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HINTERGRUND
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Die vorliegende Anmeldung betrifft den Betrieb eines Antriebs mit variabler Frequenz, um eine Überhitzung zu vermeiden, und insbesondere, aber nicht ausschließlich, den Betrieb des Antriebs, welcher dazu eingerichtet ist, eine Überhitzung während einer Periode zu vermeiden, wenn eine aktive Kühlung der Wärmesenke nicht hergestellt ist.
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Da der Einsatz von Antrieben mit variabler Frequenz zur Steuerung elektrischer Motoren alltäglicher wird, sind weitere Verbesserungen in der Konstruktion und im Betrieb derselben erwünscht. Beispielsweise kann die Temperatur der internen Anschlussstelle einer Schaltvorrichtung eines Antriebs mit variabler Frequenz ein begrenzender Faktor für seinen Betrieb sein. In der Tat, falls die maximale Nenntemperatur der internen Anschlussstelle der Schaltvorrichtung überschritten wird, kann der Antrieb mit variabler Frequenz überhitzen und es kann zu Schäden und/oder einem Ausfall des Antriebs mit variabler Frequenz kommen. Im Gegensatz dazu kann die Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Antriebs mit variabler Frequenz verbessert werden, falls die Temperatur der internen Anschlussstelle der Schaltvorrichtung ihre maximale Nenntemperatur nicht überschreitet. Ein Antrieb mit variabler Frequenz kann eine Wärmesenke mit einer thermischen Masse oder Kapazität umfassen, welche operabel ist, um Wärme zu absorbieren, die während seines Betriebs erzeugt wird, und um die absorbierte Wärme an ein Kühlmedium zu übertragen, das die übertragene Wärme von der Wärmesenke wegleitet. Bei dieser Anordnung können die Wärmesenken und das zugehörige Kühlmedium bei der Steuerung der Temperatur der internen Anschlussstelle der Schaltvorrichtung effektiv sein. In bestimmten Fällen kann die Zufuhr des Kühlmediums zu der Wärmesenke jedoch verzögert oder unterbrochen sein. Beispielsweise kann die Zufuhr des Kühlmediums zu der Wärmesenke nach dem Start oder anfänglichen Betrieb des Antriebs mit variabler Frequenz verzögert sein. In diesen und ähnlichen Fällen kann das Fehlen des Kühlmediums dazu führen, dass die Wärmesenke ihre Funktionsfähigkeit verliert, die erforderliche Wärmeabsorption aufrechtzuerhalten, um zu vermeiden, dass die maximale Nenntemperatur der internen Anschlussstelle der Schaltvorrichtung überschritten wird.
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Aus
US 2012/0 081 064 A1 ist ein permanentmagneterregter, elektronisch kommutierter Motor bekannt, der durch einen Lüfter selbstgekühlt wird, wobei dieser Kühlstrom auch den Wechselrichter kühlt. In einer Anlaufphase ist die Motorleistung begrenzt, da der erzeugte Luftstrom aufgrund der niedrigen Drehzahl noch eine zu geringe Kühlleistung aufweist. US 2010 / 0 080 024 A1 zeigt eine B6-Wechselrichterbrücke, die aus IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) aufgebaut ist.
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DE 10 2008 052 922 A1 beschreibt Verfahren und Systeme zum Steuern eines Wechselrichters in einem Elektroantriebssystem eines Kraftfahrzeugs, wobei, wenn entweder ein angewiesenes Drehmoment oder eine angewiesene Drehzahl über einem jeweiligen Schwellenwert liegt, der Wechselrichter mit einem unstetigen, pulsbreitenmodulierten Signal gesteuert wird, um eine modulierte Spannungswellenform zum Antreiben des Elektromotors zu erzeugen.
JP 2004 -
153 976 A betrifft eine Steuerung für einen bürstenlosen Motor, bei dem bei hoher Last der Schaltverlust verringert wird, um die Wärmeerzeugung zu senken, und aus
DE 10 2011 121 832 A1 ist eine Invertervorrichtung bekannt, die konfiguriert ist, um einen Motor unter Verwendung von Pulsbreitenmodulation anzutreiben.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Zur Lösung der oben genannten Aufgabe werden ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und ein System gemäß Anspruch 10 bereitgestellt. Der Betrieb einer variablen Frequenz, welcher dazu eingerichtet ist, eine Überhitzung zu vermeiden, wird bereitgestellt. In einer Form umfasst ein Verfahren das Bereitstellen eines Antriebs mit variabler Frequenz, welcher eine Schaltvorrichtung in thermischer Kommunikation mit einer eine thermische Masse umfassenden Wärmesenke umfasst. Das Verfahren umfasst ferner das Betreiben des Antriebs in einem ersten Modus, bevor eine aktive Kühlung der Wärmesenke hergestellt ist, und in einem zweiten Modus nach dem ersten Modus. Der Betrieb des Antriebs im ersten Modus umfasst das Betreiben der Schaltvorrichtung in einem ersten Schaltfrequenzmodus, und der erste Schaltfrequenzmodus und die thermische Masse der Wärmesenke sind so gewählt, dass eine Temperatur der Schaltvorrichtung unter einem vorbestimmten Schwellenwert bereitgestellt wird, bevor eine aktive Kühlung der Wärmesenke hergestellt ist.
