DE102022000172A1 - circuit unit and drive unit - Google Patents

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Jürgen Böckle
Klaus Schwesinger
Rainer Schilling
Michael Kutz
Matthias Schneider
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SEW Eurodrive GmbH and Co KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungseinheit (10) zur Versorgung eines dreiphasigen Elektromotors (50), umfassend einen Wechselrichter (20), welcher eingangsseitig an einen Gleichstromkreis anschließbar ist, und welcher ausgangsseitig an einen ersten Phasenleiter (51), einen zweiten Phasenleiter (52) und einen dritten Phasenleiter (53) zum Anschluss des dreiphasigen Elektromotors (50) angeschlossen ist, wobei die Schaltungseinheit (10) einen ersten Schalter (S1) zur Verbindung des ersten Phasenleiters (51) mit einem Sternpunkt (55), einen zweiten Schalter (S2) zur Verbindung des zweiten Phasenleiters (52) mit dem Sternpunkt (55) und einen dritten Schalter (S3) zur Verbindung des dritten Phasenleiters (53) mit dem Sternpunkt (55) aufweist, wobei die Schalter (S1, S2, S3) als selbstleitende Feldeffekttransistoren ausgeführt sind. Die Erfindung betrifft auch eine Antriebseinheit, insbesondere für ein fahrerloses Transportfahrzeug, umfassend mindestens eine erfindungsgemäße Schaltungseinheit (10) und mindestens einen dreiphasigen Elektromotor (50), welcher an den ersten Phasenleiter (51), an den zweiten Phasenleiter (52) und an den dritten Phasenleiter (53) der mindestens einen Schaltungseinheit (10) angeschlossen ist.The invention relates to a circuit unit (10) for supplying a three-phase electric motor (50), comprising an inverter (20) which can be connected to a DC circuit on the input side and which can be connected on the output side to a first phase conductor (51), a second phase conductor (52) and a third phase conductor (53) for connecting the three-phase electric motor (50), the circuit unit (10) having a first switch (S1) for connecting the first phase conductor (51) to a star point (55), a second switch (S2) for connecting the second phase conductor (52) to the neutral point (55) and a third switch (S3) for connecting the third phase conductor (53) to the neutral point (55), the switches (S1, S2, S3) being self-conducting field effect transistors are executed. The invention also relates to a drive unit, in particular for a driverless transport vehicle, comprising at least one circuit unit (10) according to the invention and at least one three-phase electric motor (50) which is connected to the first phase conductor (51), to the second phase conductor (52) and to the third Phase conductor (53) is connected to the at least one circuit unit (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungseinheit zur Versorgung eines dreiphasigen Elektromotors, umfassend einen Wechselrichter, welcher eingangsseitig an einen Gleichstromkreis anschließbar ist, und welcher ausgangsseitig an einen ersten Phasenleiter, einen zweiten Phasenleiter und einen dritten Phasenleiter zum Anschluss des dreiphasigen Elektromotors angeschlossen ist. Die Erfindung betrifft auch eine Antriebseinheit, insbesondere für ein fahrerloses Transportfahrzeug, welche mindestens eine erfindungsgemäße Schaltungseinheit umfasst.The invention relates to a circuit unit for supplying a three-phase electric motor, comprising an inverter which can be connected to a DC circuit on the input side and which is connected on the output side to a first phase conductor, a second phase conductor and a third phase conductor for connecting the three-phase electric motor. The invention also relates to a drive unit, in particular for a driverless transport vehicle, which comprises at least one circuit unit according to the invention.

Aus der DE 10 2018 005 575 A1 ist ein Antrieb bekannt, welcher einen Synchronmotor und einen Umrichter aufweist. Aus dem wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters sind die Motorphasen des Synchronmotors versorgbar. Mittels eines steuerbaren Schalters ist die dreiphasige Motorspannung des Synchronmotors über jeweilige erste Widerstände einem Sternpunkt zuführbar.From the DE 10 2018 005 575 A1 a drive is known which has a synchronous motor and a converter. The motor phases of the synchronous motor can be supplied from the AC voltage-side connection of the inverter. The three-phase motor voltage of the synchronous motor can be fed to a neutral point via respective first resistors by means of a controllable switch.

