DE102019124212A1 - Entmagnetisierung des Rotors einer fremderregten Synchronmaschine - Google Patents

Entmagnetisierung des Rotors einer fremderregten Synchronmaschine Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsvorrichtung zur Entmagnetisierung des Rotors einer fremderregten Synchronmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben der Schaltungsvorrichtung.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsvorrichtung zur Entmagnetisierung des Rotors einer fremderregten Synchronmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben der Schaltungsvorrichtung.
  • Im Bereich der E-Mobilität werden für die elektrische Traktion üblicherweise elektrische Maschinen verwendet, in der Regel Asynchronmaschinen (ASM), permanenterregte Synchronmaschinen (PSM) oder fremderregte Synchronmaschinen (FSM).
  • Die fremderregte Synchronmaschine besitzt dabei das Merkmal, dass deren Rotor weder ein Kurschlusskäfig wie bei der ASM noch ein mit Permanentmagneten bestücktes Element wie bei der PSM ist, sondern vereinfacht beschrieben eine rotierende Spule. Der durch die Spule fließende Strom kann durch eine entsprechende Elektronik geregelt werden. Der Strom ist dabei entscheidend für die Regelung der elektrischen Maschine bzw. für die Regelung der Traktion des Fahrzeugs.
  • Die Regelung der FSM wird üblicherweise von einem Pulswechselrichter (PWR) übernommen, dem in der Regel ein Zwischenkreiskondensator zugeordnet ist. Ferner werden die Stator-Wicklungen der FSM durch sechs Schalter angesteuert und deren Wechselspannung bzw. Wechselstrom geregelt. Üblicherweise wird der PWR an eine Hochvolt-Batterie angeschlossen und über diese versorgt.
  • Eine typische Schaltung ist in 1 dargestellt. Abgebildet sind der Zwischenkreiskondensator C und die Schaltelemente S1 bis S6, welche die Statorwicklungen der FSM ansteuern. Der Stromkreis der Rotorwicklung WR ist parallel zum Zwischenkreiskondensator C geschaltet. Er umfasst zusätzlich die Schaltelemente S7 und S8 und die Dioden D1 und D2, mittels derer der Strom durch den Rotor der FSM geregelt werden kann.
  • Soll der Rotor entmagnetisiert werden (z.B. im Falle eines Crashs oder einer anderen kritischen Fahrsituation), so bestehen die folgenden Möglichkeiten:
    1. 1. Schalter S7 und S8 werden geöffnet. Der Strom fließt dann über die Diode D1, den Zwischenkreiskondensator C und über die Diode D2. Dadurch wird der Kondensator C weiter aufgeladen. Es droht eine Überladung des Kondensators C. Diese kann im schlimmsten Fall zum Ausfall des Bauteils oder eines anderen Bauteils durch Überspannung führen;
    2. 2. Schalter S7 wird geöffnet, Schalter S8 bleibt geschlossen. Der Strom fließt über den Schalter S8 und die Diode D2. Dadurch baut sich die Magnetisierung des Rotors ab, jedoch geschieht dies sehr langsam. Abhängig vom Widerstand des Rotors und den Spannungsabfällen über den Halbleitern kann dies eine lange Zeit dauern. Ferner wird die Energie im Widerstand und den Halbleitern abgebaut. Das heißt, es wird elektrische in thermische Energie umgewandelt, welche dann für das Fahrzeug und deren Traktion unbrauchbar geworden ist;
    3. 3. Schalter S8 wird geöffnet, Schalter S7 bleibt geschlossen. Der Strom fließt nun über die Diode D1 und den Schalter S7. Nachteilig sind auch hier wie bei Möglichkeit 2 die lange Entmagnetisierungszeit und der Verlust nutzbarer elektrischer Energie.
  • Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Schaltungsvorrichtung und ein Verfahren zur Entmagnetisierung des Rotors einer fremderregten Synchronmaschine zur Verfügung zu stellen, welche eine sichere und schnelle Entmagnetisierung des Rotors ermöglichen und nach Möglichkeit die Umwandlung elektrischer Energie in Wärme vermeiden.
  • Aus der DE 32 41 086 A1 ist eine Anordnung zur Verlustminderung von in einem Entlastungsnetzwerk gespeicherter elektrischer Energie bekannt. In einer Motorwicklung gespeicherte Energie wird bei einem Schaltvorgang eines Wechselrichters an Kondensatoren in dem Entlastungsnetzwerk abgegeben und an eine andere Stelle in Stromkreis übertragen.
