gleichspannungsversorgt und elektrisch mit der Wechselrichterschaltung verbunden ist.
  • Die Erfindung bietet den Vorteil, dass durch die modulare Anordnung ein Umrichter mit einer hohen Ausfallsicherheit bei optimiertem Gewicht bereit gestellt werden kann.
  • In einer Weiterbildung können die Endstufenmodule auf der Mantelfläche eines gedachten Zylinders angeordnet sein. Dadurch kann die Anordnung der äußeren Form eines Elektromotors angepasst werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung können die Stirnflächen der Endstufenmodule in einer gemeinsamen Ebene liegen und auf der Mantelfläche gleichmäßig verteilt sein. Dadurch ist ein Anschluss an die einzelnen Phasen eines Elektromotors einfach möglich.
  • In einer Weiterbildung kann das Endstufenmodul auf einer Außenseite des ersten Gehäuses eine Kühleinheit, vorzugsweise mit Kühlrippen, aufweisen. Dadurch ist eine optimale Kühlung des Moduls möglich.
  • In einer weiteren Ausgestaltung weist die Anordnung auf:
    • - ein ein zweites Gehäuse aufweisendes Sammelzwischenkreismodul,
    • - wobei an das Sammelzwischenkreismodul die Phasenzwischenkreismodule elektrisch parallel angeschaltet sind.
  • In einer Weiterbildung kann das Sammelzwischenkreismodul ringförmig ausgebildet sein. Dadurch ist es an die Form eines Elektromotors anpassbar.
  • In einer Weiterbildung kann der Innendurchmesser des ringförmigen Sammelzwischenkreismoduls gleich dem Durchmesser des gedachten Zylinders sein.
  • In einer weiteren Ausgestaltung kann die Anordnung aufweisen:
    • - ein ein drittes Gehäuse aufweisendes Steuerungslogikmodul, das ausgebildet und programmiert ist, die Wechselrichterschaltung zu steuern,
    • - wobei das Steuerungslogikmodul elektrisch, optisch oder elektrisch-optisch mit den Endstufenmodulen verbunden ist.
  • In einer weiteren Ausprägung kann das Steuerungslogikmodul zylinderartig ausgebildet sein und die Endstufenmodule können auf der Außenseite des Steuerungslogikmoduls angeordnet sein.
  • In einer Weiterbildung kann das Steuerungslogikmodul in Achsrichtung einen Durchbruch aufweisen, durch den ein Vor-und Rücklauf einer Kühlung eines Elektromotors führbar ist.
  • Die Erfindung weist auch eine Anordnung auf mit:
    • - einem zylinderförmigen Elektromotor,
    • - an dessen Stirnseite die Endstufenmodule und das Steuerungslogikmodul angeordnet sind und
    • - wobei das Sammelzwischenkreismodul an der dem Elektromotor abgewandten Seiten der Endstufenmodule angeordnet ist.
  • In einer weiteren Ausgestaltung kann die Zylinderachse des gedachten Zylinders mit der Rotationsachse des Elektromotors zusammenfallen.
  • Die Anordnung weist außerdem auf:
    • - eine Triebwerksgondel (= Nacelle), in der der Elektromotor, die Endstufenmodule, das Sammelzwischenkreismodul und das Steuerungslogikmodul angeordnet sind.
  • Die Erfindung beansprucht auch ein Luftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Anordnung, wobei mindestens ein durch die Anordnung versorgtes, elektrisch angetriebenes Triebwerk ausgebildet ist.
  • Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.
  • Es zeigen:
    • 1: ein Blockschaltbild eines AC/DC-DC/AC-Umrichters gemäß Stand der Technik,
    • 2: ein Blockschaltbild eines DC/AC-Umrichters gemäß Stand der Technik,
    • 3: ein Blockschaltbild eines DC/AC-Umrichters mit Phasenzwischenkreisen und mit einem Sammelzwischenkreis,
    • 4: ein Blockschaltbild eines DC/AC-Umrichters mit Phasenzwischenkreisen,
    • 5: eine Explosionsseitenansicht einer modularen Anordnung eines Umrichters,
    • 6: eine Seitenansicht einer modularen Anordnung eines Umrichters,
    • 7: ein Blockschaltbild eines Endstufenmoduls einer modularen Anordnung eines Umrichters,
    • 8: eine Schnittansicht eines Endstufenmoduls einer modularen Anordnung eines Umrichters,
    • 9: eine Schrägansicht eines Endstufenmoduls einer modularen Anordnung eines Umrichters,
    • 10: eine Vorderansicht eines Zwischenkreismoduls einer modularen Anordnung eines Umrichters,
    • 11: eine Rückansicht eines Zwischenkreismoduls einer modularen Anordnung eines Umrichters,
    • 12: eine Schrägansicht eines Zwischenkreismoduls einer modularen Anordnung eines Umrichters,
    • 13: eine Vorderansicht eines Steuerungslogikmoduls einer modularen Anordnung eines Umrichters,
    • 14: eine Seitenansicht eines Steuerungslogikmoduls einer modularen Anordnung eines Umrichters,
    • 15: eine Schrägansicht eines Steuerungslogikmoduls einer modularen Anordnung eines Umrichters und
    • 16: ein Blockschaltbild eines elektrisch angetriebenen Luftfahrzeugs.
  • Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Erfindungsgemäß wird die Endstufenpaarung der Zwischenkreis-Leistungshalbleiter des Umrichters in mehrere Einzelelemente aufgeteilt. Jedes Einzelelement entspricht einer Kommutierungszelle für eine Motorphase. Dabei kann die Kommutierungszelle als Halbbrückenschaltung (3) oder als H-Brückenschaltung (4) ausgeführt werden. Ein Sammelzwischenkreis verbindet anschließend die einzelnen Kommutierungszellen zu einem Gesamtzwischenkreis aus Sicht der Hochspannungsquelle. Eine zentrale Kontrollkomponente (= zentrale Steuerungseinheit) steuert die Kommutierungszellen.
  • Die Einzelkapazitäten (= erste Kondensatoren) der Kommutierungszellen werden klein gehalten, um Gewicht und Volumen zu sparen. Die Funktion der Einzelkapazitäten besteht in der Realisierung einer schwach induktiven Kommutierungszelle der jeweiligen Phase. Es gibt keine Rippelspannungsanforderungen innerhalb des Umrichters, die zu einer Erhöhung der Einzelkapazitäten führen würden. Die Sammelkapazität (= zweiter Kondensator) puffert die einzelnen Phasenrippel ab und dient als Hochspannungsbus, der einen Anschluss mit einem vorgebbaren maximalen Rippel gegenüber +DC und -DC realisiert. Die Gesamtkapazität aus den Parallelschaltungen des zweiten Kondensators und den ersten Kondensatoren soll einer Gesamtkapazität von üblichen Umrichtern ähnlich groß sein.
  • 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Umrichters 1, der mit der Gleichspannung +DC, -DC, beispielsweise einer wiederaufladbaren Batterie, elektrisch versorgt wird. Eine Sammelzwischenkreisschaltung 15 mit einem oder mehreren zweiten Kondensatoren 12 verteilt die Gleichspannung +DC, -DC auf die Kommutierungszellen 14 der drei Phasen. Jede Kommutierungszelle 14 weist eine Phasenzwischenkreisschaltung 13 und eine damit verbundene Wechselrichterschaltung 5 auf. Die Phasenzwischenkreisschaltung 13 weist mindestens einen ersten Kondensator 11 auf. Die Wechselrichterschaltung 5 weist die Leistungshalbleiterschalter 8 in Form einer Halbbrücke zur Bildung der Wechselspannungen ~U, ~V und ~W auf.
  • Mit den Wechselspannungen ~U, ~V und ~W können die drei Phasen eines Elektromotors versorgt werden. Die Wechselrichterschaltungen 5 werden mit Hilfe einer Steuerungslogikschaltung 9 versorgt, die u.a. die Leistungshalbleiterschalter 8 ein- und ausschaltet. Die Steuerungslogikschaltung 9 ist mit einer nicht dargestellten zentralen Steuerungseinheit 10 verbunden.
  • Vor den Phasenzwischenkreisschaltungen 13 können jeweils Sicherungsschaltungen 16 geschaltet sein, die im Fehlerfall innerhalb einer solchen aufzutrennenden Phase eine Phase schlagartig von der Gleichstromversorgung +DC, -DC trennen können.
  • 4 zeigt Blockschaltbild eines Umrichters 1, der mit der Gleichspannung +DC, -DC, beispielsweise einer wiederaufladbaren Batterie, elektrisch versorgt wird. Die Gleichspannung +DC, -DC wird (ohne Sammelzwischenkreisschaltung) auf die Kommutierungszellen 14 der drei Phasen verteilt. Jede Kommutierungszelle 14 weist eine Phasenzwischenkreisschaltung 13 und eine damit verbundene Wechselrichterschaltung 5 auf. Die Phasenzwischenkreisschaltung 13 weist mindestens einen ersten Kondensator 11 auf. Die Wechselrichterschaltung 5 weist die Leistungshalbleiterschalter 8 in Form einer H-Brücke zur Bildung der Wechselspannungen ~U, ~V und ~W auf.
