DE102021001014A1

DE102021001014A1 - Anlage mit Mobilteil und Verfahren zum Betreiben der Anlage

Info

Publication number: DE102021001014A1
Application number: DE102021001014.0A
Authority: DE
Inventors: Harald Wolf
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2021-02-25
Publication date: 2021-09-16

Abstract

Anlage mit Mobilteil,wobei in der Anlage ein Primärleitersystem angeordnet ist,wobei das Mobilteil eine Sekundärwicklung aufweist,wobei die Sekundärwicklung induktiv an das Primärleitersystem gekoppelt ist,wobei aus der Sekundärwicklung ein Gleichrichter gespeist wird, aus dessen gleichstromseitigem Anschluss ein Glättungskondensator und ein zum Glättungskondensator parallel zugeschalteter Verbraucher gespeist wird,wobei am wechselstromseitigen Anschluss des Gleichrichters ein Filter angeordnet ist,wobei das Filter zumindest einen ersten Reihenschwingkreis aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage mit Mobilteil und ein Verfahren zum Betreiben der Anlage.
Es ist allgemein bekannt, dass ein auf dem Boden einer Anlage bewegbares Mobilteil selbsttätig die Bewegung steuert.
Aus der WO 2013 / 005 375 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik ein Gleichrichter und ein berührungsloses Leistungsübertragungssystem bekannt.
Aus der DE 11 2016 006 342 T5 ist ein Stromwandler und ein kontaktloses Leistungsversorgungssystem bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige robuste, insbesondere auch effiziente, Übertragung elektrischer Leistung ans Mobilteil zu erreichen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Anlage nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 13 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Anlage mit Mobilteil sind, dass in der Anlage, insbesondere am Boden der Anlage oder entlang einer Schiene der Anlage, ein Primärleitersystem angeordnet ist,
wobei das Mobilteil, insbesondere wobei das auf einem oder dem Boden der Anlage oder entlang einer oder der Schiene der Anlage verfahrbares Mobilteil, eine Sekundärwicklung aufweist,
wobei die Sekundärwicklung induktiv an das Primärleitersystem gekoppelt ist, insbesondere zur Übertragung elektrischer Leistung vom Primärleitersystem an die Sekundärwicklung,
wobei aus der Sekundärwicklung ein Gleichrichter gespeist wird, aus dessen gleichstromseitigem Anschluss, insbesondere über eine Drosselinduktivität, ein
Glättungskondensator und ein zum Glättungskondensator parallel zugeschalteter Verbraucher speisbar ist und/oder gespeist wird,
wobei am wechselstromseitigen Anschluss des Gleichrichters ein Filter angeordnet ist,
wobei das Filter zumindest einen ersten Reihenschwingkreis aufweist, insbesondere also das Filter eine auf einer Kapazität und einer Induktivität gebildete Reihenschaltung aufweist.
Von Vorteil ist dabei, dass mittels des Filters die von Oberschwingungen, also Harmonischen der Grundfrequenz, verursachten Spannungsüberhöhungen vermeidbar sind und somit der Glättungskondensator eine längere Standzeit aufweist. Somit ist die Anordnung robust. Außerdem muss der Glättungskondensator nur für niedrigere Spannungen ausgelegt werden, insbesondere im Vergleich zur Anordnung ohne das erfindungsgemäße Filter. Außerdem sind durch die Verringerung der Spannungsspitzen auch geringere Verluste bewirkt und somit eine effiziente Übertragung erreicht. Vorteiligerweise ist das Filter kostengünstig herstellbar, so dass nur die wegzufilternde Harmonische kurzgeschlossen werden muss.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Resonanzfrequenz des ersten Reihenschwingkreises ein erstes ganzzahliges, insbesondere ungeradzahliges, Vielfaches, insbesondere eine Oberschwingung und/oder eine Harmonische, der Grundfrequenz eines in das Primärleitersystem eingeprägten Wechselstromes. Von Vorteil ist dabei, dass ein Abweichen des von der Stromquelle in das Primärleitersystem eingeprägten Wechselstroms von der idealen Sinusform der Grundfrequenz des Wechselstroms zwar nicht verschwindenden Harmonische bewirkt; von diesen Harmonischen werden aber zumindest eine oder mehrere vom Filter abgedämpft, insbesondere diejenige Harmonische mit der größten Amplitude. Somit ist am Glättungskondensator keine Spannungsüberhöhung bewirkt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Filter