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In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren das Bereitstellen eines Antriebs mit variabler Frequenz, umfassend eine Schaltvorrichtung in thermischer Kommunikation mit einer Wärmesenke, die eine thermische Masse umfasst; und das Betreiben des Antriebs in einem ersten Modus, bevor eine aktive Kühlung der Wärmesenke hergestellt ist, und in einem zweiten Modus nach dem ersten Modus. Der Betrieb des Antriebs im ersten Modus umfasst das Betreiben der Schaltvorrichtung in einem ersten Schaltfrequenzmodus, und der erste Schaltfrequenzmodus und die thermische Masse der Wärmesenke sind gewählt, um eine Temperatur der Schaltvorrichtung unter einem vorbestimmten Schwellenwert bereitzustellen, bevor eine aktive Kühlung der Wärmesenke hergestellt ist.
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In einer noch weiteren Ausführungsform umfasst ein System einen Antrieb mit variabler Frequenz, umfassend eine Schaltvorrichtung in thermischer Kommunikation mit einer Wärmesenke, die eine thermische Masse umfasst. Das System umfasst auch eine Steuerung, welche dazu eingerichtet ist, den Antrieb in einem Laufmodus und einem Startmodus zu betreiben, in dem die Schaltfrequenz der Schaltvorrichtung relativ zum Laufmodus geändert ist. Zusätzlich können die Startmodusschaltfrequenz und die thermische Masse der Wärmesenke dazu eingerichtet sein, eine Temperatur der Schaltvorrichtung innerhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts zu halten, bevor eine Kühlung der Wärmesenke hergestellt ist.
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In noch einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren das Bereitstellen eines Antriebs mit variabler Frequenz, umfassend eine Schaltvorrichtung in thermischer Kommunikation mit einer Wärmesenke; das Betreiben des Antriebs in einem ersten Modus; das Bestimmen einer Kühlung der Wärmesenke; und das Betreiben des Antriebs in einem zweiten Modus als Reaktion auf das Bestimmen einer Kühlung der Wärmesenke. Der Betrieb des Antriebs im zweiten Modus umfasst eine erhöhte Frequenz der Schaltoperationen der Schaltvorrichtung relativ zum ersten Modus.
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Andere Aspekte umfassen einzigartige Verfahren, Techniken, Systeme, Vorrichtungen, Bausätze, Baugruppen, Geräte und/oder Einrichtungen in Verbindung mit der Vermeidung, eine Nenntemperatur eines Antriebs mit variabler Frequenz zu überschreiten.
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Weitere Aspekte, Ausführungsformen, Formen, Merkmale, Vorteile, Aufgaben und Vorzüge werden aus der detaillierten Beschreibung und den Figuren, welche hiermit bereitgestellt werden, offensichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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- 1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Systems, welches einen Antrieb mit variabler Frequenz umfasst.
- 2 ist eine schematische Darstellung des Antriebs mit variabler Frequenz des Systems aus 1 .
- 3 ist eine graphische Darstellung eines Ansatzes zum Betreiben des Antriebs mit variabler Frequenz des Systems aus 1 .
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG REPRÄSENTATIVER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Zu Zwecken einer Förderung eines Verständnisses der Grundsätze der Erfindung wird nun auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen Bezug genommen, und es wird eine bestimmte Ausdrucksweise verwendet, um dieselben zu beschreiben. Dies sollte nichtsdestoweniger so verstanden werden, dass dadurch keine Beschränkung des Schutzbereichs der Erfindung beabsichtigt ist, wobei derartige Veränderungen und weitere Modifikationen in der dargestellten Vorrichtung und weitere derartige Anwendungen der Grundsätze der Erfindung, wie sie dort dargestellt sind, so betrachtet werden, wie es normalerweise bei Fachleuten auf dem technischen Gebiet geschehen würde, auf das sich die Erfindung bezieht.
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In einem Aspekt wird der Betrieb einer variablen Frequenz, welcher dazu eingerichtet ist ausgelegt ist, eine Überhitzung zu vermeiden, bereitgestellt. In einer Form umfasst ein Verfahren das Bereitstellen eines Antriebs mit variabler Frequenz, welcher eine Schaltvorrichtung in thermischer Kommunikation mit einer eine thermische Masse umfassenden Wärmesenke, umfasst. Das Verfahren umfasst ferner das Betreiben des Antriebs in einem ersten Modus, bevor eine aktive Kühlung der Wärmesenke hergestellt ist, und in einem zweiten Modus nach dem ersten Modus. Der Betrieb des Antriebs im ersten Modus umfasst das Betreiben der Schaltvorrichtung in einem ersten Schaltfrequenzmodus, und der erste Schaltfrequenzmodus und die thermische Masse der Wärmesenke sind so gewählt, dass eine Temperatur der Schaltvorrichtung unter einem vorbestimmten Schwellenwert bereitgestellt wird, bevor eine aktive Kühlung der Wärmesenke hergestellt ist. Weitere Ausführungsformen, Formen, Merkmale und Aspekte werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen offensichtlich.
