DE202017102254U1 - Power supply arrangement - Google Patents

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Abstract

Eine Anordnung in einem Leistungselektroniksystem, die ein oder mehrere Leistungselektronikmodule aufweist, die mit einem gemeinsamen Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreis gekoppelt sind, wobei das Leistungselektroniksystem aufweist: Ein erstes Konvertermodul, das ausgebildet ist, um eine versorgende Wechselstromnetzspannung in eine normale Arbeitsspannung des Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreises zu wandeln; Ein zweites Konvertermodul, das ausgebildet ist, um den Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreis mit einer niedrigen Spannung zu laden, die unterhalb der normalen Arbeitsspannung des Gleichstrom-Leistungsversorgungszwischenkreises ist.An arrangement in a power electronics system having one or more power electronics modules coupled to a common DC power distribution link, the power electronics system comprising: a first converter module configured to convert a powered AC power voltage to a normal operating voltage of the DC power distribution link ; A second converter module configured to charge the DC power distribution link at a low voltage that is below the normal operating voltage of the DC power supply link.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsversorgungsanordnung in einem Leistungselektroniksystem.The present invention relates to a power supply arrangement in a power electronics system.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

In Leistungselektroniksystemen, die eine Anzahl von geschwindigkeitsgesteuerten Wechselstrommaschinen (AC) aufweisen, ist es eine allgemeine Praxis, einen Gleichstrom(DC)-Leistungsverteilungszwischenkreis zwischen den Leistungsmodulen, z. B. Wandlern, zu verwenden, der die Spannung des versorgenden Wechselstromnetzwerkes gleichrichtet, und Inverter, die die einstellbaren Wechselspannungen für die Maschinen bilden.In power electronics systems having a number of AC speed controlled machines, it is a common practice to provide a DC (DC) power distribution link between the power modules, e.g. As converters, which rectifies the voltage of the supplying AC power network, and inverters, which form the adjustable AC voltages for the machines.

Die Steuerung von modernen Leistungsmodulen, wie Konverter und Inverter in geschwindigkeitsgesteuerten Wechselstromsystemen, sind typischerweise auf digitale Technologie gestützt, was in diesem Zusammenhang oft programmierbare logische Schaltkreise bedeutet, mit herunterladbarer Software, z. B. Mikroprozessoren, die Software verwenden, die von einer Speichereinrichtung heruntergeladen wird. Ein Leistungsmodul kann eine oder mehrere programmierbare Einrichtungen aufweisen, z. B. eine Hochleistungsinvertereinheit weist üblicherweise mindestens zwei programmierbare Steuereinrichtungen auf, die auf unterschiedlichen Potentialen arbeiten, wobei eine erste Einrichtung in einer Steuereinrichtung des Inverters auf Massepotential und eine zweite Einrichtung in einer Messeinheit des Inverters auf einem Hauptschaltkreispotential ist.The control of modem power modules, such as converters and inverters in AC speed controlled systems, are typically based on digital technology, which in this context often means programmable logic circuits, with downloadable software, e.g. B. Microprocessors using software downloaded from a storage device. A power module may include one or more programmable devices, e.g. For example, a high power inverter unit typically includes at least two programmable controllers operating at different potentials, a first device in a controller of the inverter being at ground potential and a second device in a measuring unit of the inverter being at a main circuit potential.

Manchmal benötigt die in einer Speichereinrichtung gespeicherte Software ein Update. Für das Update müssen die elektrischen Schaltkreise, die der Speichereinrichtung zugeordnet sind, mit Energie versorgt werden, was z. B. im Fall einer Invertereinheit auf natürliche Weise dadurch geschieht, dass man das System mit dem versorgenden Wechselstromnetz verbindet. Dies bewirkt, dass die Spannung des Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreises auf normales Betriebsniveau ansteigt, was es möglich macht für die Hilfsleistungsversorgung der Invertereinheit, die mit dem Gleichstromzwischenkreis verbunden ist, zu starten und die notwendige Leistung zu dem Steuersystem der Invertereinheit zu liefern.Sometimes the software stored in a storage device needs an update. For the update, the electrical circuits that are associated with the memory device to be powered with what z. For example, in the case of an inverter unit, this is done naturally by connecting the system to the supplying AC network. This causes the voltage of the DC power distribution link to rise to normal operating level, making it possible for the auxiliary power supply of the inverter unit connected to the DC link to start and supply the necessary power to the control unit of the inverter unit.