  • Mit den Wechselspannungen ~U, ~V und ~W können die drei Phasen eines Elektromotors versorgt werden. Die Wechselrichterschaltungen 5 werden mit Hilfe einer Steuerungslogikschaltung 9 versorgt, die u.a. die Leistungshalbleiterschalter 8 ein- und ausschaltet. Die Steuerungslogikschaltung 9 ist mit einer nicht dargestellten zentralen Steuerungseinheit 10 verbunden.
  • Vor den Phasenzwischenkreisschaltungen 13 können jeweils Sicherungsschaltungen 16 geschaltet sein, die im Fehlerfall innerhalb einer solchen aufzutrennenden Phase eine Phase schlagartig von der Gleichstromversorgung +DC, -DC trennen können.
  • 5 bis 15 zeigen Darstellungen von Einzelkomponenten eines modular aufgebauten Umrichters 1, wobei die Einzelkomponenten an der Stirnseite eines Elektromotors 2 kreisförmig um eine virtuell verlängerte Rotationsachse des Elektromotors 2 angeordnet sind. Eine derartige Anordnung wird bevorzugt für den Einbau in Triebwerksgondeln (auch Nacelle genannt) bei Luftfahrzeugen eingesetzt.
  • 5 zeigt eine Explosionsansicht des Umrichters 1, der einen dreiphasigen Elektromotor 2 mit elektrischer Energie versorgt. Zu sehen sind zwei der drei Phasen. Der Elektromotor 2 weist einen außenliegenden Stator 23 und einen innenliegenden Rotor 24 auf. Durch den Anschluss X13 kann ein Kühlmedium in den Elektromotor 2 gelangen (= Vorlauf). Durch den Anschluss X14 kann das erwärmte Kühlmedium den Elektromotor 2 verlassen (= Rücklauf).
  • Die Endstufenmodule 20 sind auf der Mantelfläche eines gedachten Zylinders 29 gleichmäßig verteilt angeordnet, wobei die Stirnseiten der Endstufenmodule 20 in einer Ebene liegen. Der Durchmesser des gedachten Zylinders 29 ist derart gewählt, dass die Endstufenmodule 20 einfach an die Stirnseite des Elektromotors 2 anschließbar sind. Die Endstufenmodule 20 besitzen ein nach außen hermetisch versiegeltes erstes Gehäuse 25, auf dem außenliegend Kühleinheiten 28 (vorzugsweise mit Kühlrippen) angeordnet sind.
  • Die Endstufenmodule 20 weisen jeweils eine wie in 3 und 4 beschriebene, in 5 nicht sichtbare Phasenzwischenkreisschaltung 13 und eine nicht sichtbare Wechselrichterschaltung 5 auf, die gemeinsam eine Kommutierungszelle 14 bilden. Die Endstufenmodule 20 werden über die Stecker X3 und X6 mit positiver Spannung und über die Stecker X4 und X5 mit negativer Spannung vom Sammelzwischenkreismodul 21 versorgt. Über die Stecker X9 und X10 sind die Endstufenmodule 20 an ein Steuerungslogikmodul 22 angeschlossen.
  • Das Sammelzwischenkreismodul 21 weist ein hermetisch dichtes zweites Gehäuse 26 auf. Das Sammelzwischenkreismodul 21 ist ringförmig ausgebildet, wobei sein Innendurchmesser in etwa dem Durchmesser des gedachten Zylinders 29 entspricht. Der Außendurchmesser ist an die Größe der Endstufenmodule 20 angepasst. Über den Stecker X1 wird das Sammelzwischenkreismodul 21 mit positiver Spannung +DC und über den Stecker X2 mit negativer Spannung -DC einer Gleichspannungsquelle, beispielweise einer wiederaufladbaren Batterie, versorgt.
  • Das Steuerungslogikmodul 22 ist zylinderförmig ausgebildet und weist die Stecker X9 und X10 zum Anschluss an die Endstufenmodule 20 auf. Die Anschlüsse können elektrisch, optisch oder optisch-elektrisch ausgeführt sein. Mit dem Stecker X11 wird eine Verbindung zu einer nicht dargestellten zentralen Steuerungseinheit 10 hergestellt. Mit dem Stecker X12 wird diese Verbindung redundant hegestellt. Das Steuerungslogikmodul 22 weist ein hermetisch dichtes drittes Gehäuse 27 auf.
  • 6 zeigt die Anordnung aus 5 in einem zusammengebauten Zustand. Zu erkennen sind der Umrichter 1 mit den Endstufenmodulen 20, dem Sammelzwischenkreismodul 21 und dem Steuerungslogikmodul 22. Der modulare Umrichter 1 sitz auf der Stirnseite eines mehrphasigen Elektromotors 2. Beide passen so ideal in eine nicht dargestellte zylinderförmige Triebwerksgondel 30. Zu sehen sind auch die Stecker X1, X2, X11 und X12 sowie die Anschlüsse X13 und X14 für die Kühlung des Elektromotors 2.
