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Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem, aufweisend einen ersten Verband und einen zweiten Verband.
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Es ist allgemein bekannt, dass ein Antriebssystem einen Wechselrichter zur Speisung eines Elektromotors aufweist.
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Aus der
DE 10 2014 105 985 A1 ist ein Wandlermodul zur Umwandlung elektrischer Leistung und ein Wechselrichter für eine Photovoltaikanlage mit mindestens zwei Wandlermodulen bekannt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren weiterzubilden, wobei
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Antriebssystem nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Antriebssystem sind, dass es einen ersten Verband und einen zweiten Verband aufweist,
wobei der erste Verband ein Versorgungsmodul und ein, zwei oder mehr Achsmodule aufweist, wobei die Module des ersten Verbands in einer Reihe, zumindest ein jeweiliges nächstbenachbartes Modul des ersten Verbands berührend angeordnet sind,
wobei der zweite Verband ein Energiespeichermodul und ein, zwei oder mehr Achsmodule aufweist, wobei die Module des zweiten Verbands in einer Reihe, zumindest ein jeweiliges nächstbenachbartes Modul des zweiten Verbands berührend angeordnet sind,
wobei der erste Verband beabstandet vom zweiten Verband angeordnet ist.
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Von Vorteil ist dabei, dass der erste Verband ein Versorgungsmodul aufweist, welches eine Zwischenkreisspannung den mittels Stromschienen verbundenen Achsmodulen zur Verfügung stellt. Der zweite Verband ist zwar beabstandet und muss somit über lange elektrische Leitungen versorgt werden, das Energiespeichermodul ermöglicht aber eine stabile Energieversorgung der Achsmodule des zweiten Verbandes, da deren gleichspannungsseitiger Anschluss mit dem Anschluss der Energiespeichereinheit verbunden ist und somit die über die langen elektrischen Leitungen zur Verfügung gestellte Zwischenkreisspannung mittels des Energiespeichermoduls den Achsmodulen des zweiten Verbands geglättet zur Verfügung gestellt wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung eist der erste Verband in einem Schaltschrank angeordnet, in welchem auch der zweite Verband angeordnet ist, wobei der zweite Verband auf einer anderen Höhe angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine verbesserte Schaltschrankausnutzung ermöglicht ist. Insbesondere ist ein schmaler Schaltschrank einsetzbar und trotzdem ein Antriebssystem mit vielen Achsmodulen verwendbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Verband in einem ersten Schaltschrank und der zweite Verband in einem anderen Schaltschrank angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass das Antriebssystem sogar über zwei oder mehr Schaltschränke verteilt aufbaubar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der zweite Verband kein Versorgungsmodul auf. Von Vorteil ist dabei, dass ein einziges Versorgungsmodul für den ersten und den zweiten Verband ausreichend ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist jedes der Achsmodule jeweils einen Wechselrichter auf, dessen wechselspannungsseitiger Anschluss jeweils einen Elektromotor speist,
wobei der gleichspannungsseitige Anschluss des Wechselrichters mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss des Versorgungsmoduls verbindbar ist, insbesondere aus dem gleichspannungsseitigen Anschluss des Versorgungsmoduls speisbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass bei generatorischem Betrieb eines der Achsmodule elektrische Leistung in den Zwischenkreis rückspeisbar ist und die anderen, insbesondere motorisch betriebenen Achsmodule somit versorgbar sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Versorgungsmodul einen AC/DC-Wandler auf, insbesondere einen rückspeisefähigen AC/DC-Wandler aufweist,