Aus der DE 10 2012 012 048 A1 ist eine mehrphasige Wechselrichterbrücke bekannt, welche eine Kombination von selbstleitenden Leistungstransistoren und selbstsperrenden Leistungstransistoren umfasst. Mittels der selbstleitenden Leistungstransistoren ist dabei ein Ausgangskurzschluss zwischen mindestens zwei Phasen der Wechselrichterbrücke erzeugbar.From the DE 10 2012 012 048 A1 a multi-phase inverter bridge is known which comprises a combination of normally-on power transistors and normally-off power transistors. An output short circuit can be generated between at least two phases of the inverter bridge by means of the self-conducting power transistors.

Aus der US 2015/0263650 A1 ist ein System bekannt, welches einen dreiphasigen Elektromotor aufweist, der mit einem Wechselrichter verbunden ist. Die Phasen des Elektromotors sind mittels eine Schalters kurzschließbar.From the U.S. 2015/0263650 A1 a system is known which has a three-phase electric motor which is connected to an inverter. The phases of the electric motor can be short-circuited using a switch.

Aus der EP 3 272 002 B1 ist ein Robotersystem mit einer Motoranordnung zum Antreiben einer Gelenkverbindung bekannt. Die Motoranordnung umfasst einen dreiphasigen Motor und eine Ansteuerschaltung.From the EP 3 272 002 B1 a robotic system having a motor assembly for driving an articulated joint is known. The motor assembly includes a three-phase motor and a drive circuit.

Aus der DE 10 2012 012 047 A1 ist eine technische Anlage bekannt, die einen dreiphasigen Elektromotor aufweist. Die Phasen des Elektromotors sind mittels mehrerer Schaltkontakte kurzschließbar.From the DE 10 2012 012 047 A1 a technical system is known which has a three-phase electric motor. The phases of the electric motor can be short-circuited using several switching contacts.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungseinheit zur Versorgung eines dreiphasigen Elektromotors sowie eine Antriebseinheit der eingangs genannten Art weiterzubilden.The invention is based on the object of further developing a circuit unit for supplying a three-phase electric motor and a drive unit of the type mentioned at the outset.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltungseinheit zur Versorgung eines dreiphasigen Elektromotors mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Aufgabe wird auch durch eine Antriebseinheit mit den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen gelöst.The object is achieved according to the invention by a circuit unit for supplying a three-phase electric motor with the features specified in claim 1. Advantageous refinements and developments are the subject of the dependent claims. The object is also achieved by a drive unit having the features specified in claim 11.

Eine erfindungsgemäße Schaltungseinheit zur Versorgung eines dreiphasigen Elektromotors umfasst einen Wechselrichter, welcher eingangsseitig an einen Gleichstromkreis anschließbar ist, und welcher ausgangsseitig an einen ersten Phasenleiter, einen zweiten Phasenleiter und einen dritten Phasenleiter zum Anschluss des dreiphasigen Elektromotors angeschlossen ist. Die Schaltungseinheit weist dabei einen ersten Schalter zur Verbindung des ersten Phasenleiters mit einem Sternpunkt, einen zweiten Schalter zur Verbindung des zweiten Phasenleiters mit dem Sternpunkt und einen dritten Schalter zur Verbindung des dritten Phasenleiters mit dem Sternpunkt auf. Dabei sind die Schalter als selbstleitende Feldeffekttransistoren ausgeführt.A circuit unit according to the invention for supplying a three-phase electric motor includes an inverter which can be connected to a DC circuit on the input side and which is connected on the output side to a first phase conductor, a second phase conductor and a third phase conductor for connecting the three-phase electric motor. The circuit unit has a first switch for connecting the first phase conductor to a neutral point, a second switch for connecting the second phase conductor to the neutral point and a third switch for connecting the third phase conductor to the neutral point. The switches are designed as self-conducting field effect transistors.