einen zweiten Reihenschwingkreis auf, welcher zum ersten Reihenschwingkreis parallelgeschaltet ist. Von Vorteil ist dabei, dass nicht nur den durch eine einzige Harmonische bewirkten Beitrag zu einer Spannungsüberhöhung sondern auch eine durch zwei Harmonische bewirkte Beiträge zu einer Spannungsüberhöhung verhinderbar sind. Dabei ist die Spannungsüberhöhung besonders stark, wenn der Verbraucher hochohmig ist, also weniger Leistung verbraucht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Resonanzfrequenz des zweiten Reihenschwingkreises ein zweites ganzzahliges, insbesondere ungeradzahliges, Vielfaches, insbesondere eine Oberschwingung und/oder eine Harmonische, der Grundfrequenz eines in das Primärleitersystem eingeprägten Wechselstromes. Von Vorteil ist dabei, dass die Harmonischen einer von der Sinusform zu einer Rechteckform hin abweichenden Spannung abdämpfbar sind. Denn bei Ausführung der Stromquelle durch einen Halbbrücken aufweisenden Wechselrichter, dem ein Gyrator nachgeschaltet ist, werden die in den Halbbrücken angeordneten steuerbaren Halbleiterschalter des Wechselrichters an- und abgeschaltet, also am Wechselrichter ausgangsseitig eine rechteckförmige Spannung bereitgestellt, welche den Gyrator, also einen Vierpol, speist. Die Impedanzen und Kapazitäten des Gyrators sind auf die Frequenz der rechteckförmigen Spannung abgestimmt, so dass am Gyrator ausgangsseitig eine Stromquelle bereitgestellt wird. Insbesondere bei zunehmender Leistungsentnahme weist jedoch der von der Stromquelle bereitgestellte Strom immer stärkere Anteile der Harmonischen auf.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Resonanzfrequenz des ersten Reihenschwingkreises das Dreifache und die Resonanzfrequenz des zweiten Reihenschwingkreises das Fünffache der Grundfrequenz eines in das Primärleitersystem eingeprägten Wechselstromes. Von Vorteil ist dabei, dass die für rechteckförmigen Spannungsverlauf typischen Oberschwingungen reduzierbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Sekundärwicklung eine erste Kapazität Ckp parallelgeschaltet,
insbesondere wobei die Resonanzfrequenz des aus der ersten Kapazität Ckp und der Sekundärwicklung gebildeten Parallelschwingkreises der Grundfrequenz des in das Primärleitersystem eingeprägten Wechselstromes ist. Von Vorteil ist dabei, dass sekundärseitig ein stromquellenartiges Verhalten bereit stellbar ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn die erste Kapazität parallel am Eingang des Gleichrichters angeschlossen ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung speist die in die Sekundärwicklung induzierte Spannung den wechselstromseitigen Anschluss des Gleichrichters über eine zweite Kapazität Cks. Von Vorteil ist dabei, dass mit zunehmender zweiten Kapazität ein immer weniger stromquellenartiges und zunehmend spannungsquellenartiges Verhalten sekundärseitig zur Verfügung stellbar ist. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn die zweite Kapazität Cks mit der Sekundärwicklung auf Resonanz abgestimmt ist, also die Resonanzfrequenz des aus der zweiten Kapazität Cks und der Sekundärwicklung gebildete Reihenschwingkreises der Frequenz des ins Primärleitersystem eingeprägten Wechselstroms gleicht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Filter mittels eines steuerbaren Schalters, insbesondere Halbleiterschalters, zuschaltbar oder abtrennbar, insbesondere vom wechselstromseitigen Anschluss des Gleichrichters abtrennbar oder zuschaltbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass beim Zuschalten der Anteil der Harmonischen verringerbar und somit die Spannungsüberhöhung reduzierbar ist und beim Abtrennen Verluste verringerbar sind, welche durch Bestromen des Filters entstehen. Vorzugsweise wird also statt des Filters eine Reihenschaltung aus diesen steuerbaren Halbleiterschalter und dem Filter gebildet und diese Reihenschaltung parallel zum und/oder am Eingang des Gleichrichters angeschlossen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Signalelektronik derart geeignet ausgebildet, dass die vom Verbraucher entnommene, insbesondere also aufgenommene, Leistung bestimmt wird und der Schalter derart angesteuert wird, dass mittels des von der Signalelektronik angesteuerten Schalters das Filter abgetrennt