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Der Betrieb eines Antriebs mit variabler Frequenz zur Vermeidung einer Überhitzung oder einer Überschreitung der maximalen Nenntemperatur der internen Anschlussstelle seiner Schaltvorrichtung, welcher hierin offenbart wird, kann in Verbindung mit einem Antrieb mit variabler Frequenz, der in einer von einer Vielzahl von verschiedenen Anwendungen verwendet wird, erfolgen oder durchgeführt werden. Anhand eines nicht einschränkenden Beispiels ist das in 1 veranschaulichte Kühlersystem 100 eine Anwendung, bei der der Betrieb eines Antriebs mit variabler Frequenz zur Vermeidung einer Überhitzung oder einer Überschreitung der maximalen Nenntemperatur der internen Anschlussstelle seiner Schaltvorrichtung implementiert sein kann. Das Kühlersystem 100 umfasst eine Kühlmittelschleife, welche einen Kompressor 110 , einen Kondensator 120 und einen Verdampfer 130 umfasst. Das Kühlmittel fließt in einer geschlossenen Schleife durch das System 100 von dem Kompressor 110 zu dem Kondensator 120 zu dem Verdampfer 130 und zurück zu dem Kompressor 110 . Verschiedene Ausführungsformen können auch zusätzliche Kühlmittelschleifenelemente umfassen, einschließlich beispielsweise Ventile zum Steuern der Kühlmittelströmung, Kühlmittelfilter, Vorwärmer, Ölabscheider und/oder Kühlungskomponenten und Strömungspfade für verschiedene Systemkomponenten.
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Der Kompressor 110 wird von einer Antriebseinheit 150 angetrieben, die einen Elektromotor 170 umfasst, welcher von einem Antrieb mit variabler Frequenz 155 angetrieben wird. In einer Form ist der Antrieb mit variabler Frequenz 155 dazu eingerichtet, ein Dreiphasen-PWM-Antriebssignal auszugeben, und der Motor 170 ist ein Oberflächenmagnet-Permanentmagnetmotor. Die Verwendung von anderen Arten und Konfigurationen von Antrieben mit variabler Frequenz und Elektromotoren, wie beispielsweise Innenmagnet-Permanentmagnetmotoren, Reluktanzmotoren oder Induktionsmotoren, werden auch erwogen. Es soll beachtet werden, dass die Grundsätze und Techniken, welche hierin offenbart werden, auf eine große Vielzahl von Antriebs- und Permanentmagnetmotorkonfigurationen angewendet werden können.
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Der Kondensator 120 ist dazu eingerichtet, Wärme von einem komprimierten Kühlmittel zu übertragen, welches von dem Kompressor 110 empfangen wird. In einer Form ist der Kondensator 120 ein wassergekühlter Kondensator, welcher Kühlwasser an einem Einlass 121 empfängt, Wärme von dem Kühlmittel an das Kühlwasser überträgt und Kühlwasser an einem Auslass 122 ausgibt. Es wird auch erwogen, dass andere Arten von Kondensatoren verwendet werden können, beispielsweise luftgekühlte Kondensatoren oder Verdampfungskondensatoren. Es sollte ferner beachtet werden, dass Bezugnahmen auf Wasser hierin Wasserlösungen umfassen, welche zusätzliche Bestandteile umfassen, sofern nicht anderweitig eingeschränkt.
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Der Verdampfer 130 ist dazu eingerichtet, Kühlmittel von dem Kondensator 120 zu empfangen, das empfangene Kühlmittel zu expandieren, um dessen Temperatur zu reduzieren, und die Wärme von einem gekühlten Medium an das Kühlmittel zu übertragen. In einer Form ist der Verdampfer 130 als ein Wasserkühler ausgebildet, welcher Wasser empfängt, das einem Einlass 131 bereitgestellt wird, Wärme von dem Wasser an das Kühlmittel überträgt und gekühltes Wasser an einem Auslass 132 ausgibt. Es wird erwogen, dass eine Reihe von bestimmten Arten von Verdampfern und Kühlersystemen verwendet werden können, einschließlich unter anderen Verdampfer mit Trockenexpansion, überflutete Verdampfer, Glattrohrverdampfer, Plattenverdampfer und Rippenverdampfer.