Das risikobehaftete Hauptschaltungskreispotential kann ein besonderes Softwareupdateproblem verursachen, weil der Operator, der die Updatearbeit ausführt, auf dem Massepotential bleibt. Aus Sicherheitsgründen muss der Signalpfad zwischen dem Operator und der Speichereinrichtung auf dem gefährlichen Potential isoliert sein, oder die Schaltungsanordnung, die der Speichereinrichtung zugeordnet ist, muss durch temporäre spezielle Anordnungen mit Energie versorgt werden, um ein Verbinden des Sytems mit dem Versorgungswechselstromnetz zu vermeiden.The high-risk main circuit potential can cause a particular software update problem because the operator performing the update work remains at ground potential. For safety reasons, the signal path between the operator and the memory device must be isolated at the hazardous potential, or the circuitry associated with the memory device must be powered by temporary special arrangements to avoid connecting the system to the AC power supply.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue Anordnung für ein Leistungselektroniksystem zur Verfügung zu stellen, z. B. um die einer Speichereinrichtung zugeordnete Schaltungsanordnung, die ein Softwareupdate erfordern kann, mit Energie zu versorgen. Die Erfindung kann einen Softwaredownloadprozess ermöglichen in einer Weise der persönlichen Sicherheit ohne irgendwelche zeitweiligen Sicherheitsanordnungen. Alternativ oder zusätzlich kann die Erfindung ermöglichen, in eine Niederspannungsdiagnose-Betriebsweise einzutreten. Das Folgende ist eine kurze Zusammenfassung, um besseres Grundlagenverständnis von einigen Aspekten von verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung zur Verfügung zu stellen, wobei eine detailliertere Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen später gegeben wird. Die Aufgabe der Erfindung wird durch das gelöst, was in den unabhängigen Ansprüchen definiert ist, wobei weitere bevorzugte Ausführungsformen in den abhängigen Ansprüchen offenbart sind.An object of the present invention is to provide a novel arrangement for a power electronics system, e.g. B. to the storage device associated circuitry, which may require a software update to provide energy. The invention may enable a software download process in a personal security manner without any temporary security arrangements. Alternatively or additionally, the invention may enable to enter a low voltage diagnostic mode of operation. The following is a brief summary to provide a better understanding of some aspects of various embodiments of the invention, with a more detailed description of exemplary embodiments given later. The object of the invention is solved by what is defined in the independent claims, wherein further preferred embodiments are disclosed in the dependent claims.