wird, wenn die Leistung einen Schwellwert überschreitet, und das Filter zugeschaltet wird, wenn die Leistung den Schwellwert unterschreitet. Von Vorteil ist dabei, dass Verluste, insbesondere des Filters, verringerbar sind, wenn das Filter nicht notwendig ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Signalelektronik derart geeignet ausgebildet, dass die vom Verbraucher entnommene, insbesondere also aufgenommene, Leistung bestimmt wird und der Schalter derart angesteuert wird, dass mittels des von der Signalelektronik angesteuerten Schalters das Filter abgetrennt wird, wenn die Leistung einen ersten Schwellwert überschreitet, und das Filter zugeschaltet wird, wenn die Leistung einen zweiten Schwellwert unterschreitet,
wobei der zweite Schwellwert kleiner ist als der erste Schwellwert,
insbesondere wobei die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellwert betragsmäßig größer ist als ein Zehntel des aus dem ersten und zweiten Schwellwert gebildeten Mittelwerts, insbesondere als ein Zehntel der halben Summe aus dem ersten und zweiten Schwellwert. Von Vorteil ist dabei, dass unter Berücksichtigung einer Hysterese,
insbesondere einer zehnprozentigen Hysterese, das Filter abgetrennt oder zugeschaltet wird. Somit sind Verluste des Filters verringerbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der steuerbare Schalter pulsweitenmoduliert betreibbar,
wobei die das pulsweitenmodulierte Ansteuersignal erzeugende Signalelektronik des Mobilteils derart geeignet ausgebildet ist, dass das Pulsweitenmodulationsverhältnis eine monotone, insbesondere eine streng monotone, Funktion der vom Verbraucher entnommenen Leistung ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine leistungsabhängige Aussteuerung des Filters anwendbar ist und somit die Verluste des Filters abhängig von der Leistungsentnahme des Verbrauchers reduziert werden mit zunehmender vom Verbraucher entnommenen Leistung.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind ein Mittel zur Erfassung der am Verbraucher und/oder am Glättungskondensator anliegenden Spannung und ein Mittel zur Erfassung des durch den Verbraucher fließenden Stroms mit der Signalelektronik verbunden,
wobei die Signalelektronik derart geeignet ausgebildet ist, die Signalelektronik die vom Verbraucher entnommene Leistung bestimmt und davon abhängig ein Pulsweitenmodulationsverhältnis für das pulsweitenmodulierte Ansteuersignal des steuerbaren Schalters bestimmt. Von Vorteil ist dabei, dass die vom Verbraucher entnommene Leistung in einfacher Weise bestimmbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Reihenschaltung aus einer zweiten Kapazität Cks und aus einer aus der Sekundärwicklung und einer ersten Kapazität Ckp gebildeten Parallelschaltung gebildet,
wobei die Reihenschaltung parallel geschaltet ist mit dem Filter und dem wechselstromseitigen Anschluss des Gleichrichters,
insbesondere wobei das Quadrat der mit dem Doppelten der Zahl Pi multiplizierten Grundfrequenz des in das Primärleitersystem eingeprägten Wechselstroms dem Kehrwert des Produktes aus der sekundärseitig konzentrierten Streuinduktivität Lh und der aus der ersten Kapazität Ckp und der zweiten Kapazität Cks gebildeten Summe gleicht. Von Vorteil ist dabei, dass am wechselstromseitigen Anschluss des Gleichrichters ein spannungsquellenartiges Verhalten vorliegt. Vorzugsweise ist somit der Gleichrichter mit einer im Wesentlichen konstanten Spannung speisbar.
Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Betreiben einer Anlage sind, dass das Filter mittels eines pulsweitenmoduliert betriebenen Schalters zugeschaltet und/oder abgetrennt wird,
wobei das Pulsweitenmodulationsverhältnis insbesondere monoton, insbesondere streng monoton, von der vom Verbraucher entnommenen Leistung abhängt. Von Vorteil ist dabei, dass die Aussteuerung des Filters abhängig von der Leistung vorgegeben wird. Somit ist eine optimale, insbesondere maximale, Verlustminimierung erreichbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung hängt das Pulsweitenmodulationsverhältnis einer Arcustangensfunktion entsprechend von der vom Verbraucher entnommene Leistung ab. Von Vorteil ist dabei, dass eine besonders einfache Ausführung ermöglicht ist, insbesondere welche nur wenig Rechenzeit benötigt.