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Das Kühlersystem 100 umfasst ferner eine Steuerung 160, welche Steuersignale an den Antrieb mit variabler Frequenz 155 ausgibt, um den Betrieb des Motors 170 und des Kompressors 110 zu steuern. Die Steuerung 160 empfängt auch eine Information über den Betrieb der Antriebseinheit 150, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, einer Information in Verbindung mit dem Motorstrom, der Motorklemmenspannung und/oder anderen Betriebseigenschaften des Motors 170 und des Antriebs mit variabler Frequenz 155. Es soll beachtet werden, dass die hierin beschriebenen Steuerungen, Steuerroutinen und Steuermodule unter Verwendung von Hardware, Software, Firmware und verschiedenen Kombinationen davon implementiert werden können und ausführbare Anweisungen, welche in einem nicht-flüchtigen computerlesbaren Medium oder mehreren nicht-flüchtigen computerlesbaren Medien gespeichert sind, verwenden können. Es versteht sich ferner, dass die Steuerung 160 in verschiedenen Formen bereitgestellt sein kann und eine Reihe von Hardware- und Softwaremodulen und Komponenten, wie beispielsweise die hierin offenbarten, umfassen kann.
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Wendet man sich nun 2 zu, wird eine nicht einschränkende Anordnung des Antriebs mit variabler Frequenz 155 schematisch veranschaulicht. Der Antrieb mit variabler Frequenz 155 umfasst eine Schaltvorrichtung 180, welche auf oder in thermischer Kommunikation mit einer thermisch leitenden Basis oder einem thermisch leitenden Substrat 190 angeordnet ist. Die Schaltvorrichtung 180 umfasst eine oder mehrere interne Schaltanschlussstellen und ist in einer nicht einschränkenden Ausführungsform in der Form eines Bipolartransistors oder mehrerer Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (Insulated Gate Bipolar Transistors, IGBTs) ausgebildet. In einer weiteren Form ist die Schaltvorrichtung 180 ein Power-MOSFET. Die Basis 190 kann aus einer Vielzahl von unterschiedlichen thermisch leitenden Materialien oder Kombinationen von Materialien ausgebildet sein. Beispielsweise ist die Basis 190 in einer bestimmten, aber nicht einschränkenden, Form aus Kupfer oder einer Legierung davon ausgebildet. Ein Thermopolster 200 ist zwischen der Basis 190 und einer Wärmesenke 210 angeordnet, obwohl Formen, in denen das Thermopolster 200 weggelassen ist und die Basis 190 direkt an der Wärmesenke 210 angeordnet ist, auch erwogen werden. Es sollte ferner verstanden werden, dass Formen, in denen eine oder mehrere zusätzliche Komponenten zwischen der Schaltvorrichtung 180 und der Basis 190 und/oder zwischen der Basis 190 und der Wärmesenke 210 angeordnet sind, möglich sind.
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Die Wärmesenke 210 ist aus einem thermisch leitenden Material ausgebildet und ist in thermischer Kommunikation mit der Basis 190. Die Wärmesenke 210 umfasst auch eine thermische Masse oder Kapazität und kann Wärme, welche während des Betriebs des Antriebs mit variabler Frequenz 155 erzeugt wird, absorbieren und speichern. Es sollte verstanden werden, dass die Menge an Wärme oder thermischer Energie, welche die Wärmesenke 210 absorbieren und speichern kann, durch ihre thermische Masse oder Kapazität begrenzt ist. In ähnlicher Weise wird sie, sobald die thermische Masse oder Kapazität der Wärmesenke 210 erreicht ist, nicht mehr in der Lage sein, zusätzliche Wärme, welche während des Betriebs des Antriebs mit variabler Frequenz 155 erzeugt wird, zu absorbieren. Zusätzlich oder alternativ kann sie, wenn sich die Menge an Wärme, welche von der Wärmesenke 210 absorbiert wird, der thermischen Kapazität nähert, nicht länger in der Lage sein, Wärme mit der Rate zu absorbieren, mit der sie während des Betriebs des Antriebs mit variabler Frequenz 155 erzeugt wird. In jedem Fall kann die verminderte oder beendete Fähigkeit der Wärmesenke 210, Wärme zu absorbieren, welche während des Betriebs des Antriebs mit variabler Frequenz 155 erzeugt wird, dazu führen, dass die interne Anschlussstelle der Schaltvorrichtung 180 ihre maximale Nenntemperatur überschreitet.