  • 7 bis 9 zeigen ein Endstufenmodul 20 einer modularen Anordnung eines Umrichters 1 in einer bevorzugten Ausführung. 7 zeigt ein Blockschaltbild des Endstufenmoduls 20, 8 eine Schnittansicht und 9 eine Schrägansicht. Es handelt sich dabei um eine fehlertolerante Architektur, die insbesondere für luftgekühlte Nacelle-Antriebe geeignet ist. Dabei ist das jeweilige Endstufenmodul 20 selbst nicht Gegenstand einer Fehlertoleranz. Die Fehlertoleranz bezieht sich stets auf den gesamten Antrieb oder das Gesamtantriebssystem eines Fahrzeugs im Falle mehrerer, verteilter geeigneter Einzelantriebe.
  • 7 zeigt das Blockschaltbild des mit +DC und -DC gleichspannungsversorgte Endstufenmodul 20. Die Spannungsversorgung kann bei Bedarf, beispielsweise im Fehlerfall, durch die Sicherungsschaltung 16 (beispielsweise eine Sprengsicherung) schlagartig unterbrochen werden. Die Spannung wird mit dem Spannungsmesser 36 ermittelt. Über die Phasenzwischenkreisschaltung 13 werden die Leistungshalbleiterschalter 8 mit Gleichspannung versorgt.
  • Die Leistungshalbleiter 8 befinden sich auf einem ersten Keramiksubstrat 31 (z.B. KERAMIKMODUL = Direct Coppe Bonded). Auf einem zweiten Keramiksubstrat 32 befindet sich ein autarkes selbstanlaufendes Netzteil 35, Treiber 33 zum Ansteuern der Leistungshableiterschalter 8 sowie Logik und Übertrager 34. Die Leistungshalbleiterschalter 8 geben eine einphasige Wechselspannung ~U ab. Der modulierte Phasenstrom wird mit dem Strommesser 37 gemessen. Die Leistungshalbleiterschalter 8 werden durch die Kalibrier- und Messschaltung 38 überwacht.
  • Über den Eingang PW gelangen die Pulsweiten-modulierten Signale zum Ansteuern der Leistungshalbleiterschalter 8 in das Endstufenmodul 20. Über den Eingang TR erfolgt die Triggerung der Sicherheitsschaltung 16. Logik und Übertrager 34 geben über den Ausgang FS Mess- und Fehlersignale aus.
  • Alle wichtigen Bauteile sind direkt mit der nicht dargestellten Kühleinheit 28 über das erste und das zweite Keramikmodul 31, 32 verbunden. Bevorzugt sind daher alle Logikschaltungen auf Keramikmodulen aufzubringen. Vorteilhaft ist es, ASICs dafür zu verwenden, um die Anzahl der Logikbauteile und folglich auch der Lötstellen zu minimieren. Es kann eine oder zwei Keramikmodule geben.
  • Dargestellt sind zwei Keramikmodule, wobei Logik 34 und Leistungshalbleiterschalter 8 auf voneinander getrennten Keramikmodulen angeordnet sind. Ein einziges Keramikmodul kann vorteilhaft sein, da so Verbindungen (z.B. Bonds) zwischen den Keramikmodulen vermieden werden. Messsensoren können auf beiden Keramikmodulen untergebracht sein, je nach Notwendigkeit der Anordnung und vorteilhafter räumlicher Nähe zu einem Messort. Vorteilhaft ist es, die Messsensoren auf dem zweiten Keramikmodul 32 bei der Logik 34 unterzubringen. Bei getrennten DBCs können diversifizierte Fertigungsprozesse realisiert werden, beispielsweise das erste Keramikmodul 31 sintern, und das zweite Keramikmodul 32 löten.
  • Der sich ergebende Innenraum des Endstufenmoduls 20 wird geometrisch minimiert. Der minimierte Innenraum ist hermetisch dicht und vollständig mit Öl oder einem anderen Isoliermedium gefüllt. Dadurch werden keine Silikonvergussmassen benötigt. Alternativ kann auch Luft als Füllmedium verwendet werden. Dann werden aber ein Druckausgleichsventil und eine Silikonmasse benötigt. Alternativ können weitere Schaltungen vorhanden sein, insbesondere die Kalibrier- und Messschaltung 38 für die Durchführung der Vce-T-Methode zur Bestimmung der Sperrschichttemperatur der Leistungshalbleiterschalter 8, um ihren Lebensdauerverbrauch daraus ableiten zu können.