Nach der Erfindung weist das Leistungselektroniksystem Mittel zur Energieversorgung eines Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreises durch eine Niederspannung auf, die elektrisch sicher vom Gesichtspunkt der persönlichen Sicherheit ist. Weiterhin, um z. B. einen Softwareupdateprozess zu ermöglichen, kann jedes Leistungsmodul, das mit dem Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreis verbunden ist und Speichereinrichtungen mit downloadfähiger Software aufweist, Mittel aufweisen, um die Niederspannung des Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreises in Hilfsspannungen zu wandeln, die durch die Schaltungsanordnung benötigt wird, die einer Speichereinrichtung zugeordnet ist.According to the invention, the power electronics system comprises means for powering a DC power distribution link by a low voltage, which is electrically safe from the point of view of personal safety. Furthermore, to z. For example, to enable a software update process, each power module connected to the DC power distribution link and having downloadable software storage means may include means for converting the low voltage of the DC power distribution link to auxiliary voltages needed by the circuitry which is required Memory device is assigned.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist das Mittel zur Energieversorgung einen Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreis mit einer Niederspannung ein Niederspannungskonvertermodul auf, das zwischen dem versorgenden Wechselspannungsnetz des Systems und dem Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreis verbunden ist.According to one embodiment of the invention, the means for powering a low voltage DC power distribution link comprises a low voltage converter module connected between the system's supplying AC mains and the DC power distribution link.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist das Mittel zur Energieversorgung einen Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreis mit einer Niederspannung ein Niederspannungsleistungskonvertermodul auf, das zwischen dem Wechselspannungsnetz, das nicht durch das Leistungselektroniksystem für seine normale Betriebsweise verwendet wird, und dem Gleichstrom-Leistungsversorgungszwischenkreis verbunden ist.According to one embodiment of the invention, the means for powering a DC power distribution intermediate circuit having a low voltage comprises a low-voltage power converter module connected between the AC power network not covered by the Power electronics system is used for its normal operation, and is connected to the DC power supply link.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist das Mittel zur Energieversorgung einen Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreis mit einer Niederspannung ein Niederspannungskonvertermodul auf, das verbunden ist zwischen einem Gleichstromnetz, das nicht durch das Leistungselektroniksystem für seinen normalen Betrieb verwendet wird, und dem Gleichstrom Leistungsverteilungszwischenkreis.According to one embodiment of the invention, the means for powering a low voltage DC power distribution link comprises a low voltage converter module connected between a DC network not used by the power electronics system for its normal operation and the DC power distribution link.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Mittel zum Wandeln der Niederspannung des Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreises zu Hilfsspannungen ausgebildet sein, um nur im niedrigen Gleichstrom-Eingangsspannungsbereich zu arbeiten. Diese interne Hilfsleistungsversorgung kann parallel zu der normalen Hilfsleistungsversorgung verbunden sein, die ausgebildet ist, bei einem höheren Gleichstrom-Eingangsspannungsbereich zu arbeiten, der zu dem normalen Versorgungswechselspannungsbereich des Leistungselektroniksystems passt.According to one embodiment of the invention, the means for converting the low voltage of the DC power distribution link to auxiliary voltages may be designed to operate only in the low DC input voltage range. This internal auxiliary power supply may be connected in parallel with the normal auxiliary power supply configured to operate at a higher DC input voltage range that matches the normal AC supply voltage range of the power electronics system.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Mittel zum Wandeln der Niederspannung des Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreises zu Hilfsspannungen gestaltet sein, um bei einem weiten Gleichstrom-Eingangsspannungsbereich zu arbeiten. Der weite Gleichstrom-Eingangsspannungsbereich passt sowohl zu der Niederspannung des Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreises als auch zu dem normalen Versorgungswechselspannungsbereich des Leistungselektroniksystems.According to one embodiment of the invention, the means for converting the low voltage of the DC power distribution link to auxiliary voltages may be designed to operate on a wide DC input voltage range. The wide DC input voltage range matches both the low voltage DC power distribution link and the normal AC supply voltage range of the power electronics system.

Die Anordnung nach der vorliegenden Erfindung macht es möglich, die Software einer programmierbaren Logik eines Leistungsmoduls upzudaten ohne zeitweilige sicherheitsbezogene Anordnungen oder versorgungsleistungsbezogene Anordnungen. Es ist möglich, die Systemstartzeit zu minimieren, indem man den Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreis auf einer niedrigen Spannung mit Energie versorgt hält während einer Standby-Zeit und somit die Softwareuploadzeit von der nichtflüchtigen Speichereinrichtung zu der Arbeitsspeichereinrichtung eliminiert. Es ist auch möglich, Selbst-Diagnosemaßnahmen laufen zu lassen, z. B. Kontrollieren von Leistungsschaltern, Überprüfen der Funktionalität von Messschaltungen etc., während einer Niederspannungsstandbyperiode und somit mögliche Fehler beim Starten mit der vollen Betriebsspannung zu vermeiden.The arrangement according to the present invention makes it possible to update the software of a programmable logic of a power module without temporary safety-related arrangements or power-related arrangements. It is possible to minimize the system start-up time by keeping the DC power distribution link energized at a low voltage during a standby time and thus eliminating the software update time from the non-volatile memory device to the working memory device. It is also possible to run self-diagnostic measures, eg. As controlling of circuit breakers, checking the functionality of measuring circuits, etc., during a low-voltage standby period and thus avoid possible errors when starting with the full operating voltage.

Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings

Unten wird die Erfindung in weiteren Einzelheiten erläutert unter Verwendung von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren, worinBelow, the invention will be explained in further detail using examples with reference to the attached figures, in which

1 ein Leistungselektroniksystem darstellt, 1 represents a power electronics system,

2 ein Leistungsmodul darstellt, 2 represents a power module,

3 eine Leistungsversorgungsanordnung nach der vorliegenden Erfindung darstellt und 3 represents a power supply arrangement according to the present invention and

4 Spannungen zeigt, die zu der Leistungsversorgungsanordnung nach der vorliegenden Erfindung in Beziehung stehen. 4 Shows voltages related to the power supply arrangement according to the present invention.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