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.
Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:

In der 1 ist ein System zur induktiven Übertragung elektrischer Leistung dargestellt.
In der 2 ist ein erfindungsgemäßes System zur induktiven Übertragung elektrischer Leistung dargestellt, wobei ein Filter 4 sekundärseitig vorgesehen ist.
In der 3 ist eine erste Realisierung des Filters 4 dargestellt.
In der 4 ist eine erste Realisierung des Filters 4 dargestellt.

Wie in 1 und 2 dargestellt, ist primärseitig eine Stromquelle I0 angeordnet, welche ein Primärleitersystem speist.
In einer industriellen Anlage ist dieses Primärleitersystem als langgestreckt verlegte Stromschleife ausführbar. Somit wird der Strom durch einen Hinleiter der Stromschleife zu einem Rückleiter der Stromschleife geführt. Dabei sind Hinleiter und Rückleiter beispielsweise parallel zueinander verlegt.
Ein entlang der langgestreckt verlegten Stromschleife bewegbares Mobilteil weist eine Sekundärwicklung auf, welche induktiv gekoppelt ist zum Primärleitersystem.
Vorzugsweise ist das Primärleitersystem am Boden der Anlage verlegt und das Mobilteil ein auf dem Boden der Anlage verfahrbares fahrerloses Transportsystem (FTS), insbesondere Fahrzeug. Beispielhaft ist das Fahrzeug als automatisch geführtes Fahrzeug (AGV) oder als mobiler Logistikassistent (MLA) ausgeführt.
In den 1 und 2 ist die induktive Kopplung 1 mit einer primärseitig konzentrierten Streuinduktivität Ls und einer sekundärseitig konzentrierten Streuinduktivität Lh dargestellt und einem Übertragungsverhältnis ue.
Die Stromquelle ist durch einen Wechselrichter realisiert, der eine Parallelschaltung aus zwei Reihenschaltungen aufweist, wobei die Parallelschaltung aus einer Gleichspannung gespeist ist und jede der Reihenschaltungen zwei miteinander in Reihe geschaltete steuerbare Halbleiterschalter aufweist. Die steuerbaren Halbleiterschalter sind pulsweitenmoduliert betreibbar. Mittels der so vom Wechselrichter erzeugten Wechselspannung ist ein Gyrator, also ein Vierpol, speisbar, aus dessen Ausgang das Primärleitersystem versorgbar ist.
Zwar stellt die vom Wechselrichter erzeugte Wechselspannung eine Spannungsquelle dar, jedoch ist durch geeignete Ausführung des Vierpols ein stromquellenartiges Verhalten am Ausgang des Vierpols erreichbar. Hierzu weist der Vierpol mindestens eine Induktivität und mindestens eine Kapazität auf, so dass die Resonanzfrequenz des Vierpols der Frequenz der Wechselspannung gleicht.
Auf dem Mobilteil ist der Sekundärwicklung eine erste Kapazität Ckp parallel zugeschaltet. Diese ist derart dimensionierbar, dass die Resonanzfrequenz des aus der ersten Kapazität Ckp und der Sekundärwicklung gebildeten Schwingkreises der Frequenz der vom Wechselrichter erzeugten Wechselspannung gleicht, insbesondere also der Frequenz des in das Primärleitersystem eingeprägten Wechselstroms.
Die erste Kapazität Ckp ist entweder direkt am gleichstromseitigen Anschluss eines Gleichrichters angeschlossen, wie in 1 gezeigt, oder über einen in Serie zur ersten Kapazität Ckp angeschlossene zweite Kapazität Cks, wie in 2 gezeigt.
Wie in 2 gezeigt, ist parallel zum gleichstromseitigen Eingang des Gleichrichters 2 ein Filter 4 angeordnet.
Dieses Filter 4 ist bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel auch bei der Ausführung nach 1 parallel zum wechselstromseitigen Anschluss des Gleichrichters 2 anordenbar.
In 3 ist eine erste Ausführung des Filters 4 gezeigt. Dabei weist das Filter 4 eine Reihenschaltung aus einer dritten Induktivität Lk3 und einer dritten Kapazität Ck3 auf, wobei die Resonanzfrequenz des so gebildeten Reihen-Schwingkreises der Frequenz der dritten Oberschwingung des in die Sekundärwicklung induzierten Wechselstroms gleicht, also dem Dreifachen der Grundfrequenz des Wechselstroms.