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Um die obigen Fälle zu vermeiden, in denen sich die Wärmemenge, welche von der Wärmesenke 210 absorbiert wird, der thermischen Masse oder Kapazität der Wärmesenke 210 nähert oder diese erreicht, und um ebenfalls zu vermeiden, dass die innere Anschlussstelle der Schaltvorrichtung 180 ihre maximale Nenntemperatur überschreitet, ist ein Kühlkreislauf 220 benachbart zu der Wärmesenke 210 angeordnet und dazu eingerichtet, ein Kühlmittel oder Kühlmedium, wie beispielsweise ein Kühlmittel von einer primären Kühlschleife oder ein Kühlmittel von einer sekundären Kühlschleife, in thermische Kommunikation mit der Wärmesenke 210 zu leiten, so dass das Kühlmedium Wärme von der Wärmesenke 210 absorbieren und übertragene Wärme von der Wärmesenke 210 wegleiten kann. In der veranschaulichten Form ist der Kühlkreislauf 220 mit der Kühlmittelschleife gekoppelt, welche den Kompressor 110, den Kondensator 120 und den Verdampfer 130 umfasst, und das Kühlmedium, welches die Wärme absorbiert und von der Wärmesenke 210 weg überträgt, ist das Kühlmittel der Kühlmittelschleife. Es sollte jedoch verstanden werden, dass andere Formen für das Kühlmedium möglich sind, nicht einschränkende Beispiele davon umfassen Luft, Wasser oder Glykol, um nur einige Möglichkeiten bereitzustellen. In einer nicht veranschaulichten Form könnten der Kühlkreislauf 220 und das Kühlmedium Teil eines separaten Wärmeübertragungssystems sein, in dem der Kühlkreislauf 220 eine geschlossene Schleife für das Kühlmedium ausbildet und ein Wärmetauscher dazu eingerichtet ist, Wärme aus dem Kühlmedium an die Umgebung oder ein anderes Kühlmedium abzugeben, obwohl andere Variationen möglich sind, beispielsweise ein Open-Loop-Flüssigkeitskreislauf, in dem das Kühlmedium Umgebungsluft oder ein anderes Fluid ist. Es sollte auch beachtet werden, dass die thermische Masse der Wärmesenke 210 Beiträge an thermischer Masse von einem Kühlmedium umfassen kann, welches in dem Kühlkreislauf 220 vorhanden ist, bevor eine Strömung des Kühlmediums erfolgt.
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Der Antrieb mit variabler Frequenz 155 umfasst auch einen Sensor 222, welcher dazu eingerichtet ist, das Vorhandensein des Kühlmediums in dem Kühlkreislauf 220 benachbart zu der Wärmesenke 210 zu bestimmen In einer Form ist der Sensor 222 dazu eingerichtet, das Vorhandensein des Kühlmediums durch Erfassen einer Strömung des Kühlmediums in dem Kühlkreislauf 220 zu bestimmen. Zusätzlich oder alternativ sind Formen möglich, in denen der Sensor 222 dazu eingerichtet ist, das Vorhandensein des Kühlmediums durch Erfassen einer Druckänderung in dem Kühlkreislauf 220 zu bestimmen. Es wird auch erwogen, dass die Erfassung einer Druckänderung an anderen Stellen der Kühlmittelschleife verwendet werden könnte, um das Vorhandensein des Kühlmediums im Kühlkreislauf 220 zu bestimmen. Der Sensor 222 ist ferner dazu eingerichtet, der Steuerung 160 anzuzeigen, dass eine Kühlung der Wärmesenke 210 als Reaktion auf das Bestimmen des Vorhandenseins des Kühlmediums in dem Kühlkreislauf 220 benachbart zur Wärmesenke 210 hergestellt ist. In bestimmten Formen kann der Sensor 222 nach dem Bestimmen, dass eine Kühlung der Wärmesenke 210 hergestellt wurde, ferner dazu eingerichtet sein, die fehlende oder unterbrochene Strömung des Kühlmediums in dem Kühlkreislauf 220 zu bestimmen und der Steuerung 160 anzuzeigen, dass eine Kühlung der Wärmesenke 210 fehlgeschlagen ist oder unterbrochen wurde. Es wird ferner erwogen, dass der Antrieb mit variabler Frequenz 155 einen oder mehrere zusätzliche Sensor(en) umfassen kann, welche an verschiedenen Stellen positioniert und dazu eingerichtet sind, Temperaturen zu messen und der Steuerung 160 erfasste Temperaturwerte von einer oder mehreren Komponente(n) bereitzustellen. Beispielsweise kann der Antrieb mit variabler Frequenz 155 in einer nicht veranschaulichten Form ferner einen Sensor umfassen, welcher dazu eingerichtet ist, die Temperatur der Wärmesenke 210 zu messen und der Steuerung 160 einen erfassten Temperaturwert der Wärmesenke 210 bereitzustellen. Ferner sind alternative Ansätze zum Bestimmen, dass die Kühlung der Wärmesenke 210 hergestellt ist, ebenfalls möglich. Beispielsweise kann die Steuerung 160 dazu eingerichtet sein, basierend auf einem erfassten Temperaturwert der Wärmesenke 210 oder Änderungen in den erfassten Temperaturwerten der Wärmesenke 210 zu bestimmen, dass die Kühlung der Wärmesenke 210 hergestellt ist. In einer noch weiteren Form kann die Steuerung 160 dazu eingerichtet sein, zu bestimmen, dass eine Kühlung der Wärmesenke 210 hergestellt wurde, nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode nach dem Starten oder Initiieren eines Betriebs des Antriebs mit variabler Frequenz 155 verstrichen ist.