Im Betrieb der Schaltungseinheit und des Elektromotors wird eine Steuerspannung an die Steuereingänge der Schalter angelegt. Dadurch sind die Schalter elektrisch hochohmig. Bei Abwesenheit der Steuerspannung an den Steuereingängen werden die Schalter elektrisch leitend und bilden somit jeweils ein Kurzschluss zwischen einem der Phasenleiter und dem Sternpunkt. Bei Ausfall der Steuerspannung wird der Elektromotor somit automatisch kurzgeschlossen und dadurch abgebremst. Bei Ausfall der Steuerspannung, insbesondere bei einem Netzausfall, kommt der Elektromotor somit automatisch zum Stillstand.During operation of the switching unit and the electric motor, a control voltage is applied to the control inputs of the switches. As a result, the switches are electrically high-impedance. In the absence of the control voltage at the control inputs, the switches become electrically conductive and thus each form a short circuit between one of the phase conductors and the neutral point. If the control voltage fails, the electric motor is automatically short-circuited and thus braked. If the control voltage fails, especially if there is a power failure, the electric motor will automatically come to a standstill.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Wechselrichter ein negatives Terminal zum Anschluss an einen negativen Pol des Gleichstromkreises und ein positives Terminal zum Anschluss an einen positiven Pol des Gleichstromkreises auf. Der besagte Gleichstromkreis ist beispielsweise ein Zwischenkreis eines Umrichters. Die Schaltungseinheit ist somit vorteilhaft in einem Umrichter einsetzbar, welcher auch einen Gleichrichter zur Gleichrichtung einer einphasigen oder dreiphasigen Netzspannung umfasst.According to an advantageous embodiment of the invention, the inverter has a negative terminal for connection to a negative pole of the DC circuit and a positive terminal for connection to a positive pole of the DC circuit. Said DC circuit is, for example, an intermediate circuit of a converter. The circuit unit can thus be used advantageously in a converter which also includes a rectifier for rectifying a single-phase or three-phase mains voltage.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Sternpunkt dabei mit dem negativen Terminal des Wechselrichters verbunden.According to an advantageous development of the invention, the star point is connected to the negative terminal of the inverter.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Sternpunkt mit dem positiven Terminal des Wechselrichters verbunden.According to another advantageous development of the invention, the star point is connected to the positive terminal of the inverter.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Sternpunkt isoliert, also weder mit dem negativen Terminal noch mit dem positiven Terminal des Wechselrichters verbunden.According to another advantageous development of the invention, the star point is isolated, ie connected neither to the negative terminal nor to the positive terminal of the inverter.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Wechselrichter einen ersten Schalttransistor zur Verbindung des positiven Terminals mit dem ersten Phasenleiter, einen zweiten Schalttransistor zur Verbindung des positiven Terminals mit dem zweiten Phasenleiter, einen dritten Schalttransistor zur Verbindung des positiven Terminals mit dem dritten Phasenleiter, einen vierten Schalttransistor zur Verbindung des negativen Terminals mit dem ersten Phasenleiter, einen fünften Schalttransistor zur Verbindung des negativen Terminals mit dem zweiten Phasenleiter und einen sechsten Schalttransistor zur Verbindung des negativen Terminals mit dem dritten Phasenleiter auf.According to a preferred embodiment of the invention, the inverter has a first switching transistor for connecting the positive terminal to the first phase conductor, a second switching transistor for connecting the positive terminal to the second phase conductor, a third switching transistor for connecting the positive terminal to the third phase conductor, a fourth switching transistor for connecting the negative terminal to the first phase conductor, a fifth switching transistor for connecting the negative terminal to the second phase conductor and a sixth switching transistor for connecting the negative terminal to the third phase conductor.