  • Die DE 10 2009 024 362 A1 betrifft eine Energieversorgungsschaltung für ein Flurförderzeug. Ein Energietransport in der Energieversorgungsschaltung einer Asynchronmaschine des Flurförderzeugs erzeugt ein Magnetfeld in einer Spule, wobei bei einem Abbau des Magnetfelds ein Strom entsteht, der in einem Kondensator der Energieversorgungsschaltung gespeichert wird.
  • Die DE 10 2005 050 551 A1 offenbart eine Energieversorgungseinheit für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben der Energieversorgungseinheit. Bei einem Abbau eines magnetischen Felds einer Spule des Kraftfahrzeugs entstehende Energie wird in einem Kondensator zwischengespeichert und zur Versorgung von Verbrauchern des Fahrzeugs genutzt.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.
  • Erfindungsgemäß wird die im magnetischen Feld des Rotors gespeicherte Energie mittels einer Snubber-Schaltung mit einem Kondensator in elektrostatische Energie umgewandelt. Der Kondensator kann im Fehlerfall die im Rotor der FSM gespeicherte Energie aufnehmen.
  • Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsvorrichtung zur Entmagnetisierung des Rotors einer fremderregten Synchronmaschine (FSM), umfassend mindestens einen mit den Polen einer Rotorwicklung der FSM verbundenen Schaltkreis, der eine Diode, einen der Diode nachgeschalteten Kondensator und einen ersten Schalter aufweist.
  • Zur Entmagnetisierung des Rotors wird der Schalter geschlossen. Der Strom des Rotors fließt über die Diode in den Kondensator. Dieser lädt sich auf. Je weiter sich der Kondensator auflädt, desto schneller wird die magnetische Energie des Rotors abgebaut. Ist die magnetische Energie des Rotors zu null geworden, so ist auch der Stromfluss zu null geworden. Die Diode unterbindet einen Stromfluss aus dem Kondensator zurück in den Rotor.
  • In einer Ausführungsform ist dem Kondensator ein erster Widerstand parallel geschaltet, über den die Energie des Kondensators abgebaut werden kann.
  • In einer anderen Ausführungsform ist die positive Elektrode des Kondensators über einen zweiten Schalter mit dem Pluspol der Rotorwicklung verbunden, und die negative Elektrode des Kondensators über einen dritten Schalter mit dem Minuspol der Rotorwicklung verbunden.
  • Die Energie des Kondensators kann wird wieder in magnetische Energie im Rotor umgewandelt werden, sobald der Fahrbetrieb des Fahrzeugs wieder aufgenommen werden soll, indem der erste Schalter geöffnet und der zweite und dritte Schalter geschlossen werden. Ist der Kondensator auf 0V entladen, werden der zweite und dritte Schalter wieder geöffnet.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die positive Elektrode des Kondensators über einen vierten Schalter mit der positiven Elektrode eines Zwischenkreiskondensators der FSM verbunden, und die negative Elektrode des Kondensators über einen zweiten Widerstand und einen fünften Schalter mit der negativen Elektrode des Zwischenkreiskondensators verbunden. Alternativ kann der zweite Widerstand auch in Serie mit dem vierten Schalter angeordnet sein, d.h. im mit der positiven Elektrode des Kondensators verbundenen Zweig des Stromkreises.
  • Durch Schließen des vierten und fünften Schalters werden der Kondensator und der Zwischenkreiskondensator parallelisiert. Ist die magnetische Energie des Rotors im Kondensator gespeichert, kann die gespeicherte Energie zumindest anteilig in den Zwischenkreiskondensator fließen. Der in Serie mit dem Kondensator angeordnete zweite Widerstand sorgt für eine Begrenzung des Umladestroms. Diese Ausführungsform ermöglicht lediglich, dass sich die Spannungen des Kondensators und die des Zwischenkreiskondensators angleichen. Ein vollständiger Übertrag der elektrostatischen Energie vom Kondensator in den Zwischenkreiskondensator ist hiermit nicht möglich.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist dem Kondensator eine Speicherinduktivität parallel geschaltet. Die Pole der Speicherinduktivität sind über einen sechsten und siebten Schalter mit den Elektroden des Kondensators verbunden und über einen achten und neunten Schalter mit den Elektroden eines Zwischenkreiskondensators der FSM.