Denn der von der Stromquelle 10 in das Primärleitersystem eingeprägte Wechselstrom ist zwar periodisch, aber nicht exakt sinusförmig. Insbesondere weit der Wechselstrom rechteckförmige Stromanteile auf. Somit sind Oberschwingungen vorhanden, insbesondere die ungeraden, also die dritte, fünfte, siebte etc. Oberschwingung.
Mittels des Filters 4 ist eine der Oberschwingungen unterdrückbar, indem der Serienschwingkreis des Filters 4 entsprechend dimensioniert ist. Bei der Frequenz der dritten Oberschwingung verschwindet die Impedanz des Filters 4 oder ist zumindest sehr klein, so dass die dritte Oberschwingung praktisch gesprochen einem Kurzschluss ausgesetzt ist.
Der Vorteil des Filters 4 liegt darin, dass an dem am wechselstromseitigen Anschluss, insbesondere also wechselspannungsseitigen Anschluss, des Gleichrichters 2 ein Glättungskondensator C0 einer geringeren Spitzenspannung ausgesetzt
Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist der Glättungskondensator vom Ausgang des Gleichrichters 2 auch über eine Drosselinduktivität L0 speisbar. Trotzdem ist auch hierbei durch das Filter 4 die Spitzenspannung reduzierbar.
Statt auf die dritte Oberschwingung ist das Filter 4 aber auch auf die fünfte Oberschwingung abstimmbar. Somit wird die Spitzenspannung am Glättungskondensator C0 um den Beitrag der fünften Oberschwingung reduziert.
In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, wie in 4 gezeigt, weist das Filter 4 zwei parallel geschaltete Reihenschaltungen auf, wobei die erste der beiden Reihenschaltungen eine dritte Induktivität Lk3 und eine dritte Kapazität Ck3 aufweist und wobei die zweite der beiden Reihenschaltungen eine fünfte Induktivität Lk3 und eine fünfte Kapazität Ck3 aufweist.
Dabei ist die erste Reihenschaltung auf die dritte und die zweite Reihenschaltung auf die fünfte Oberschwingung abgestimmt.
Somit ist eine Verbesserte Reduzierung der Spitzenspannung am Glättungskondensator C0 erreichbar. Dies gilt insbesondere dann, wenn die zum Glättungskondensator C0 parallel zugeschalteten Verbraucher, insbesondere die Last, hochohmig ist.
Statt auf die dritte Oberschwingung beziehungsweise auf die fünfte Oberschwingung sind die beiden Reihenschaltungen auch auf weitere Kombinationen von Oberschwingungen abstimmbar.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen weist das Filter weitere, zu der ersten und zweiten Reihenschaltung parallel geschaltete Reihenschwingkreise auf, welche auf weitere Oberschwingungen abgestimmt sind.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird das Filter ersetzt durch eine Reihenschaltung aus dem Filter und einem steuerbaren Schalter. Somit ist das Filter zuschaltbar oder abtrennbar. In Weiterbildung ist der Schalter pulsweitenmoduliert betrieben, so dass das Pulsweitenmodulationsverhältnis abhängig ist von der vom Verbraucher entnommenen Leistung. Wenn also wenig Leistung entnommen wird, ist das Pulsweitenmodulationsverhältnis sehr groß, so dass das Filter fast vollständig zugeschaltet ist. Wenn hingegen viel Leistung entnommen wird, ist das Pulsweitenmodulationsverhältnis sehr klein, so dass das Filter fast vollständig abgetrennt ist. Insbesondere ist das Pulsweitenmodulationsverhältnis eine monoton, insbesondere streng monoton, abnehmende Funktion der vom Verbraucher aufgenommen Leistung. Vorteiligerweise ist bei einem Pulsweitenmodulationsverhältnis von 100% ein vollständiges Zuschalten ausgeführt.
Auf diese Weise sind Verluste verringerbar, insbesondere Verluste, welche in Betriebszuständen auftreten würden, bei welchen das Filter nicht notwendig wäre. Beispielsweise ist eine durch eine Oberschwingung verursachte Spannungsüberhöhung am Glättungskondensator bei niederohmigem Verbraucher, also großer Leistungsentnahme, sehr gering, so dass die vom Filter verursachten Verluste an Leistung nicht notwendig sind und durch das Abtrennen des Filters mittels des Schalters auch vermeidbar sind.