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Wie oben beschrieben, kann eine Kühlung der Wärmesenke 210 dabei unterstützen, zu vermeiden, dass die interne Anschlussstelle der Schaltvorrichtung 180 ihre maximale Nenntemperatur überschreitet. Jedoch kann eine Kühlung der Wärmesenke 210 während des Betriebs des Antriebs mit variabler Frequenz 155 verzögert sein, unterbrochen sein oder fehlschlagen. Beispielsweise kann unter Bezugnahme auf das in 1 veranschaulichte System das Vorhandensein oder die Strömung des Kühlmittels in dem Kühlkreislauf 220 benachbart zu der Wärmesenke 210 nach dem Start oder anfänglichen Betrieb des Antriebs mit variabler Frequenz 155 verzögert sein. Während dieser Zeitperioden kann der Normalbetrieb des Antriebs mit variabler Frequenz 155 dazu führen, dass sich die Wärmesenke 210 ihrer thermischen Masse oder Kapazität nähert oder diese erreicht und dass die interne Anschlussstelle der Schaltvorrichtung 180 ihre maximale Nenntemperatur überschreitet. Ein nicht einschränkender Ansatz zur Vermeidung einer Überhitzung des Antriebs mit variabler Frequenz 155 während einer dieser Perioden, d. h. wenn eine Kühlung der Wärmesenke 210 nach dem Start oder anfänglichen Betrieb des Antriebs mit variabler Frequenz 155 verzögert ist, wird in 3 graphisch veranschaulicht.
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In dem Ansatz, welcher in 3 veranschaulicht ist, ist die Steuerung 160 dazu eingerichtet, den Antrieb mit variabler Frequenz 155 in einem ersten Modus, welcher einen ersten Schaltfrequenzmodus 235 nach dem Start oder anfänglichen Betrieb des Antriebs mit variabler Frequenz 155 zum Zeitpunkt 230 umfasst, und in einem zweiten Modus zu betreiben, welcher einen zweiten Schaltfrequenzmodus 245 nach dem Betrieb des Antriebs mit variabler Frequenz 155 im ersten Modus umfasst. Allgemein gesprochen, werden der erste Schaltfrequenzmodus 235 und die thermische Masse oder Kapazität der Wärmesenke 210 zusammen berücksichtigt, so dass die Temperatur der internen Anschlussstelle der Schaltvorrichtung 180 unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts 250 bleibt, bevor eine Kühlung der Wärmesenke 210 hergestellt ist. In einem nicht einschränkenden Aspekt entspricht der vorbestimmte Schwellenwert 250 der maximalen Nenntemperatur der internen Anschlussstelle der Schaltvorrichtung 180. Der erste Schaltfrequenzmodus 235 umfasst im Allgemeinen eine Schaltfrequenz oder Frequenz von Schaltoperationen der Schaltvorrichtung 180, welche niedriger als im zweiten Schaltfrequenzmodus 245 ist. Infolgedessen ist die Wärmeabgabe des Antriebs mit variabler Frequenz 155 während des Betriebs im ersten Schaltfrequenzmodus 235 niedriger als während des Betriebs im zweiten Schaltfrequenzmodus 245.
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Es sollte beachtet werden, dass die genaue Frequenz, welche für den ersten Schaltfrequenzmodus 235 gewählt wird, von der thermischen Masse oder Kapazität der Wärmesenke 210 abhängt und/oder davon beschränkt wird. Beispielsweise kann, obgleich immer niedrigere Frequenzen die Wärmeabgabe des Antriebs mit variabler Frequenz 155 zunehmend reduzieren werden, der Betrieb des Antriebs mit variabler Frequenz 155 bei solch niedrigen Frequenzen unerwünschte Nebenwirkungen haben. Ähnlich wird, wenn dem Wärmesenke 210 eine geeignet bemessene thermische Masse oder Kapazität bereitgestellt wird, die Frequenz, welche für den ersten Schaltfrequenzmodus 235 gewählt wird, die Wärmeabgabe des Antriebs mit variabler Frequenz 155 noch reduzieren, aber oberhalb der Frequenzen liegen, bei denen unerwünschte Nebenwirkungen vorherrschend oder überhaupt auftreten. Ferner kann sich, während sich die thermische Masse oder Kapazität der Wärmesenke 210 erhöht, die für den ersten Schaltfrequenzmodus 235 gewählte Frequenz auch erhöhen.
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Wendet man sich 3 erneut zu, verwendet der darin veranschaulichte Ansatz eine Schaltfrequenz im ersten Schaltfrequenzmodus 235 und eine thermische Masse oder Kapazität der Wärmesenke 210 , welche dazu führen, dass die interne Anschlussstelle der Schaltvorrichtung 180 eine maximale Temperatur etwa zum Zeitpunkt 240 erreicht, welcher auch dem Zeitpunkt entspricht, an dem der Sensor 222 bestimmt, dass eine Kühlung der Wärmesenke 210 hergestellt wurde, und der Steuerung 160 eine Anzeige bereitstellt. Der Zeitpunkt 240 repräsentiert auch den Punkt, an dem die Steuerung 160 basierend auf dem Empfang der Anzeige von dem Sensor 222, dass eine Kühlung der Wärmesenke 210 hergestellt wurde, den Betrieb des Antriebs mit variabler Frequenz 155 im zweiten Frequenzschaltmodus 245, beginnt. Obwohl zuvor nicht angegeben, sollte verstanden werden, dass der zweite Frequenzschaltmodus 245 im Allgemeinen einen typischen Laufmodus des Antriebs mit variabler Frequenz 155 repräsentieren kann. Ferner sind Formen, in denen eine Kühlung der Wärmesenke 210 hergestellt ist und die Steuerung 160 zwischen den ersten und zweiten Schaltfrequenzmodi 235, 245 zu verschiedenen Zeitpunkten relativ zueinander umschaltet, auch möglich. Beispielsweise kann die Steuerung 160 dazu eingerichtet sein, das Umschalten eines Betriebs des Antriebs mit variabler Frequenz 155 vom ersten Schaltfrequenzmodus 235 zum zweiten Schaltfrequenzmodus 245 für eine gewisse Zeitperiode zu verzögern, nachdem der Sensor 222 die Anzeige, dass eine Kühlung der Wärmesenke 210 hergestellt ist, bereitstellt.