  • Ist der Kondensator aufgeladen, kann die Speicherinduktivität über das Schließen des sechsten und siebten Schalters aufgeladen werden. Anschließend werden der sechste und siebte Schalter geöffnet und der achte und neunte Schalter werden geschlossen. Der in der Speicherinduktivität gespeicherte Strom fließt dann über den Zwischenkreiskondensator und lädt diesen auf. Dieses Prozedere kann solange wiederholt werden, bis die Ladung des Kondensators abgebaut und in den Zwischenkreiskondensator übertragen ist.
  • Die genannten Schalter können als mechanische, elektromechanische oder elektronische Schalter ausgeführt sein, oder aus einer Kombination von Halbleiterschaltern und elektromechanischen Schaltern. Beispiele für geeignete elektronische Schalter sind Leistungshalbleiterschalter wie IGBTs, MOS-FETs oder Thyristoren. Beispiele für geeignete elektromechanische Schalter sind Schütze und Relais.
  • Die genannten Dioden sind in einer Ausführungsform als konventionelle Halbleiterdioden ausgeführt. In einer weiteren Ausführungsform sind die Dioden als Schottky-Dioden ausgeführt.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Entmagnetisierung des Rotors einer fremderregten Synchronmaschine (FSM) unter Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsvorrichtung, d.h. ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Schaltungsvorrichtung.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens wird mindestens eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung mit den Polen mindestens einer Rotorwicklung der FSM elektrisch leitend verbunden und in der Rotorwicklung gespeicherte elektromagnetische Energie wird in den Kondensator der Schaltungsvorrichtung übertragen.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens wird im Kondensator gespeicherte elektrische Energie in die Rotorwicklung zurückgeleitet, wenn der Fahrbetrieb des Fahrzeugs wieder aufgenommen werden soll.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird in dem Kondensator der Schaltungsvorrichtung gespeicherte elektrische Energie anschließend zumindest teilweise in einen Zwischenkreiskondensator der FSM übertragen. Hierzu werden der Kondensator und der Zwischenkreiskondensator parallelisiert.
  • In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird in dem Kondensator der Schaltungsvorrichtung gespeicherte elektrische Energie anschließend zumindest teilweise in eine Speicherinduktivität übertragen. Hierzu werden der Kondensator und die Speicherinduktivität parallel geschaltet.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird anschließend elektromagnetische Energie aus der Speicherinduktivität in einen Zwischenkreiskondensator der FSM übertragen. Hierzu werden der Zwischenkreiskondensator und die Speicherinduktivität parallel geschaltet.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens werden der Kondensator und die Speicherinduktivität so lange parallel geschaltet, bis der Kondensator vollständig entladen ist. Dann werden die Pole der Speicherinduktivität von den Elektroden des Kondensators getrennt und so lange mit den Elektroden des Zwischenkreiskondensators verbunden, bis der Stromfluss durch die Speicherinduktivität Null wird.
  • In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens werden abwechselnd der Kondensator mit der Speicherinduktivität und die Speicherinduktivität mit dem Zwischenkreiskondensator verbunden, wobei jeweils nur ein Teil der in dem Kondensator gespeicherten elektrischen Energie übertragen wird; und diese Schritte werden so oft wiederholt, bis der Kondensator vollständig entladen ist. In einer Ausführungsform werden die Schritte mit hoher Frequenz wiederholt.
  • Zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Schaltungsvorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zählt, dass sie die Bauteile der FSM vor Überspannung schützen und die Energieeffizienz des Gesamtsystems erhöhen, da die magnetische Energie des Rotors gespeichert und wiederverwendet werden kann.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vor anstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt:
    • 1 ein Schaltschema einer FSM gemäß Stand der Technik;
    • 2 ein Schaltschema einer FSM mit einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsvorrichtung;
    • 3 ein Schaltschema einer FSM mit einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsvorrichtung;
    • 4 ein Schaltschema einer FSM mit einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsvorrichtung;
    • 5 ein Schaltschema einer FSM mit einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsvorrichtung.