wobei der gleichspannungsseitige Anschluss mit den gleichspannungsseitigen Anschlüssen der Achsmodule verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass bei Absinken der Zwischenkreisspannung Leistung aus dem Öffentlichen Wechselspannungsversorgungsnetz zuleitbar ist und bei Überhöhung der Zwischenkreisspannung Leistung in dieses Netz abführbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Verband mit dem zweiten Verband, insbesondere das Versorgungsmodul des ersten Verbands mit dem Energiespeichermodul des zweiten Verbandes mittels Stromschienen und/oder flexiblem Kabel elektrisch verbunden zur Bereitstellung der am gleichspannungsseitigen Anschluss des Versorgungsmoduls anliegenden Spannung. Von Vorteil ist dabei, dass Leistung zwischen den beiden Verbänden austauschbar ist. Somit fließt effektiv Leistung von demjenigen Verband, der aufgrund generatorischer Betriebsweise mehr Leistung in den Zwischenkreis abführt, zum anderen Verband.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Energiespeichermodul eine Kondensatoranordnung auf. Von Vorteil ist dabei, dass auf diese Weise die Zwischenkreisspannung abpufferbar ist. Somit sind durch eine lange elektrische Leitung verursachte Schwankungen der Zwischenkreisspannung verringerbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die am gleichspannungsseitigen Anschluss des Versorgungsmoduls anliegende Spannung über eine Drosseleinheit, insbesondere Induktivitäten, dem Anschluss des Energiespeichermoduls bereitgestellt. Von Vorteil ist dabei, dass die Drosseleinheit in einem separaten Gehäuse anordenbar ist und somit elektromagnetisch gut abgeschirmt anordenbar ist. Insbesondere ist eine erste Drossel der Drosseleinheit in der Hinleitung, also an dem oberen Potential der Zwischenkreisspannung, anordenbar und eine zweite Drossel der Drosseleinheit in der Rückleitung, also am unteren Potential der Zwischenkreisspannung. Die Spulenwicklungen jeder der beiden Drosseln sind auf demselben Ferritkern angeordnet.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Stromschienen oder das Kabel innerhalb einer isolierten Anschlusseinheit mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss des Versorgungsmoduls elektrisch verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass ein erhöhter Berührschutz realisierbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Stromschienen oder das Kabel innerhalb einer zweiten isolierten Anschlusseinheit mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss des ersten Versorgungsmoduls elektrisch verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass ein erhöhter Berührschutz realisierbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der wechselspannungsseitige Anschluss des Versorgungsmoduls mit einem Öffentlichen Wechselspannungsversorgungsnetz verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass generatorisch erzeugte überschüssige Leistung ins Netz rückspeisbar ist.
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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.
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Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
- In der 1 ist ein erfindungsgemäßes Antriebssystem gezeigt, wobei ein Versorgungsmodul 1 mit einem Energiespeichermodul 3 elektrisch mittels Stromschienen verbunden ist.
- In der 2 ist ein erfindungsgemäßes Antriebssystem gezeigt, wobei das Versorgungsmodul 1 mit dem Energiespeichermodul 3 mittels Kabel verbunden ist.
- In der 3 ist ein erfindungsgemäßes Antriebssystem gezeigt, wobei eine am Versorgungsmodul 1 angeordnete Anschlusseinheit 30 mit einer mit dem Energiespeichermodul 3 verbundenen Anschlusseinheit 30 mittels Kabel verbunden ist.
- In der 4 ist ein erfindungsgemäßes Antriebssystem gezeigt, wobei ein Versorgungsmodul 1 mit einem Energiespeichermodul 3 elektrisch mittels Stromschienen und Drosseleinheit 40 verbunden ist.
- In der 5 ist ein erfindungsgemäßes Antriebssystem gezeigt, wobei das Versorgungsmodul 1 mit dem Energiespeichermodul 3 mittels Kabel und Drosseleinheit 40 verbunden ist.
- In der 6 ist ein erfindungsgemäßes Antriebssystem gezeigt, wobei eine am Versorgungsmodul 1 angeordnete Anschlusseinheit 30 mit einer mit dem Energiespeichermodul 3 verbundenen Anschlusseinheit 30 mittels Kabel und Drosseleinheit 40 verbunden ist.
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Wie in den Figuren dargestellt, weist das Antriebssystem ein Versorgungsmodul 1 auf, das einen wechselspannnungsseitigen Anschluss aufweist, welcher vom Öffentlichen Versorgungsnetz mit Drehspannung gespeist wird.