1 zeigt ein vereinfachtes Hauptschaltungsdiagramm eines sogenannten Multimotorantriebs FC mit variabler Geschwindigkeit als ein Beispiel eines Leistungselektroniksystems, worin eine Leistungsversorgungsanordnung nach der vorliegenden Erfindung verwendbar ist. Es sollte bemerkt werden, dass diese Figur vereinfacht ist, um auf Elemente zu fokussieren, die für ein klares Verständnis der Erfindung relevant sind, während zum Zwecke der Klarheit andere Elemente, wie Identifikationsmarkierungen von einigen Komponenten, Steueranordnungen von steuerbaren Komponenten etc. weggelassen sind, die für den Durchschnittsfachmann evident sind. Eine ähnliche klarstellende Vereinfachung gilt auch für die anderen Figuren in diesem Dokument. 1 shows a simplified main circuit diagram of a so-called variable speed multi-motor drive FC as an example of a power electronic system, wherein a power supply device according to the present invention is usable. It should be noted that this figure is simplified to focus on elements that are relevant to a clear understanding of the invention, while other elements such as identification marks of some components, control arrangements of controllable components, etc. are omitted for purposes of clarity, which are evident to one of ordinary skill in the art. A similar clarifying simplification also applies to the other figures in this document.

In dem System der 1 ist eine Drei-Phasen Versorgungsspannung UL über einen Lastschalter S1 und einen Ladekontakt K1 mit der Gleichrichterbrücke REC verbunden. Widerstand R1 ist über den Kontakt verbunden, um den anfänglichen Ladestrom über den Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreis vor dem Schließen des Kontakts zu begrenzen. Die Spannung des Gleichstromzwischenkreises, uDC, wird durch eine Kapazität CDC gefiltert. Eine Anzahl von Invertereinheiten INU1, INU2, INU3 sind mit dem Gleichstromzwischenkreis verbunden zum Zuführen von gesteuerten variablen Spannungen für Motoren M1, M2, bzw. M3. Obwohl mehrere Invertereinheiten in 1 gezeigt sind, ist die Erfindung nicht auf eine Schaltung begrenzt, die mehrere Invertereinheiten aufweist.In the system of 1 is a three-phase supply voltage U L via a load switch S 1 and a charging contact K 1 connected to the rectifier bridge REC. Resistor R 1 is connected across the contact to limit the initial charging current across the DC power distribution link prior to closing the contact. The voltage of the DC intermediate circuit, u DC , is filtered by a capacitance C DC . A number of inverter units INU 1 , INU 2 , INU 3 are connected to the DC link for supplying controlled variable voltages for motors M 1 , M 2 and M 3 , respectively. Although several inverter units in 1 are shown, the invention is not limited to a circuit having a plurality of inverter units.

2 zeigt eine beispielhafte Invertereinheit INU, wie sie in 1 dargestellt ist, mit weiteren Einzelheiten. Die Einrichtung invertiert die Versorgungsgleichspannung uDC in eine drei-phasige Ausgangsspannung mit Phasen U1, V1 und W1. Die Gleichstrom/Wechselstrom-Wandlung wird durchgeführt durch Steuern der steuerbaren Leistungshalbleiterschalter V1...V6, vorteilhafter IGBTs, die jeweils mit antiparallelen Dioden D1...D6, gekoppelt sind. Die Intelligenz beim Erzeugen der Ausgangsspannung und somit beim Steuern des Motors ist normalerweise in der Steuereinheit CU1 angeordnet und dort insbesondere in der Steuersoftware. Ein Teil der Einrichtungssteuerung, z. B. einige Mess- und Schutzfunktionen, können in einer weiteren Steuerplatine CB1 angeordnet sein, die ihre eigene Steuersoftware aufweist. Weil die Steuereinheit CU1 normalerweise auch externe Steuerverbindungen aufweist, ist sie normalerweise so ausgebildet, dass sie die Anforderungen an eine sichere extra Niederspannungseinrichtung erfüllt, wie sie in internationalen Standards für Sicherheit definiert ist, z. B. IEC 61800-5-1 , um einen direkten menschlichen Kontakt mit der Einrichtung zu erlauben. Die innere Steuerplatine CB1 kann auf dem Hauptschaltungspotential sein, z. B. Gleichstrombuspotential. Eine Hilfsleistungseinheit POW1 ist normalerweise von dem Gleichstromzwischenkreis versorgt und sie wandelt die Gleichstromzwischenkreisspannung uDC in Versorgungsspannungen uAUX1 und uAUX2 für CU1 bzw. CB1. Die Versorgungsspannungen uAUX1 und uAUX2 sind voneinander isoliert entsprechend den relevanten funktionalen und Sicherheitserfordernissen und diese beiden können einige Gleichstromspannungspegel aufweisen, z. B. 3,3 V, 5 V und 15 V. 2 shows an exemplary inverter unit INU as shown in FIG 1 is shown, with further details. The device inverts the DC supply voltage u DC in a three-phase output voltage with phases U 1 , V 1 and W 1 . The DC / AC conversion is performed by controlling the controllable ones Power semiconductor switch V 1 ... V 6 , advantageous IGBTs, each with anti-parallel diodes D 1 ... D 6 , coupled. The intelligence in generating the output voltage and thus in controlling the motor is normally arranged in the control unit CU 1 and there in particular in the control software. Part of the facility control, e.g. B. some measurement and protection functions can be arranged in a further control board CB 1 , which has its own control software. Because the control unit CU 1 normally also has external control connections, it is normally designed to meet the requirements for a safe extra low voltage device as defined in international safety standards, e.g. B. IEC 61800-5-1 to allow direct human contact with the device. The inner control board CB 1 may be at the main circuit potential, e.g. B. DC potential. An auxiliary power unit POW 1 is normally supplied by the DC link and converts the DC link voltage u DC into supply voltages u AUX1 and u AUX2 for CU 1 and CB 1, respectively. The supply voltages u AUX1 and u AUX2 are isolated from each other according to the relevant functional and safety requirements and these two may have some DC voltage levels, e.g. B. 3.3V, 5V and 15V.