  • 1 zeigt schematisch ein Schaltschema einer FSM gemäß Stand der Technik. Abgebildet sind ein Stromkreis mit Zwischenkreiskondensator C und Schaltelementen S1 bis S6 , welche die Statorwicklungen der FSM ansteuern. Der Stromkreis der Rotorwicklung WR ist parallel zum Zwischenkreiskondensator C geschaltet. Er umfasst zusätzlich die Schaltelemente S7 und S8 und die Dioden D1 und D2 , mittels derer der Strom durch den Rotor der FSM geregelt werden kann.
  • Zur Entmagnetisierung des Rotors (z.B. im Falle eines Crashs oder einer anderen kritischen Fahrsituation) bestehen die folgenden Möglichkeiten:
    1. 1. Schalter S7 und S8 werden geöffnet. Der Strom fließt dann über die Diode D1 , den Zwischenkreiskondensator C und über die Diode D2 . Dadurch wird der Kondensator C weiter aufgeladen. Es droht eine Überladung des Kondensators C. Diese kann im schlimmsten Fall zum Ausfall des Bauteils oder eines anderen Bauteils durch Überspannung führen;
    2. 2. Schalter S7 wird geöffnet, Schalter S8 bleibt geschlossen. Der Strom fließt über den Schalter S8 und die Diode D2 . Dadurch baut sich die Magnetisierung des Rotors ab, jedoch geschieht dies sehr langsam. Abhängig vom Widerstand des Rotors und den Spannungsabfällen über den Halbleitern kann dies eine lange Zeit dauern. Ferner wird die Energie im Widerstand und den Halbleitern abgebaut. Das heißt, es wird elektrische in thermische Energie umgewandelt, welche dann für das Fahrzeug und deren Traktion unbrauchbar geworden ist;
    3. 3. Schalter S8 wird geöffnet, Schalter S7 bleibt geschlossen. Der Strom fließt nun über die Diode D1 und den Schalter S7 . Nachteilig sind auch hier wie bei Möglichkeit 2 die lange Entmagnetisierungszeit und der Verlust nutzbarer elektrischer Energie.
  • 2 zeigt ein Schaltschema einer FSM mit einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsvorrichtung. An die Pole der Rotorwicklung WR ist ein Schaltkreis angeschlossen, der eine Diode D3 , einen der Diode nachgeschalteten Snubber-Kondensator Cs und einen Schalter S9 aufweist. Dem Kondensator Cs ist ein Entladewiderstand RE parallel geschaltet, über den die Energie des Kondensators Cs abgebaut werden kann
  • Zur Entmagnetisierung des Rotors werden die Schalter S7 und S8 geöffnet, der Schalter S9 wird geschlossen. Der Strom des Rotors fließt dann über die Diode D3 in den Kondensator Cs. Dieser lädt sich auf. Je weiter sich der Kondensator Cs auflädt, desto schneller wird die magnetische Energie des Rotors abgebaut. Ist die magnetische Energie des Rotors zu null geworden, so ist auch der Stromfluss zu null geworden. Die Diode D3 verhindert nun, dass der Kondensator Cs Energie zurück in den Rotor befördert, da sie einen Strom-Rückfluss unterbindet. Der Entladewiderstand RE dient dazu, die Energie des Snubber-Kondensators Cs abbauen zu können.
  • 3 zeigt ein Schaltschema einer FSM mit einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsvorrichtung, die keinen Entladewiderstand RE aufweist. Stattdessen ist die positive Elektrode des Kondensators Cs über einen zweiten Schalter S10 mit dem Pluspol der Rotorwicklung WR verbunden, und die negative Elektrode des Kondensators Cs ist über einen dritten Schalter S11 mit dem Minuspol der Rotorwicklung WR verbunden.
  • Ist nun mittels Schalter S9 und Diode D3 der Rotor entmagnetisiert und der Kondensator Cs aufgeladen worden, so können zur Entladung des Kondensators Cs statt des in 2 eingezeichneten Entladewiderstands RE , oder auch in Kombination mit dem Widerstand RE die Schalter S10 und ein S11 eingesetzt werden. Durch Schließen der Schalter S10 und S11 kann die Energie des Kondensators Cs wieder in magnetische Energie im Rotor umgewandelt werden, sobald der Fahrbetrieb des Fahrzeugs wieder aufgenommen werden soll. Ist der Kondensator Cs auf 0 V entladen, werden die Schalter S10 und S11 wieder geöffnet.