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Es sollte verstanden werden, dass ein Betrieb des Antriebs mit variabler Frequenz 155 im ersten Schaltfrequenzmodus 235 basierend auf einer Reihe verschiedener Ansätze implementiert werden kann. Beispielsweise sind Formen, in denen der erste Schaltfrequenzmodus 235 ein diskontinuierliches Pulsbreitenmodulationssignal, eine niedrigere Schaltfrequenz als die, welche im zweiten Schaltfrequenzmodus 245 verwendet wird, oder ein geändertes Muster einer Pulsbreitenmodulation relativ zu der, welche im zweiten Schaltfrequenzmodus 245 verwendet wird, verwendet, alle möglich und erwogen.
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Weitere Variationen des in 3 veranschaulichten Ansatzes sind auch möglich. Beispielsweise sollte, obgleich 3 das Umschalten eines Betriebs des Antriebs mit variabler Frequenz 155 vom ersten Schaltfrequenzmodus 235 zum zweiten Schaltfrequenzmodus 245 zum gleichen Zeitpunkt veranschaulicht, zu dem eine Kühlung der Wärmesenke 210 hergestellt ist, beachtet werden, dass Formen, in denen das Umschalten eines Betriebs des Antriebs mit variabler Frequenz 155 vom ersten Schaltfrequenzmodus 235 zum zweiten Schaltfrequenzmodus 245 , bevor eine Kühlung der Wärmesenke 210 hergestellt ist, durchgeführt wird, erwogen und möglich sind. Beispielsweise kann in einer alternativen, nicht veranschaulichten Form das Umschalten vom ersten Schaltfrequenzmodus 235 zum zweiten Schaltfrequenzmodus 245 durchgeführt werden, bevor eine Kühlung der Wärmesenke 210 hergestellt ist, falls die thermische Masse oder Kapazität der Wärmesenke 210 größer als die der beispielhaften thermischen Masse oder Kapazität der Wärmesenke 210 im Ansatz aus 3 ist. In dieser Form kann die Steuerung 160 dazu eingerichtet sein, einen Betrieb des Antriebs mit variabler Frequenz 155 vom ersten Schaltfrequenzmodus 235 zum zweiten Schaltfrequenzmodus 245 zu einem Zeitpunkt, welcher vor einem vorbestimmten Zeitpunkt eintritt, der der typischen Zeit entspricht, bei der eine Kühlung der Wärmesenke 210 hergestellt ist, umzuschalten. In dieser Hinsicht wird die erhöhte thermische Masse oder Kapazität der Wärmesenke 210 ermöglichen, dass die Wärmesenke 210 die zusätzliche Wärme absorbiert, welche von dem Antrieb mit variabler Frequenz 155 in der Zwischenzeit zwischen dem Umschalten eines Betriebs des Antriebs mit variabler Frequenz 155 in dem zweiten Schaltfrequenzmodus 245 und dem Einrichten einer Kühlung der Wärmesenke 210 erzeugt wird. In dieser Form könnte der Sensor 222 der Steuerung 160 immer noch anzeigen, dass eine Kühlung der Wärmesenke 210 hergestellt wurde, und die Steuerung 160 kann einen Betrieb des Antriebs mit variabler Frequenz 155 im zweiten Modus 245 als Reaktion auf eine solche Anzeige aufrechterhalten. Falls diese Anzeige der Steuerung 160 von dem Sensor 222 jedoch nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode nach einem Umschalten des Betriebs des Antriebs mit variabler Frequenz 155 zum zweiten Schaltfrequenzmodus 245 bereitgestellt wird oder ein anderer Temperatursensor anzeigt, dass sich eine Komponente des Antriebs mit variabler Frequenz 155 , wie beispielsweise die Wärmesenke 210, einem vorbestimmten Wert nähert oder diesen überschreitet, kann die Steuerung 160 dazu eingerichtet ist sein, den Betrieb des Antriebs mit variabler Frequenz 155 zurück in den ersten Schaltfrequenzmodus 235 umzuschalten oder anderweitig den Betrieb des Antriebs mit variabler Frequenz 155 zu ändern oder zu beenden, um eine Beschädigung daran zu vermeiden. Zusätzlich oder alternativ kann das Umschalten eines Betriebs des Antriebs mit variabler Frequenz 155 vom ersten Schaltfrequenzmodus 235 zum zweiten Schaltfrequenzmodus 245, bevor eine Kühlung der Wärmesenke 210 hergestellt ist, in Formen durchgeführt werden, welche einen Schaltfrequenzmodus verwenden, der die Frequenz eines Betriebs der Schaltvorrichtung 180 relativ zum repräsentativen ersten Schaltfrequenzmodus 235 im Ansatz aus 3 ferner reduziert.