  • 8 zeigt eine Schnittansicht durch ein Endstufenmodul 20 mit einer Schaltungsanordnung nach 7. Dargestellt ist das erste Gehäuse 25 mit einer darauf sitzenden Kühleinheit 28. Im Inneren des ersten Gehäuses 25 befinden sich die beiden Keramikmodule 31 und 32 sowie der erste Kondensator 11.
  • Auf dem ersten Keramikmodul 31 befinden sich die Leistungshalbleiterschalter 8, auf dem zweiten Keramikmodul 32 ein ASIC 40. Die beiden Keramikmodule 31 und 32 sind mit einer Verbindung 39 (z.B. Bond) verbunden. Mit dem Stecker X9 wird die Verbindung zum nicht dargestellten Steuerungslogikmodul 22 hergestellt. Das Endstufenmodul 20 ist in seiner äußeren Form als Teilringsegment ausgeführt.
  • 9 zeigt eine räumliche Ansicht des Endstufenmoduls 20 nach 8. Das Endstufenmodul 20 weist ein erstes Gehäuse 25 mit den Steckern X3, X4, X7 und X9 auf. Auf dem Gehäuse 26 sitz eine Kühleinheit 29 mit Kühlrippen. Für jede Phase ist ein Endstufenmodul 20 ausgebildet, wobei die Endstufenmodule 20 voneinander räumlich getrennt sind, aber vorzugsweise identisch ausgeführt sind.
  • 10 bis 12 zeigen Ansichten eines Zwischenkreismoduls 21 einer modularen Anordnung eines Umrichters 1. 10 zeigt eine Vorderansicht, 11 eine Rückansicht und 12 eine räumliche Ansicht. In allen drei Darstellungen ist das zweite Gehäuse 26 des Sammelzwischenkreismoduls 21 zu erkennen. In 10 und 12 sind die Stecker X1 und X2 zu sehen, die die Verbindung zur Gleichspannungsversorgung +DC und -DC herstellen. Mit Hilfe der Stecker X3, X4, X5, X6, X5' und X6' wird das Endstufenmodul 20 mit Gleichspannung aus dem Sammelzwischenkreismodul 21 versorgt. Jeweils zwei Stecker sind für eine Phase zuständig.
  • Das Sammelzwischenkreismodul 21 ist derart kreisringförmig ausgebildet, dass es an die Endstufenmodule 20 angeschlossen werden kann. Der innere Durchmesser des Sammelzwischenkreismoduls 21 ist in etwa gleich dem Durchmesser des gedachten Zylinders 29 (5). Der Außendurchmesser des Sammelzwischenkreismoduls 21 ist so gewählt, dass die Anordnung in eine Nacelle passt.
  • Der zweite Kondensator 12 des Sammelzwischenkreismoduls 21 ist vorteilhaft ebenfalls ringförmig ausgebildet. Die Kapazität des zweiten Kondensators 12 ist nur eine Teilkapazität der gesamten Kapazität, wie weiter oben beschrieben.
  • Es ist vorteilhaft für Luftfahrtanwendungen, in denen Nacellfähige Antriebslösungen relevant sind, dass der äußere Ringdurchmesser des Sammelzwischenkreismoduls 21 ungefähr dem des Motoraußendurchmessers und der innere Ringdurchmesser ungefähr dem des Rotordurchmessers entspricht. Für Luftkühlsysteme sind Kühlrippen am Außenradius ausgebildet, die bei angemessener Kontaktierung zum inneren Kern des zweiten Kondensators 12 die Kühlung verbessern können.
  • 13 bis 15 zeigen Ansichten eines Steuerungslogikmoduls 22 einer modularen Anordnung eines Umrichters 1. 13 zeigt eine Vorderansicht, 14 eine Seitenansicht und 15 eine räumliche Ansicht. Das Steuerungslogikmodul 22 besitzt ein Gehäuse 27 sowie die Stecker X11 und X12 zur redundanten Verbindung mit einer zentralen Steuerungseinheit. Mit den Steckern X9, X10 und X10' wird die Verbindung zu den Endstufenmodulen 20 hergestellt.
  • Das Steuerungslogikmodul 22 ist zylinderförmig ausgebildet und passt durch das Sammelzwischenkreismodul 21 hindurch in die kranzförmig angeordneten Endstufenmodule 20. Das Steuerungslogikmodul 22 weist einen Durchbruch in Längsrichtung auf, durch den Kühlschläuche zum Elektromotor 2 geführt werden können.