  • 4 zeigt ein Schaltschema einer FSM mit einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsvorrichtung, bei der die positive Elektrode des Kondensators Cs über einen Schalter S12 mit der positiven Elektrode des Zwischenkreiskondensators C verbunden ist, und die negative Elektrode des Kondensators Cs über einen Widerstand R und einen Schalter S13 mit der negativen Elektrode des Zwischenkreiskondensators C verbunden ist.
  • Ist die magnetische Energie des Rotors im Kondensator Cs gespeichert, so können über die Schalter S12 und S13 der Kondensator Cs und der Zwischenkreiskondensator C parallelisiert werden. Dies sorgt sodann dafür, dass die im Snubber-Kondensator Cs gespeicherte Energie zumindest anteilig in den Zwischenkreiskondensator C fließen kann. Ein Widerstand R in Serie mit S13 sorgt hierbei für eine Begrenzung des Umladestroms.
  • Hierbei sei erwähnt, dass diese Ausführungsform lediglich erlaubt, dass sich die Spannungen des Kondensators Cs und des Zwischenkreiskondensators C angleichen. Ein vollständiger Übertrag der elektrostatischen Energie von Cs in C ist hiermit nicht möglich. Um dies zu erreichen, ist die in 5 dargestellte Ausführungsform geeignet.
  • 5 zeigt ein Schaltschema einer FSM mit einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsvorrichtung, in der dem Kondensator Cs eine Speicherinduktivität Ls parallel geschaltet ist. Die Pole der Speicherinduktivität Ls sind über Schalter S14 und S15 mit den Elektroden des Kondensators Cs verbunden und über Schalter S16 und S17 mit den Elektroden des Zwischenkreiskondensators C.
  • Ist der Kondensator Cs mittels Schalter S9 und Diode D3 wie bereits beschrieben aufgeladen und der Rotor feldfrei, wird der Schalter S9 geöffnet die Speicherinduktivität Ls kann über das Schließen der beiden Schalter S14 und S15 aufgeladen werden. Der Schalter S15 wird anschließend geöffnet und die Schalter S16 und S17 geschlossen. Der in der Induktivität Ls gespeicherte Strom fließt dann über den Kondensator C und lädt diesen auf. Dieses Prozedere kann solange wiederholt werden, bis die Ladung des Kondensators Cs abgebaut und in den Kondensator C übertragen ist.
  • In einer Variante des Verfahrens werden die Schalter S14 und S15 so lange geschlossen, bis der Kondensator Cs vollständig entladen ist. Der Schalter S15 wird dann geöffnet und die Schalter S16 und S17 werden so lange geschlossen, bis der Stromfluss durch die Induktivität Ls Null wird. Dann werden die Schalter S16 und S17 wieder geöffnet und der Prozess ist abgeschlossen. Auf diese Weise ist die Anzahl der Schaltprozesse minimiert und die Verluste in den Schaltern sind so gering wie möglich. Allerdings ist die maximale Energie, welche in der Drossel Ls gespeichert werden muss, hierbei hoch.
  • In einer alternativen Variante des Verfahrens werden die Schalter S15 , S16 und S17 mehrere Male mit höherer Frequenz geschaltet und das beschriebene Prozedere mehrfach durchgeführt. Dadurch kann die Induktivität Ls deutlich kleiner dimensioniert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • Si
    Schaltelement (i = 1-17)
    Di
    Diode (i = 1-3)
    C
    Zwischenkreiskondensator
    CS
    Snubber-Kondensator
    WR
    Rotorwicklung
    RE
    Entladewiderstand
    R
    Widerstand zur Strombegrenzung
    LS
    Speicherinduktivität
  • 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 3241086 A1 [0008]
    • DE 102009024362 A1 [0009]
    • DE 102005050551 A1 [0010]

Claims (10)

  1. Schaltungsvorrichtung zur Entmagnetisierung des Rotors einer fremderregten Synchronmaschine (FSM), umfassend mindestens einen mit den Polen einer Rotorwicklung (WR) der FSM verbundenen Schaltkreis, der eine Diode (D3), einen der Diode (D3) nachgeschalteten Kondensator (Cs) und einen ersten Schalter (S9) aufweist.