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Formen sind auch möglich, in denen das Umschalten eines Betriebs des Antriebs mit variabler Frequenz 155 vom ersten Schaltfrequenzmodus 235 zum zweiten Schaltfrequenzmodus 245 verzögert sein kann, nachdem eine Kühlung der Wärmesenke 210 hergestellt wurde. Beispielsweise kann in einer solchen Form ein Verzögern des Umschaltens eines Betriebs des Antriebs mit variabler Frequenz 155 vom ersten Schaltfrequenzmodus 235 zum zweiten Schaltfrequenzmodus 245, nachdem eine Kühlung der Wärmesenke 210 hergestellt ist, durchgeführt werden, falls die thermische Masse oder Kapazität der Wärmesenke 210 kleiner als die der beispielhaften thermischen Masse oder Kapazität der Wärmesenke 210 im Ansatz aus 3 ist. Zusätzlich oder alternativ kann ein Verzögern des Umschaltens eines Betriebs des Antriebs mit variabler Frequenz 155 vom ersten Schaltfrequenzmodus 235 zum zweiten Schaltfrequenzmodus 245, nachdem eine Kühlung der Wärmesenke 210 hergestellt ist, in Formen durchgeführt werden, welche einen Schaltfrequenzmodus verwenden, der die Frequenz eines Betriebs der Schaltvorrichtung 180 relativ zum repräsentativen ersten Schaltfrequenzmodus 235 im Ansatz aus 3 erhöht. Obgleich diese alternativen Formen in bestimmten Aspekten vom repräsentativen Ansatz aus 3 abweichen können, sollte verstanden werden, dass diese Variationen auch dazu eingerichtet sind, dass der erste Schaltfrequenzmodus und die thermische Masse oder Kapazität der Wärmesenke 210 verhindern werden, dass die Temperatur der internen Anschlussstelle der Schaltvorrichtung 180 den vorbestimmten Schwellenwert 250 überschreitet.
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Obwohl der Ansatz aus 3 in Verbindung mit dem Starten oder Initiieren eines Betriebs des Antriebs mit variabler Frequenz 155 beschrieben worden ist, bevor eine Kühlung der Wärmesenke 210 hergestellt ist, sollte verstanden werden, dass dieser Ansatz und Variationen davon auch in Fallen implementiert werden können, in denen der Antrieb mit variabler Frequenz 155 im zweiten Schaltfrequenzmodus 245 arbeitet. Falls beispielsweise eine Kühlung der Wärmesenke 210 verloren gegangen ist oder fehlschlägt, kann es erforderlich sein, vom zweiten Schaltfrequenzmodus 245 in dem ersten Schaltfrequenzmodus 235 umzuschalten, um die Wärmeabgabe des Antriebs mit variabler Frequenz 155 zu reduzieren und/oder zu begrenzen und eine Beschädigung daran zu vermeiden. In diesen Formen kann der Sensor 222 dazu eingerichtet sein, zu erfassen, ob eine Kühlung zu der Wärmesenke 210 verloren gegangen ist oder fehlschlägt, nachdem der Antrieb mit variabler Frequenz 155 im zweiten Schaltfrequenzmodus 245 arbeitet, und der Steuerung 160 eine entsprechende Anzeige eines solchen Auftretens bereitzustellen. Als Reaktion darauf ist die Steuerung 160 dazu eingerichtet, einen Betrieb des Antriebs mit variabler Frequenz 155 in den ersten Schaltfrequenzmodus 235 zu wechseln, um die Wärmeabgabe des Antriebs mit variabler Frequenz 155 zu begrenzen, bis der Sensor 222 der Steuerung 160 anzeigt, dass eine Kühlung der Wärmesenke 210 erneut hergestellt wurde. Die Steuerung 160 kann ferner dazu eingerichtet sein, einen Betrieb des Antriebs mit variabler Frequenz 155 zu beenden, falls der Sensor 222 der Steuerung 160 keine derartige Anzeige innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode bereitstellt oder eine Temperaturmessung der Wärmesenke 210 oder einer anderen Komponente des Antriebs mit variabler Frequenz 155 einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht oder überschreitet.
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Es sollte ferner verstanden werden, dass die Techniken, Verfahren, Steuerungen, Diagnose und Logik, welche hierin offenbart sind, in einer Vielzahl von Software, Hardware, Firmware und Kombinationen davon implementiert werden können.