  • Dies ist eine vorteilhafte Ausführung zum Plug-and-Play Aufbau eines modularen Umrichters 1. Die Steuerungslogik ist vollständig thermisch entkoppelt von den Leistungshalbleitern. Damit kann eine günstigere elektrische Auslegung erreicht werden. Desweiteren ist sie im Fehlerfall von den Endstufenmodulen 20 räumlich geschützt. Die Baugruppe ist ausschließlich mit Niederspannung betrieben. Es wird keine Trennstelle benötigt. Dies ermöglicht sehr kleine Luft- und Kriechstrecken, da diese dem Konzept nach in den Endstufenmodulen 20 vollständig realisiert sind. Folglich ist eine minimale Bauform möglich. Im Wartungsfall können das Steuerungslogikmodul, die Endstufenmodule 20 und das Sammelzwischenkreismodul 21 selektiv getauscht werden.
  • 16 zeigt ein Blockschaltbild eines Luftfahrzeugs 18, beispielsweise eines Flugzeugs, mit einer Umrichter-Anordnung nach 3 bis 15, wobei die Schaltungsanordnung des Umrichters 1 ein elektrisch angetriebenes Triebwerk 17 mit elektrischer Energie versorgt. Das Triebwerk 17 ist vorteilhaft in einer Triebwerksgondel 30 (= Nacelle) untergebracht. Auch der Umrichter 1 und der Elektromotor 2 befinden sich in der Triebwerksgondel 30.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung durch die offenbarten Beispiele nicht eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann daraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Umrichter
    2
    Elektromotor
    3
    Gleichrichterschaltung
    4
    Zwischenkreis
    5
    Wechselrichterschaltung
    6
    Steuerkreiseinheit
    7
    Gehäuse
    8
    Leistungshalbleiterschalter
    9
    Steuerungslogikschaltung
    10
    zentrale Steuerungseinheit
    11
    erster Kondensator
    12
    zweiter Kondensator
    13
    Phasenzwischenkreisschaltung
    14
    Kommutierungszelle
    15
    Sammelzwischenkreisschaltung
    16
    Sicherungsschaltung
    17
    Triebwerk
    18
    Luftfahrzeug
    19
    Rotationsachse des Elektromotors 2
    20
    Endstufenmodul
    21
    Sammelzwischenkreismodul
    22
    Steuerungslogikmodul
    23
    Stator
    24
    Rotor
    25
    erstes Gehäuse
    26
    zweites Gehäuse
    27
    drittes Gehäuse
    28
    Kühleinheit
    29
    gedachter Zylinder
    30
    Triebwerksgondel
    31
    erstes Keramikmodul
    32
    zweites Keramikmodul
    33
    Treiberschaltung
    34
    Logik und Übertrager
    35
    Netzteil
    36
    Spannungsmesser
    37
    Strommesser
    38
    Kalibrier-und Messschaltung
    39
    Verbindung
    40
    ASIC
    +DC
    positive Eingangsgleichspannung
    -DC
    negative Eingangsgleichspannung
    FS
    Fehlersignal
    PW
    PWM Signal
    TR
    Trigger Sicherungsschaltung
    U1
    Eingangsspannung
    U2
    Ausgangsspannung
    ~U
    ausgangsseitige Wechselspannung erste Phase
    ~V
    ausgangsseitige Wechselspannung zweite Phase
    ~W
    ausgangsseitige Wechselspannung dritte Phase
    X1
    Stecker für +DC
    X2
    Stecker für -DC
    X3
    Stecker für die positive Spannungsversorgung eines Endstufenmoduls 20
    X4
    Stecker für die negative Spannungsversorgung eiens Endstufenmoduls 20
    X5
    Stecker für die negative Spannungsversorgung eines weiteren Endstufenmoduls 20
    X5'
    Stecker für die negative Spannungsversorgung eines weiteren Endstufenmoduls 20
    X6
    Stecker für die positive Spannungsversorgung eines weiteren Endstufenmoduls 20
    X6'
    Stecker für die positive Spannungsversorgung eines weiteren Endstufenmoduls 20
    X7
    Stecker für einen Phasenabgang zu einem Elektromotor 1
    X8
    Stecker für einen weiteren Phasenabgang zu einem Elektromotor 1
    X9
    Stecker für die Verbindung zum Steuerungslogikmodul 22 einer Phase
    X10
    Stecker für die Verbindung zum Steuerungslogikmodul 22 einer weiteren Phase
    X10'
    Stecker für die Verbindung zum Steuerungslogikmodul
    X11
    22 einer weiteren Phase Stecker des Steuerungslogikmoduls 22 zum Anschluss an eine zentrale Steuerungseinheit 10
    X12
    Stecker des Steuerungslogikmoduls 22 zum redundanten Anschluss an eine zentrale Steuerungseinheit 10
    X13
    Anschluss für Vorlauf Kühlmedium
    X14
    Anschluss für Rücklauf Kühlmedium
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015206627 A1 [0003]

Claims (14)

  1. Anordnung eines Umrichters (1) zur elektrischen Versorgung eines mehrphasigen Elektromotors (2), gekennzeichnet durch: - mit mehreren, jeweils ein separates erstes Gehäuse (25) aufweisenden Endstufenmodulen (20), - wobei für jede Phase (~U, ~V, ~W) des Elektromotors (2) ein Endstufenmodul (20) vorhanden ist und - wobei das Endstufenmodul (20) eine Phasenzwischenkreisschaltung (13) und eine Wechselrichterschaltung (5) aufweist, die gemeinsam eine Kommutierungszelle (14) bilden, - wobei die Phasenzwischenkreisschaltung (13) gleichspannungsversorgt (+DC, -DC) und elektrisch mit der Wechselrichterschaltung (5) verbunden ist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endstufenmodule (20) auf der Mantelfläche eines gedachten Zylinders (29) angeordnet sind.