  2. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin parallel zu dem Kondensator (Cs) ein erster Widerstand (RE) geschaltet ist.
  3. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin eine positive Elektrode des Kondensators (Cs) über einen zweiten Schalter (S10) mit einem Pluspol der Rotorwicklung (WR) verbunden ist, und eine negative Elektrode des Kondensators (Cs) über einen dritten Schalter (S11) mit einem Minuspol der Rotorwicklung (WR) verbunden ist.
  4. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin eine positive Elektrode des Kondensators (Cs) über einen vierten Schalter (S12) mit einer positiven Elektrode eines Zwischenkreiskondensators (C) der FSM verbunden ist, und eine negative Elektrode des Kondensators (Cs) über einen zweiten Widerstand (R) und einen fünften Schalter (S13) mit einer negativen Elektrode eines Zwischenkreiskondensators (C) der FSM verbunden ist.
  5. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin eine positive Elektrode des Kondensators (Cs) über einen zweiten Widerstand (R) und einen vierten Schalter (S12) mit einer positiven Elektrode eines Zwischenkreiskondensators (C) der FSM verbunden ist, und eine negative Elektrode des Kondensators (Cs) über einen fünften Schalter (S13) mit einer negativen Elektrode eines Zwischenkreiskondensators (C) der FSM verbunden ist.
  6. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin dem Kondensator (Cs) eine Speicherinduktivität (Ls) parallel geschaltet ist.
  7. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 6, worin die Pole der Speicherinduktivität (Ls) über einen sechsten Schalter (S14) und einen siebten Schalter (S15) mit den Elektroden des Kondensators (Cs) verbunden und über einen achten Schalter (S16) und einen neunten Schalter (S17) mit den Elektroden eines Zwischenkreiskondensators (C) der FSM verbunden sind.
  8. Verfahren zur Entmagnetisierung eines Rotors einer FSM, bei dem mindestens eine Schaltvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche mit den Polen mindestens einer Rotorwicklung (WR) der FSM elektrisch leitend verbunden und in der Rotorwicklung (WR) gespeicherte elektromagnetische Energie in den Kondensator (Cs) der Schaltungsvorrichtung übertragen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem anschließend in dem Kondensator (Cs) der Schaltungsvorrichtung gespeicherte elektrische Energie zumindest teilweise in einen Zwischenkreiskondensator (C) der FSM übertragen wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem anschließend in dem Kondensator (Cs) der Schaltungsvorrichtung gespeicherte elektrische Energie zumindest teilweise in eine Speicherinduktivität (Ls) übertragen wird.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022115889A1 (de) 2022-06-27 2023-12-28 Audi Aktiengesellschaft Erregerschaltung für eine fremderregte Synchronmaschine und Kraftfahrzeug
DE102022121516A1 (de) 2022-08-25 2024-03-07 Audi Aktiengesellschaft Erregerschaltung für eine fremderregte Synchronmaschine, Kraftfahrzeug und Verfahren zur Entregung einer Erregerwicklung
DE102022123264A1 (de) 2022-09-13 2024-03-14 Audi Aktiengesellschaft Erregerschaltung für eine fremderregte Synchronmaschine, Kraftfahrzeug und Verfahren zur Entregung einer Erregerwicklung
DE102022214266A1 (de) 2022-12-22 2024-06-27 Zf Friedrichshafen Ag Rotor für eine elektrische Maschine, Verfahren zum Betreiben eines Rotors, elektrische Maschine

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113315428A (zh) * 2021-06-11 2021-08-27 山东理工大学 一种他励空心脉冲发电机用励磁电路

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1588055A1 (de) * 1967-06-08 1970-09-10 Bbc Brown Boveri & Cie Anordnung zur Vermeidung von UEberstroemen im Ankerstromkreis von fremderregten stromrichtergespeisten Antrieben
DE3241086A1 (de) * 1982-11-06 1984-05-10 Bosch Gmbh Robert Anordnung zur verlustmindernden nutzung der in einem entlastungsnetzwerk gespeicherten elektrischen energie
DE102005043972A1 (de) * 2005-09-15 2007-03-29 Multitorch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Entzünden eines brennbaren Gasgemisches in einem Verbrennungsmotor
DE102005050551A1 (de) * 2005-10-21 2007-04-26 Daimlerchrysler Ag Energieversorgungseinheit für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Energieversorgungseinheit
DE102009024362A1 (de) * 2009-06-03 2010-12-09 Jungheinrich Ag Energieversorgungsschaltung für ein Flurförderzeug
US8963476B2 (en) * 2011-03-11 2015-02-24 Brusa Elektronik Ag Synchronous machine with switching element in the excitation circuit

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2692734B1 (fr) * 1992-06-23 1994-08-26 Auxilec Chaîne de traction électrique pour véhicule automobile.