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Außerdem weist das Versorgungsmodul 1 einen gleichspannungsseitigen Anschluss auf, an welchem eine Gleichspannung, insbesondere Zwischenkreisspannung, Achsmodulen 2 des Antriebssystems zur Verfügung gestellt wird.
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Das Versorgungsmodul 1 fungiert als rückspeisefähiger AC/DC-Wandler. Hierzu weist es die Funktion eines Gleichrichters auf, dem ein DC/AC-Wandler parallel zugeschaltet ist. Alternativ ist auch ein aus drei parallel geschalteten Halbbrücken gebildeter Wechselrichter verwendbar, wobei jede der Halbbrücken als Reihenschaltung zweier steuerbarer Halbleiterschalter ausgeführt ist.
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Aus dem gleichspannungsseitigen Anschluss werden parallel geschaltete Achsmodule 2 versorgt. Jedes der Achsmodule 2 weist einen Wechselrichter auf, dessen gleichspannungsseitiger Anschluss mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss des Versorgungsmoduls 1 verbunden ist und dessen wechselspannungsseitiger Anschluss einen jeweiligen Elektromotor speist.
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Das Versorgungsmodul 1 ist in einem Schaltschrank neben zumindest einem Achsmodul 2 angeordnet, insbesondere wobei das Versorgungsmodul 1 und das oder die Achsmodule 2 in einer Reihe berührend und/oder miteinander verbunden angeordnet sind. Mittels Stromschienen ist der gleichspannungsseitige Anschluss des Versorgungsmoduls 1 mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss des Achsmoduls 2 oder der Achsmodule 2 verbunden.
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Das Versorgungsmodul 1 bildet mit dem Achsmodul 2 und/oder den in den Figuren nicht gezeigten Achsmodulen, welche in einer Reihe nebeneinander im Schaltschrank angeordnet sind, einen ersten Verband, insbesondere Achsverband.
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Das Energiespeichermodul 3 oder das Versorgungsmodul 1 weist nicht nur den Anschluss für Stromschienen auf, sondern stellt die vom gleichspannungsseitigen Anschluss zur Verfügung gestellte Zwischenkreisspannung auch durch zu dem Anschluss für Stromschienen elektrisch parallel geschaltete Anschlüsse zur Verfügung, wovon ein weiterer Anschluss für weitere Stromschienen und ein oder mehrere als Steckverbinder ausgeführter Anschlüsse vorgesehen ist.
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Somit ist ein Gegensteckverbinder, der an einem flexiblen Kabel konfektioniert verbunden ist, mit dem Steckverbinder verbindbar und auf diese Weise ein Energiespeichermodul 3 versorgbar, das beabstandet vom ersten Verband im Schaltschrank oder in einem anderen Schaltschrank angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Energiespeichermodul 3 auf einer anderen Höhe als der erste Verband angeordnet.
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Bei einer bevorzugten Ausführung wird das Kabel an das Versorgungsmodul 1 angeschraubt, also schraubverbunden, und am Energiespeichermodul 3 gesteckt, also steckverbunden.
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Das Energiespeichermodul 3 weist eine Kondensatoranordnung auf, insbesondere welche aus einer Parallelschaltung von Kondensatoren gebildet ist.
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Auf diese Weise ist mittels des Energiespeichermodules 3 eine Abpufferung der Zwischenkreisspannung ausführbar.
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Das Energiespeichermodul 3 ist mit mehreren, insbesondere in einer Reihe nebeneinander angeordneten Achsmodulen zu einem zweiten Verband verbunden. Der zweite Verband ist vom ersten Verband, also dem das Versorgungsmodul 1 enthaltenden Verband beabstandet, insbesondere auf einer anderen Höhe im Schaltschrank angeordnet oder in einem anderen Schaltschrank angeordnet.
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Die geichspannungsseitigen Anschlüsse der Achsmodule 2 des zweiten Verbands sind ebenfalls mittels Stromschienen verbunden mit dem Anschluss des Energiespeichermoduls 3. Somit ist die die Achsmodule 2 des zweiten Verbands speisende Zwischenkreisspannung sogar bei großen Abständen zum ersten Verband abpufferbar.