Im Betrieb der Schaltungseinheit und des Elektromotors werden an die Steuereingänge der Schalttransistoren hochfrequente Steuerspannungen angelegt. Dadurch sind die Schalter abwechselnd elektrisch hochohmig und elektrisch leitend. Bei Abwesenheit der Steuerspannungen an den Steuereingängen werden die Schalttransistoren elektrisch hochohmig. Zum Abbremsen des Elektromotors werden die Steuerspannungen von den Steuereingängen der Schalttransistoren und von den Steuereingängen der Schalter abgeschaltet. Der Elektromotor wird dadurch automatisch kurzgeschlossen und somit abgebremst. Zwischen dem positiven Terminal und dem negativen Terminal entsteht dabei kein Kurzschluss.During operation of the circuit unit and the electric motor, high-frequency control voltages are applied to the control inputs of the switching transistors. As a result, the switches are alternately electrically high-impedance and electrically conductive. In the absence of the control voltages at the control inputs, the switching transistors become electrically highly resistive. To brake the electric motor, the control voltages are switched off from the control inputs of the switching transistors and from the control inputs of the switches. The electric motor is thereby automatically short-circuited and thus slowed down. There is no short circuit between the positive terminal and the negative terminal.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens einer der Schalter als Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor ausgeführt. Vorzugsweise sind dabei alle Schalter als Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor ausgeführt.According to an advantageous embodiment of the invention, at least one of the switches is designed as a metal-oxide-semiconductor field-effect transistor. In this case, all switches are preferably designed as metal-oxide-semiconductor field-effect transistors.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens einer der Schalter als Sperrschicht-Feldeffekttransistor ausgeführt. Vorzugsweise sind dabei alle Schalter als Sperrschicht-Feldeffekttransistor ausgeführt.According to an advantageous embodiment of the invention, at least one of the switches is designed as a junction field effect transistor. In this case, all switches are preferably designed as junction field effect transistors.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens einer der Schalter als Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistor ausgeführt. Vorzugsweise sind dabei alle Schalter als Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistor ausgeführt.According to an advantageous embodiment of the invention, at least one of the switches is designed as a metal-semiconductor field-effect transistor. In this case, all switches are preferably designed as metal-semiconductor field-effect transistors.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist seriell zu den Schaltern jeweils ein Schaltelement geschaltet, welches eine Parallelschaltung aus einer Sicherung und einem Bremswiderstand aufweist. Bei einem Kurzschluss zwischen den Phasenleitern und dem Sternpunkt fließt ein Kurzschlussstrom mit einer verhältnismäßig hohen Stromstärke durch die Schalter und die Sicherungen. Wenn die Stromstärke einen vorgegebenen Höchstwert überschreitet, so lösen die Sicherungen der Schaltelemente aus. Der Strom fließt daraufhin durch die Schalter und durch die parallel zu den Sicherungen geschalteten Bremswiderstände. Dadurch wird die Stromstärke verringert. Somit werden die Schalter vor zu hohen Kurzschlussströmen geschützt.According to an advantageous development of the invention, a switching element is connected in series with the switches in each case, which has a parallel connection of a fuse and a braking resistor. In the event of a short-circuit between the phase conductors and the neutral point, a short-circuit current with a relatively high amperage flows through the switches and the fuses. If the current exceeds a specified maximum value, the fuses in the switching elements will trip. The current then flows through the switches and through the braking resistors connected in parallel with the fuses. This reduces the current strength. This protects the switches from excessive short-circuit currents.

Eine erfindungsgemäße Antriebseinheit, insbesondere für ein fahrerloses Transportfahrzeug, umfasst mindestens eine erfindungsgemäße Schaltungseinheit und mindestens einen dreiphasigen Elektromotor, welcher an den ersten Phasenleiter, an den zweiten Phasenleiter und an den dritten Phasenleiter der mindestens einen Schaltungseinheit angeschlossen ist. Das fahrerlose Transportfahrzeug umfasst vorzugsweise auch einen elektrischen Energiespeicher, welcher an den Gleichstromkreis angeschlossen ist, an welchen der Wechselrichter der Schaltungseinheit eingangsseitig angeschlossen ist.A drive unit according to the invention, in particular for a driverless transport vehicle, comprises at least one circuit unit according to the invention and at least one three-phase electric motor which is connected to the first phase conductor, the second phase conductor and the third phase conductor of the at least one circuit unit. The driverless transport vehicle preferably also includes an electrical energy store which is connected to the DC circuit to which the inverter of the circuit unit is connected on the input side.

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.The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the person skilled in the art, there are further meaningful combinations of claims and/or individual claim features and/or features of the description and/or the figures, in particular from the task and/or the task arising from comparison with the prior art.