JP3422002B2 (ja) * 1994-11-11 2003-06-30 株式会社小松製作所 Ｄｃ−ｄｃコンバータ回路およびこのｄｃ−ｄｃコンバータ回路を用いた誘導負荷駆動装置
IT1319504B1 (it) * 2000-12-04 2003-10-20 St Microelectronics Srl Circuito di pilotaggio di motori commutati elettronicamente
US7049786B1 (en) * 2002-11-25 2006-05-23 The Texas A&M University System Unipolar drive topology for permanent magnet brushless DC motors and switched reluctance motors
DE102005018794A1 (de) * 2005-04-22 2006-10-26 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Selbsterregter Hochsetzteller
DE102008039351B3 (de) * 2008-08-22 2010-01-28 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Schaltungsanordnung zum Betrieb mindestens einer Halbleiterlichtquelle
US8803468B2 (en) * 2010-10-04 2014-08-12 Siemens Industry, Inc. System and method for fast discharge of a ring motor field
US9069020B2 (en) * 2012-10-24 2015-06-30 Infineon Technologies Ag Method and a circuit arrangement for determining a demagnetization zero current time
GB201304269D0 (en) * 2013-03-08 2013-04-24 Dyson Technology Ltd Drive circuit for a brushless motor
CN103684191B (zh) * 2013-12-03 2016-02-03 陈奚平 一种基于反激式控制模式的控制器以及采用该控制器的电机控制方法
DE102016207392B4 (de) * 2016-04-29 2021-01-28 Vitesco Technologies GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Entmagnetisieren mindestens einer Erregerwicklung insbesondere eines Rotors eines Elektromotors
DE102016219770A1 (de) * 2016-10-12 2018-04-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Synchronmaschinensystem mit einer Schaltung zur Entmagnetisierung

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1588055A1 (de) * 1967-06-08 1970-09-10 Bbc Brown Boveri & Cie Anordnung zur Vermeidung von UEberstroemen im Ankerstromkreis von fremderregten stromrichtergespeisten Antrieben
DE3241086A1 (de) * 1982-11-06 1984-05-10 Bosch Gmbh Robert Anordnung zur verlustmindernden nutzung der in einem entlastungsnetzwerk gespeicherten elektrischen energie
DE102005043972A1 (de) * 2005-09-15 2007-03-29 Multitorch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Entzünden eines brennbaren Gasgemisches in einem Verbrennungsmotor
DE102005050551A1 (de) * 2005-10-21 2007-04-26 Daimlerchrysler Ag Energieversorgungseinheit für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Energieversorgungseinheit
DE102009024362A1 (de) * 2009-06-03 2010-12-09 Jungheinrich Ag Energieversorgungsschaltung für ein Flurförderzeug
US8963476B2 (en) * 2011-03-11 2015-02-24 Brusa Elektronik Ag Synchronous machine with switching element in the excitation circuit

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022115889A1 (de) 2022-06-27 2023-12-28 Audi Aktiengesellschaft Erregerschaltung für eine fremderregte Synchronmaschine und Kraftfahrzeug
DE102022121516A1 (de) 2022-08-25 2024-03-07 Audi Aktiengesellschaft Erregerschaltung für eine fremderregte Synchronmaschine, Kraftfahrzeug und Verfahren zur Entregung einer Erregerwicklung
DE102022123264A1 (de) 2022-09-13 2024-03-14 Audi Aktiengesellschaft Erregerschaltung für eine fremderregte Synchronmaschine, Kraftfahrzeug und Verfahren zur Entregung einer Erregerwicklung
DE102022214266A1 (de) 2022-12-22 2024-06-27 Zf Friedrichshafen Ag Rotor für eine elektrische Maschine, Verfahren zum Betreiben eines Rotors, elektrische Maschine

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