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Zwar hat eine lange elektrische Leitung zwischen dem ersten und dem zweiten Verband eine Impedanz, aber selbst, wenn die vom Versorgungsmodul 1 erzeugte Zwischenkreisspannung schwankt ist eine Abpufferung der den Achsmodulen 2 des zweiten Verbandes zur Verfügung stehenden Zwischenkreisspannung mittels des Energiespeichermoduls erreichbar.
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Somit sind also große Abstände zwischen dem ersten und dem zweiten Verband ermöglicht.
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Der zweite Verband hat kein Versorgungsmodul 1 und ist somit aus dem ersten Verband versorgbar.
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Wie in 1 gezeigt, ist das Versorgungsmodul 1 des ersten Verbands mittels Stromschienen mit dem Energiespeichermodul 3 verbunden.
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Wie in 2 gezeigt, ist das Versorgungsmodul 1 des ersten Verbands mittels flexiblem elektrischem Kabel mit dem Energiespeichermodul 3 verbunden. Vorzugsweise wird das Kabel mit dem Versorgungsmodul 1 schraubverbunden und mit dem Energiespeichermodul steckverbunden. Vorzugsweise ist das Kabel hierzu entsprechend konfektioniert.
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Wie in 3 gezeigt, ist am Versorgungsmodul 1 des ersten Verbands der Anschluss als mit einem isolierenden Gehäuse umgebende Anschlusseinheit 30 ausgeführt, die am Versorgungsmodul 1 angeordnet und mit diesem verbunden ist. Ebenso ist der Anschluss am Energiespeichermodul 3 als mit einem isolierenden Gehäuse umgebende Anschlusseinheit 30 ausgeführt, die am Energiespeichermodul 3 angeordnet und mit diesem verbunden ist.
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Wie in 4 gezeigt, ist im Unterschied zur 1 eine Drosseleinheit 40 in der elektrischen Verbindung mit Stromschienen, also zwischen Versorgungsmodul 1 und Energiespeichermodul 3, angeordnet. Somit ist verhindert, dass vom ersten Verband erzeugte Schwankungen der Zwischenkreisspannung ungehindert durchgeleitet werden zum zweiten Verband.
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Ebenso ist gemäß 5 im Unterschied zur 2 eine Drosseleinheit 40 in der elektrischen Verbindung mit Kabel also zwischen Versorgungsmodul 1 und Energiespeichermodul 3, angeordnet.
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In der Ausführung nach 6 ist im Unterschied zur 3 eine Drosseleinheit 40 in der elektrischen Verbindung, also zwischen den Anschlusseinheiten 40, angeordnet.
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Auf diese Weise sind sehr lange Abstände zwischen dem ersten und dem zweiten Verband ausführbar bei trotzdem stabiler Funktion des Antriebssystems.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen weist das Energiespeichermodul 3 eine Kondensatoranordnung auf, welche aus einer Parallelschaltung von Reihenschaltungen von Kondensatoren gebildet ist. Im Energiespeichermodul 3 ist darüber hinaus ein Mittel zur Erfassung der Zwischenkreisspannung angeordnet. Wenn die Zwischenkreisspannung einen Schwellwert überschreitet, wird die Kondensatoranordnung mittels eines steuerbaren Halbleiterschalter an den Zwischenkreis zugeschaltet, also die Zwischenkreisspannung an die Kondensatoranordnung angelegt. Vorzugsweise ist dabei zur Verminderung von Spitzenströmen eine Drossel im Energiespeichermodul 3 zwischengeschaltet.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen weist das Versorgungsmodul 1 einen Steckverbinder zur Verbindung des elektrischen Kabels auf. Ebenso weist das Energiespeichermodul 3 einen Steckverbinder auf. Das Kabel ist dann an seinen beiden Enden mit einem jeweils entsprechenden Gegensteckverbinder konfektioniert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Versorgungsmodul
- 2
- Achsmodul
- 3
- Energiespeichermodul, insbesondere Kondensatormodul
- 30
- Anschlusseinheit
- 40
- Drosseleinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010033596 A1 [0003]
- DE 202015007076 U1 [0004]
- DE 102014105985 A1 [0005]