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Abbildungen stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. Es zeigen:

  • 1: eine schematische Darstellung einer Antriebseinheit für ein fahrerloses Transportfahrzeug mit einer Schaltungseinheit gemäß einer ersten Ausführungsform und
  • 2: eine schematische Darstellung einer Antriebseinheit für ein fahrerloses Transportfahrzeug mit einer Schaltungseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform.
The invention will now be explained in more detail with reference to figures. The invention is not limited to the exemplary embodiments shown in the figures. The figures represent the subject matter of the invention only schematically. It shows:
  • 1 : a schematic representation of a drive unit for a driverless transport vehicle with a circuit unit according to a first embodiment and
  • 2 1: a schematic representation of a drive unit for a driverless transport vehicle with a circuit unit according to a second embodiment.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinheit für ein fahrerloses Transportfahrzeug mit einer Schaltungseinheit 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Antriebseinheit umfasst neben der besagten Schaltungseinheit 10 einen dreiphasigen Elektromotor 50, welcher beispielsweise als Synchronmotor ausgeführt ist. 1 shows a schematic representation of a drive unit for a driverless transport vehicle with a circuit unit 10 according to a first embodiment. In addition to said switching unit 10, the drive unit includes a three-phase electric motor 50, which is designed, for example, as a synchronous motor.

Die Schaltungseinheit 10 dient zur Versorgung des dreiphasigen Elektromotors 50 und umfasst einen Wechselrichter 20, einen ersten Phasenleiter 51, einen zweiten Phasenleiter 52 und einen dritten Phasenleiter 53. Der Wechselrichter 20 ist dabei ausgangsseitig an den ersten Phasenleiter 51, den zweiten Phasenleiter 52 und den dritten Phasenleiter 53 angeschlossen. Der Elektromotor 50 ist ebenfalls an den ersten Phasenleiter 51, an den zweiten Phasenleiter 52 und an den dritten Phasenleiter 53 der Schaltungseinheit 10 angeschlossen.The circuit unit 10 is used to supply the three-phase electric motor 50 and includes an inverter 20, a first phase conductor 51, a second phase conductor 52 and a third phase conductor 53. The inverter 20 is connected to the first phase conductor 51, the second phase conductor 52 and the third phase conductor 53 on the output side. The electric motor 50 is also connected to the first phase conductor 51, to the second phase conductor 52 and to the third phase conductor 53 of the circuit unit 10.

Der Wechselrichter 20 ist eingangsseitig an einen Gleichstromkreis angeschlossen. Dazu weist der Wechselrichter 20 ein negatives Terminal 27 zum Anschluss an einen negativen Pol des Gleichstromkreises und ein positives Terminal 28 zum Anschluss an einen positiven Pol des Gleichstromkreises auf. Der besagte Gleichstromkreis ist beispielsweise ein Zwischenkreis eines Umrichters und weist einen Zwischenkreiskondensator auf, welcher zwischen dem negativen Terminal 27 und dem positiven Terminal 28 angeschlossen ist.The inverter 20 is connected to a DC circuit on the input side. For this purpose, the inverter 20 has a negative terminal 27 for connection to a negative pole of the DC circuit and a positive terminal 28 for connection to a positive pole of the DC circuit. Said DC circuit is, for example, an intermediate circuit of a converter and has an intermediate circuit capacitor which is connected between the negative terminal 27 and the positive terminal 28 .

Der Wechselrichter 20 weist einen ersten Schalttransistor 21 zur Verbindung des positiven Terminals 22 mit dem ersten Phasenleiter 51, einen zweiten Schalttransistor 22 zur Verbindung des positiven Terminals 22 mit dem zweiten Phasenleiter 52, einen dritten Schalttransistor 23 zur Verbindung des positiven Terminals 22 mit dem dritten Phasenleiter 53, einen vierten Schalttransistor 24 zur Verbindung des negativen Terminals 21 mit dem ersten Phasenleiter 51, einen fünften Schalttransistor 25 zur Verbindung des negativen Terminals 21 mit dem zweiten Phasenleiter 52 und einen sechsten Schalttransistor 26 zur Verbindung des negativen Terminals 21 mit dem dritten Phasenleiter 53 auf. Die Schalttransistoren 21, 22, 23, 24, 25, 26 sind beispielsweise als selbstsperrende Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren ausgeführt.The inverter 20 has a first switching transistor 21 for connecting the positive terminal 22 to the first phase conductor 51, a second switching transistor 22 for connecting the positive terminal 22 to the second phase conductor 52, a third switching transistor 23 for connecting the positive terminal 22 to the third phase conductor 53, a fourth switching transistor 24 for connecting the negative terminal 21 to the first phase conductor 51, a fifth switching transistor 25 for connecting the negative terminal 21 to the second phase conductor 52, and a sixth switching transistor 26 for connecting the negative terminal 21 to the third phase conductor 53 . The switching transistors 21, 22, 23, 24, 25, 26 are designed, for example, as normally-off metal-oxide-semiconductor field-effect transistors.