  3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen der Endstufenmodule (20) in einer gemeinsamen Ebene liegen und auf der Mantelfläche gleichmäßig verteilt sind.
  4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Endstufenmodul (20) auf einer Außenseite des ersten Gehäuses (25) eine Kühleinheit (28) aufweist.
  5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: - ein ein zweites Gehäuse (26) aufweisendes Sammelzwischenkreismodul (21), - wobei an das Sammelzwischenkreismodul (21) die Phasenzwischenkreismodule (13) elektrisch parallel angeschaltet sind.
  6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammelzwischenkreismodul (21) ringförmig ausgebildet ist.
  7. Anordnung nach Anspruch 6 und einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des ringförmigen Sammelzwischenkreismoduls (21) gleich dem Durchmesser des gedachten Zylinders (29) ist.
  8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: - ein ein drittes Gehäuse (27) aufweisendes Steuerungslogikmodul (22), das ausgebildet und programmiert ist, die Wechselrichterschaltung (5) zu steuern, - wobei das Steuerungslogikmodul (22) elektrisch, optisch oder elektrisch-optisch mit den Endstufenmodulen (20) verbunden ist.
  9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungslogikmodul (22) zylinderförmig ausgebildet ist und die Endstufenmodule (20) auf der Außenseite des Steuerungslogikmoduls (22) angeordnet sind.
  10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungslogikmodul (22) in Achsrichtung einen Durchbruch aufweist, durch den ein Vor-und Rücklauf (X13, X14) einer Kühlung eines Elektromotors (2) führbar ist.
  11. Anordnung mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10 und Anspruch 5, gekennzeichnet durch: - einen zylinderförmigen Elektromotor (2), - an dessen Stirnseite die Endstufenmodule (20) und das Steuerungslogikmodul (22) angeordnet sind, und - wobei das Sammelzwischenkreismodul (21) an der dem Elektromotor (2) abgewandten Seiten der Endstufenmodule (20) angeordnet ist.
  12. Anordnung nach Anspruch 11 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderachse des gedachten Zylinders (29) mit der Rotationsachse (19) des Elektromotors (2) zusammenfällt.
  13. Anordnung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch: - eine Triebwerksgondel (30)), in der der Elektromotor (2), die Endstufenmodule (20), das Sammelzwischenkreismodul (21) und das Steuerungslogikmodul (22) angeordnet sind.
  14. Luftfahrzeug (16) mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch: - mindestens ein durch die Anordnung versorgtes, elektrisch angetriebenes Triebwerk (17).