Statt der pulsweitenmodulierten Betriebsweise ist auch ein Schwellwert-basiertes Betreiben ermöglicht. Wenn also die durch den Verbraucher entnommene Leistung über einem Schwellwert ist, trennt der Schalter das Filter ab und andernfalls nicht. In Weiterbildung ist hierbei eine Hysterese berücksichtigbar, damit ein stabiles Schalten gewährleistbar ist. Die Hysterese beträgt vorteiligerweise mehr als 10% des Schwellwertes.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird gemäß 2 sowohl die erste Kapazität Ckp als auch die zweite Kapazität Cks vorgesehen, wobei jedoch die Dimensionierung derart ist, dass das Quadrat der mit dem Doppelten der Zahl Pi multiplizierten Grundfrequenz des in das Primärleitersystem eingeprägten Wechselstroms dem Kehrwert des Produktes aus der sekundärseitig konzentrierten Streuinduktivität Lh und der aus der ersten Kapazität Ckp und der zweiten Kapazität Cks gebildeten Summe gleicht.
Somit gilt also $Lh = \frac{1}{ω^{2} \cdot (Ckp + Cks)},$
wobei die Kreisfrequenz ω der mit dem Doppelten der Zahl Pi multiplizierten Grundfrequenz des in das Primärleitersystem eingeprägten Wechselstroms gleicht. Somit ist dann der Gleichrichter 2 von einer möglichst konstanten Spannung gespeist.
Bezugszeichenliste

I0: Stromquelle
Ls: primärseitig konzentrierte Streuinduktivität
Lh: sekundärseitig konzentrierte Streuinduktivität
L0: Drosselinduktivität
ue: Übertragungsverhältnis
TR: induktive Kopplung, insbesondere Transformator
Ckp: erste Kapazität, insbesondere parallel angeordnete Kompensationskapazität
Cks: zweite Kapazität, insbesondere seriell angeordnete Kompensationskapazität
C0: Kondensator, insbesondere Glättungskondensator
Lk3: dritte Induktivität
Ck3: dritte Kapazität
Lk5: fünfte Induktivität
Ck5: fünfte Kapazität
Tr: transformatorische Kopplung
1: induktive Kopplung
2: Gleichrichter
3: Verbraucher, insbesondere Last
4: Filter, insbesondere Oberschwingungsfilter

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

WO 2013 / 005 375 A1 [0003]
DE 112016006342 T5 [0004]

Claims

Anlage mit Mobilteil, wobei in der Anlage, insbesondere am Boden der Anlage oder entlang einer Schiene der Anlage, ein Primärleitersystem angeordnet ist, wobei das Mobilteil, insbesondere wobei das auf einem oder dem Boden der Anlage oder entlang einer oder der Schiene der Anlage verfahrbares Mobilteil, eine Sekundärwicklung aufweist, wobei die Sekundärwicklung induktiv an das Primärleitersystem gekoppelt ist, insbesondere zur Übertragung elektrischer Leistung vom Primärleitersystem an die Sekundärwicklung, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Sekundärwicklung ein Gleichrichter gespeist wird, aus dessen gleichstromseitigem Anschluss, insbesondere über eine Drosselinduktivität, ein Glättungskondensator und ein zum Glättungskondensator parallel zugeschalteter Verbraucher speisbar ist und/oder gespeist wird, wobei am wechselstromseitigen Anschluss des Gleichrichters ein Filter angeordnet ist, wobei das Filter zumindest einen ersten Reihenschwingkreis aufweist, insbesondere also das Filter eine auf einer Kapazität und einer Induktivität gebildete Reihenschaltung aufweist.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzfrequenz des ersten Reihenschwingkreises ein erstes ganzzahliges, insbesondere ungeradzahliges, Vielfaches, insbesondere eine Oberschwingung und/oder eine Harmonische, der Grundfrequenz eines in das Primärleitersystem eingeprägten Wechselstromes ist.
Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter einen zweiten Reihenschwingkreis aufweist, welcher zum ersten Reihenschwingkreis parallel geschaltet ist.
Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzfrequenz des zweiten Reihenschwingkreises ein zweites ganzzahliges, insbesondere ungeradzahliges, Vielfaches, insbesondere eine Oberschwingung und/oder eine Harmonische, der Grundfrequenz eines in das Primärleitersystem eingeprägten Wechselstromes ist.
Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzfrequenz des ersten Reihenschwingkreises das Dreifache und die Resonanzfrequenz des zweiten Reihenschwingkreises das Fünffache der Grundfrequenz eines in das Primärleitersystem eingeprägten Wechselstromes ist.
Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärwicklung eine erste Kapazität Ckp parallelgeschaltet ist, insbesondere wobei die Resonanzfrequenz des aus der ersten Kapazität Ckp und einer Induktivität der Sekundärwicklung, insbesondere der sekundärseitig konzentrierten Streuinduktivität Lh, gebildeten Parallelschwingkreises der Grundfrequenz des in das Primärleitersystem eingeprägten Wechselstromes gleicht.
Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Sekundärwicklung induzierte Spannung den wechselstromseitigen Anschluss des Gleichrichters über eine zweite Kapazität Cks speist.
Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter mittels eines steuerbaren Schalters, insbesondere Halbleiterschalters, zuschaltbar oder abtrennbar ist, insbesondere vom wechselstromseitigen Anschluss des Gleichrichters abtrennbar oder zuschaltbar ist.
Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Signalelektronik derart geeignet ausgebildet ist, dass die vom Verbraucher entnommene, insbesondere also aufgenommene, Leistung bestimmt wird und der Schalter derart angesteuert wird, dass mittels des von der Signalelektronik angesteuerten Schalters das Filter abgetrennt wird, wenn die Leistung einen Schwellwert überschreitet, und das Filter zugeschaltet wird, wenn die Leistung den Schwellwert unterschreitet.
Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Signalelektronik derart geeignet ausgebildet ist, dass die vom Verbraucher entnommene, insbesondere also aufgenommene, Leistung bestimmt wird und der Schalter derart angesteuert wird, dass mittels des von der Signalelektronik angesteuerten Schalters das Filter abgetrennt wird, wenn die Leistung einen ersten Schwellwert überschreitet, und das Filter zugeschaltet wird, wenn die Leistung einen zweiten Schwellwert unterschreitet, wobei der zweite Schwellwert kleiner ist als der erste Schwellwert, insbesondere wobei die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellwert betragsmäßig größer ist als ein Zehntel des aus dem ersten und zweiten Schwellwert gebildeten Mittelwerts, insbesondere als ein Zehntel der halben Summe aus dem ersten und zweiten Schwellwert.
Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der steuerbare Schalter pulsweitenmoduliert betreibbar ist, wobei die das pulsweitenmodulierte Ansteuersignal erzeugende Signalelektronik des Mobilteils derart geeignet ausgebildet ist, dass das Pulsweitenmodulationsverhältnis eine monotone, insbesondere eine streng monotone, Funktion der vom Verbraucher entnommenen Leistung ist.
Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zur Erfassung der am Verbraucher und/oder am Glättungskondensator anliegenden Spannung und ein Mittel zur Erfassung des durch den Verbraucher fließenden Stroms mit der Signalelektronik verbunden sind, wobei die Signalelektronik derart geeignet ausgebildet ist, die Signalelektronik die vom Verbraucher entnommene Leistung bestimmt und davon abhängig ein Pulsweitenmodulationsverhältnis für das pulsweitenmodulierte Ansteuersignal des steuerbaren Schalters bestimmt.
Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reihenschaltung aus einer zweiten Kapazität Cks und aus einer aus der Sekundärwicklung und einer ersten Kapazität Ckp gebildeten Parallelschaltung gebildet ist, wobei die Reihenschaltung parallel geschaltet ist mit dem Filter und dem wechselstromseitigen Anschluss des Gleichrichters, insbesondere wobei das Quadrat der mit dem Doppelten der Zahl Pi multiplizierten Grundfrequenz des in das Primärleitersystem eingeprägten Wechselstroms dem Kehrwert des Produktes aus der sekundärseitig konzentrierten Streuinduktivität Lh und der aus der ersten Kapazität Ckp und der zweiten Kapazität Cks gebildeten Summe gleicht.
Verfahren zum Betreiben einer Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter mittels eines pulsweitenmoduliert betriebenen Schalters zugeschaltet und/oder abgetrennt wird, wobei das Pulsweitenmodulationsverhältnis insbesondere monoton, insbesondere streng monoton, von der vom Verbraucher entnommene Leistung abhängt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wobei das Pulsweitenmodulationsverhältnis einer Arcustangensfunktion entsprechend von der vom Verbraucher entnommene Leistung abhängt.