Die Schalttransistoren 21, 22, 23, 24, 25, 26 weisen jeweils einen Steuereingang 40 auf, welcher mit einem GATE-Anschluss des jeweiligen Schalttransistors 21, 22, 23, 24, 25, 26 verbunden ist. Durch Anlegen einer Steuerspannung an den jeweiligen Steuereingang 40 wird der entsprechende Schalttransistor 21, 22, 23, 24, 25, 26 elektrisch leitend. Bei Abwesenheit einer Steuerspannung an dem jeweiligen Steuereingang 40 ist der entsprechende Schalttransistor 21, 22, 23, 24, 25, 26 elektrisch hochohmig.The switching transistors 21, 22, 23, 24, 25, 26 each have a control input 40 which is connected to a GATE connection of the respective switching transistor 21, 22, 23, 24, 25, 26. By applying a control voltage to the respective control input 40, the corresponding switching transistor 21, 22, 23, 24, 25, 26 becomes electrically conductive. In the absence of a control voltage at the respective control input 40, the corresponding switching transistor 21, 22, 23, 24, 25, 26 has a high electrical resistance.

Die Schaltungseinheit 10 weist ferner einen ersten Schalter S1 zur Verbindung des ersten Phasenleiters 51 mit einem Sternpunkt 55, einen zweiten Schalter S2 zur Verbindung des zweiten Phasenleiters 52 mit dem Sternpunkt 55 und einen dritten Schalter S3 zur Verbindung des dritten Phasenleiters 53 mit dem Sternpunkt 55 auf. Die besagten Schalter S1, S2, S3 sind dabei als selbstleitende Feldeffekttransistoren ausgeführt.Circuit unit 10 also has a first switch S1 for connecting first phase conductor 51 to a neutral point 55, a second switch S2 for connecting second phase conductor 52 to neutral point 55, and a third switch S3 for connecting third phase conductor 53 to neutral point 55 . Said switches S1, S2, S3 are designed as self-conducting field effect transistors.

Die Schalter S1, S2, S3 sind beispielsweise als Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor also als MOSFET, ausgeführt. Die Schalter S1, S2, S3 sind beispielsweise als Sperrschicht-Feldeffekttransistor, also als SFET oder als JFET, ausgeführt. Die Schalter S1, S2, S3 sind beispielsweise als Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistoren, also als MESFET, ausgeführt. Vorzugsweise sind alle Schalter S1, S2, S3 gleichartig ausgeführt.The switches S1, S2, S3 are designed, for example, as metal-oxide-semiconductor field effect transistors, ie as MOSFETs. The switches S1, S2, S3 are designed, for example, as a junction field effect transistor, ie as an SFET or as a JFET. The switches S1, S2, S3 are designed, for example, as metal-semiconductor field-effect transistors, ie as MESFETs. All switches S1, S2, S3 are preferably designed in the same way.

Die Schalter S1, S2, S3 weisen jeweils einen Steuereingang 40 auf, welcher mit einem GATE-Anschluss des jeweiligen Schalters S1, S2, S3 verbunden ist. Durch Anlegen einer Steuerspannung an den jeweiligen Steuereingang 40 wird der entsprechende Schalter S1, S2, S3 elektrisch hochohmig. Bei Abwesenheit einer Steuerspannung an dem jeweiligen Steuereingang 40 ist der entsprechende Schalter S1, S2, S3 elektrisch leitend und bildet somit ein Kurzschluss zwischen einem der Phasenleiter 51, 52, 53 und dem Sternpunkt 55.The switches S1, S2, S3 each have a control input 40 which is connected to a GATE connection of the respective switch S1, S2, S3. By applying a control voltage to the respective control input 40, the corresponding switch S1, S2, S3 becomes electrically high-impedance. In the absence of a control voltage at the respective control input 40, the corresponding switch S1, S2, S3 is electrically conductive and thus forms a short circuit between one of the phase conductors 51, 52, 53 and the neutral point 55.

Der Sternpunkt 55 ist vorliegend isoliert. Insbesondere weist der Sternpunkt 55 also keine unmittelbare elektrische Verbindung zu dem negativen Terminal 27 oder zu dem positiven Terminal 28 auf.The star point 55 is isolated in the present case. In particular, the star point 55 therefore has no direct electrical connection to the negative terminal 27 or to the positive terminal 28 .