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US16/962,626 US11539305B2 (en) 2018-01-26 2019-01-23 Modular arrangement of a converter and aircraft having a modular arrangement
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020216111A1 (de) 2020-12-17 2022-06-23 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Inverter
US11728738B2 (en) 2021-05-21 2023-08-15 Hamilton Sundstrand Corporation Modular solid-state power converter and fault protector
FR3125656A1 (fr) * 2021-07-26 2023-01-27 Safran Electrical & Power Système propulsif électrique d’aéronef
FR3126591B1 (fr) 2021-08-31 2023-07-14 Safran Electrical & Power Filtre de tension continue pour une entree d’onduleur d’une machine electrique de propulsion d’un aeronef

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19826229A1 (de) * 1997-07-21 1999-02-25 Siemens Ag Elektromotorische Antriebseinrichtung für ein Schiff
DE19859930A1 (de) * 1998-12-24 2000-06-29 Dietz Motoren Gmbh & Co Kg Elektromotoranordnung
EP1418660A1 (de) * 2002-11-07 2004-05-12 Nissan Motor Company, Limited Antriebseinheit mit A.C. Motor und integriertem Umrichter
DE202008000736U1 (de) * 2007-01-19 2008-03-20 Abb Oy Frequenzumrichter
EP2048767A2 (de) * 2007-10-08 2009-04-15 ZF-Lenksysteme GmbH Steuergerät
DE102013208976A1 (de) * 2013-05-15 2014-12-04 Siemens Aktiengesellschaft Vollintegrierte elektrische Antriebsvorrichtung
DE102015206627A1 (de) 2014-07-09 2016-01-28 Siemens Aktiengesellschaft Selbstsichernder Umrichter
DE102015207187A1 (de) * 2015-04-21 2016-10-27 Siemens Aktiengesellschaft Umrichter mit Kurzschlussunterbrechung in einer Halbbrücke
WO2017207283A1 (de) * 2016-06-01 2017-12-07 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum betrieb einer elektrischen maschine

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2942360B1 (fr) 2009-02-18 2011-06-03 Converteam Technology Ltd Convertisseur electronique de puissance
DE102010029299B4 (de) * 2010-05-26 2023-06-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Systems, System, Steuerung und Computergrogrammprodukt
DE102011078841A1 (de) * 2011-07-08 2013-01-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Ansteuerung einer mehrphasigen Maschine
EP2608389A1 (de) * 2011-12-19 2013-06-26 Siemens Aktiengesellschaft Modularer mehrstufiger Wechselrichter mit einer Vielzahl seriell geschalteter Wechselrichtermodule und zentraler Entladeschaltung
DE102012102878A1 (de) * 2012-04-03 2013-10-10 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Stromrichter mit Zwischenkreis, sowie Verfahren zum Betreiben eines solchen Stromrichters
DE102013112264A1 (de) * 2013-11-07 2015-05-07 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Ansteuersystem zur Ansteuerung von Brückenschaltungen mit symmetrisch geerdetem Zwischenkreis
DE102013225603B4 (de) * 2013-12-11 2015-07-16 Siemens Aktiengesellschaft Stromrichtervorrichtung für eine Ein- oder Mehrachsanordnung und Betriebsverfahren
US9520800B2 (en) * 2014-01-09 2016-12-13 Rockwell Automation Technologies, Inc. Multilevel converter systems and methods with reduced common mode voltage
DE102014105985A1 (de) * 2014-04-29 2015-10-29 Sma Solar Technology Ag Wandlermodul zur Umwandlung elektrischer Leistung und Wechselrichter für eine Photovoltaikanlage mit mindestens zwei Wandlermodulen
DE102015207117A1 (de) 2014-07-09 2016-01-14 Siemens Aktiengesellschaft Umrichter mit redundanter Schaltungstopologie
EP3238333B1 (de) * 2014-12-23 2019-05-29 ABB Schweiz AG Modularer stromwandler
EP3240026A4 (de) * 2014-12-24 2018-09-05 NSK Ltd. Leistungshalbleitermodul und elektrische servolenkungsvorrichtung damit
DE102015214053A1 (de) * 2015-07-24 2017-01-26 Siemens Aktiengesellschaft Elektroantriebseinheit, insbesondere für ein Elektrofahrzeug
DE102015218622A1 (de) * 2015-09-28 2017-03-30 Siemens Aktiengesellschaft Antriebseinrichtung
JP7159618B2 (ja) * 2018-05-25 2022-10-25 富士電機株式会社 半導体モジュールおよび電力変換装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19826229A1 (de) * 1997-07-21 1999-02-25 Siemens Ag Elektromotorische Antriebseinrichtung für ein Schiff
DE19859930A1 (de) * 1998-12-24 2000-06-29 Dietz Motoren Gmbh & Co Kg Elektromotoranordnung
EP1418660A1 (de) * 2002-11-07 2004-05-12 Nissan Motor Company, Limited Antriebseinheit mit A.C. Motor und integriertem Umrichter
DE202008000736U1 (de) * 2007-01-19 2008-03-20 Abb Oy Frequenzumrichter
EP2048767A2 (de) * 2007-10-08 2009-04-15 ZF-Lenksysteme GmbH Steuergerät
DE102013208976A1 (de) * 2013-05-15 2014-12-04 Siemens Aktiengesellschaft Vollintegrierte elektrische Antriebsvorrichtung
DE102015206627A1 (de) 2014-07-09 2016-01-28 Siemens Aktiengesellschaft Selbstsichernder Umrichter
DE102015207187A1 (de) * 2015-04-21 2016-10-27 Siemens Aktiengesellschaft Umrichter mit Kurzschlussunterbrechung in einer Halbbrücke
WO2017207283A1 (de) * 2016-06-01 2017-12-07 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum betrieb einer elektrischen maschine

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US20200343824A1 (en) 2020-10-29
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