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinheit für ein fahrerloses Transportfahrzeug mit einer Schaltungseinheit 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Antriebseinheit umfasst neben der besagten Schaltungseinheit 10 einen dreiphasigen Elektromotor 50, welcher beispielsweise als Synchronmotor ausgeführt ist. 2 shows a schematic representation of a drive unit for a driverless transport vehicle with a circuit unit 10 according to a second embodiment. In addition to said switching unit 10, the drive unit includes a three-phase electric motor 50, which is designed, for example, as a synchronous motor.

Die Schaltungseinheit 10 gemäß der zweiten Ausführungsform ist weitgehend gleich der in 1 dargestellten Schaltungseinheit 10 gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildet. Abweichend von der Schaltungseinheit 10 gemäß der ersten Ausführungsform ist bei der hier dargestellten Schaltungseinheit 10 gemäß der zweiten Ausführungsform der Sternpunkt 55 mit dem negativen Terminal 27 des Wechselrichters 20 verbunden.The circuit unit 10 according to the second embodiment is largely the same as that in FIG 1 shown circuit unit 10 formed according to the first embodiment. Deviating from the circuit unit 10 according to the first embodiment, the star point 55 is connected to the negative terminal 27 of the inverter 20 in the circuit unit 10 shown here according to the second embodiment.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Schaltungseinheitcircuit unit
2020
Wechselrichterinverter
2121
erster Schalttransistorfirst switching transistor
2222
zweiter Schalttransistorsecond switching transistor
2323
dritter Schalttransistorthird switching transistor
2424
vierter Schalttransistorfourth switching transistor
2525
fünfter Schalttransistorfifth switching transistor
2626
sechster Schalttransistorsixth switching transistor
2727
negatives Terminalnegative terminal
2828
positives Terminalpositive terminal
4040
Steuereingangcontrol input
5050
Elektromotorelectric motor
5151
erster Phasenleiterfirst phase conductor
5252
zweiter Phasenleitersecond phase conductor
5353
dritter Phasenleiterthird phase conductor
5555
Sternpunktstar point
S1S1
erster Schalterfirst switch
S2S2
zweiter Schaltersecond switch
S3S3
dritter Schalterthird switch

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102018005575 A1 [0002]DE 102018005575 A1 [0002]
  • DE 102012012048 A1 [0003]DE 102012012048 A1 [0003]
  • US 2015/0263650 A1 [0004]US 2015/0263650 A1 [0004]
  • EP 3272002 B1 [0005]EP 3272002 B1 [0005]
  • DE 102012012047 A1 [0006]DE 102012012047 A1 [0006]

Claims (11)

Schaltungseinheit (10) zur Versorgung eines dreiphasigen Elektromotors (50), umfassend einen Wechselrichter (20), welcher eingangsseitig an einen Gleichstromkreis anschließbar ist, und welcher ausgangsseitig an einen ersten Phasenleiter (51), einen zweiten Phasenleiter (52) und einen dritten Phasenleiter (53) zum Anschluss des dreiphasigen Elektromotors (50) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungseinheit (10) einen ersten Schalter (S1) zur Verbindung des ersten Phasenleiters (51) mit einem Sternpunkt (55), einen zweiten Schalter (S2) zur Verbindung des zweiten Phasenleiters (52) mit dem Sternpunkt (55) und einen dritten Schalter (S3) zur Verbindung des dritten Phasenleiters (53) mit dem Sternpunkt (55) aufweist, wobei die Schalter (S1, S2, S3) als selbstleitende Feldeffekttransistoren ausgeführt sind. Circuit unit (10) for supplying a three-phase electric motor (50), comprising an inverter (20) which can be connected to a DC circuit on the input side and which on the output side can be connected to a first phase conductor (51), a second phase conductor (52) and a third phase conductor ( 53) for connecting the three-phase electric motor (50), characterized in that the circuit unit (10) has a first switch (S1) for connecting the first phase conductor (51) to a star point (55), a second switch (S2) for connection of the second phase conductor (52) to the neutral point (55) and a third switch (S3) for connecting the third phase conductor (53) to the neutral point (55), the switches (S1, S2, S3) being designed as self-conducting field effect transistors are. Schaltungseinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (20) ein negatives Terminal (27) zum Anschluss an einen negativen Pol des Gleichstromkreises und ein positives Terminal (28) zum Anschluss an einen positiven Pol des Gleichstromkreises aufweist.Circuit unit (10) after claim 1 , characterized in that the inverter (20) has a negative terminal (27) for connection to a negative pole of the direct current circuit and a positive terminal (28) for connection to a positive pole of the direct current circuit. Schaltungseinheit (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sternpunkt (55) mit dem negativen Terminal (27) des Wechselrichters (20) verbunden ist.Circuit unit (10) after claim 2 , characterized in that the neutral point (55) is connected to the negative terminal (27) of the inverter (20). Schaltungseinheit (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sternpunkt (55) mit dem positiven Terminal (28) des Wechselrichters (20) verbunden ist.Circuit unit (10) after claim 2 , characterized in that the neutral point (55) is connected to the positive terminal (28) of the inverter (20). Schaltungseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sternpunkt (55) isoliert ist.Circuit unit (10) according to one of Claims 1 until 2 , characterized in that the star point (55) is isolated. Schaltungseinheit (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (20) einen ersten Schalttransistor (21) zur Verbindung des positiven Terminals (22) mit dem ersten Phasenleiter (51), einen zweiten Schalttransistor (22) zur Verbindung des positiven Terminals (22) mit dem zweiten Phasenleiter (52), einen dritten Schalttransistor (23) zur Verbindung des positiven Terminals (22) mit dem dritten Phasenleiter (53), einen vierten Schalttransistor (24) zur Verbindung des negativen Terminals (21) mit dem ersten Phasenleiter (51), einen fünften Schalttransistor (25) zur Verbindung des negativen Terminals (21) mit dem zweiten Phasenleiter (52) und einen sechsten Schalttransistor (26) zur Verbindung des negativen Terminals (21) mit dem dritten Phasenleiter (53) aufweist.Circuit unit (10) according to one of claims 2 until 5 , characterized in that the inverter (20) has a first switching transistor (21) for connecting the positive terminal (22) to the first phase conductor (51), a second switching transistor (22) for connecting the positive terminal (22) to the second phase conductor (52), a third switching transistor (23) for connecting the positive terminal (22) to the third phase conductor (53), a fourth switching transistor (24) for connecting the negative terminal (21) to the first phase conductor (51), a fifth switching transistor (25) for connecting the negative terminal (21) to the second phase conductor (52) and a sixth switching transistor (26) for connecting the negative terminal (21) to the third phase conductor (53). Schaltungseinheit (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Schalter (S1, S2, S3) als Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor ausgeführt ist.Circuit unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the switches (S1, S2, S3) is designed as a metal-oxide-semiconductor field-effect transistor. Schaltungseinheit (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Schalter (S1, S2, S3) als Sperrschicht-Feldeffekttransistor ausgeführt ist.Circuit unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the switches (S1, S2, S3) is designed as a junction field effect transistor. Schaltungseinheit (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Schalter (S1, S2, S3) als Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistor ausgeführt ist.Circuit unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the switches (S1, S2, S3) is designed as a metal-semiconductor field-effect transistor. Schaltungseinheit (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass seriell zu den Schaltern (S1, S2, S3) jeweils ein Schaltelement geschaltet ist, welches eine Parallelschaltung aus einer Sicherung und einem Bremswiderstand aufweist.Circuit unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a switching element is connected in series with each of the switches (S1, S2, S3) and has a parallel connection of a fuse and a braking resistor. Antriebseinheit, insbesondere für ein fahrerloses Transportfahrzeug, umfassend mindestens eine Schaltungseinheit (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche und mindestens einen dreiphasigen Elektromotor (50), welcher an den ersten Phasenleiter (51), an den zweiten Phasenleiter (52) und an den dritten Phasenleiter (53) der mindestens einen Schaltungseinheit (10) angeschlossen ist.Drive unit, in particular for a driverless transport vehicle, comprising at least one circuit unit (10) according to one of the preceding claims and at least one three-phase electric motor (50) which is connected to the first phase conductor (51), to the second phase conductor (52) and to the third phase conductor (53) is connected to the at least one circuit unit (10).
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