3 zeigt ein Beispiel einer Leistungsversorgungsanordnung nach der vorliegenden Erfindung, worin der Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreis durch eine getrennte Leistungseinheit POWDC mit Energie versorgt wird, die eine niedrige Gleichstromspannung erzeugt, die Anforderungen an eine sichere extra Niederspannung, d. h. ≤ 60 VDC, erfüllt, wie sie in den internationalen Standards für Sicherheit, wie IEC 61800-5-1 definiert ist. POWDC kann zugeführt werden von einer externen Energiequelle, in diesem Beispiel entweder von einer Drei-Phasen Spannung U1, die dieselbe ist wie die Energiequelle des gesamten Leistungselektroniksystems, oder von einer lokalen niedrigen Verteilungsspannung U1 (z. B. 230 VAC). POWDC kann ebenfalls zugeführt werden von einer externen Gleichspannungsquelle (nicht gezeigt). Wegen der niedrigen Ausgangsspannung von POWDC kann eine Diode DDC an jedem Pol der Verbindung mit dem DC Zwischenkreis gekoppelt werden, um Beschädigungen zu verhindern, die durch den normalen Gleichstrom-Zwischenkreisbetriebspannungspegel verursacht werden, der normalerweise höher als 300 VDC ist. 3 FIG. 12 shows an example of a power supply arrangement according to the present invention wherein the DC power distribution link is powered by a separate power unit POW DC that generates a low DC voltage that meets safe extra low voltage requirements, ie, ≤ 60V DC , as it does in international standards for safety, such as IEC 61800-5-1 is defined. POW DC may be supplied from an external power source, in this example either from a three-phase voltage U 1 , which is the same as the power source of the entire power electronic system, or from a local low distribution voltage U 1 (eg 230 V AC ). , POW DC may also be supplied from an external DC power source (not shown). Because of the low output voltage of POW DC diode D DC at each pole of the connection to the DC intermediate circuit can be coupled to prevent damage caused by the normal DC-DC operating voltage level, which is usually higher than 300 V DC.

Aus technischen und wirtschaftlichen Gründen wird eine Hilfsleistungsversorgung normalerweise so dimensioniert, dass sie nur bei einem begrenzten Versorgungsspannungsbereich arbeitet. Dies ist, warum eine Invertereinheit INU11 nach der vorliegenden Erfindung zwei Hilfsleistungsversorgungen POW11 und POW12 aufweist, die beide die Hilfsspannungen uAUX11 und uAUX12 erzeugen können, die durch die Steuereinrichtungen CU11 und CB11 in derselben Weise benötigt werden, wie dies oben in Verbindung mit 2 beschrieben ist. Nach der Erfindung ist die erste Hilfsleistungsversorgung POW11 so dimensioniert, dass sie im normalen Betriebsspannungsbereich des Systems arbeitet, und die zweite Hilfsleistungsversorgung POW12 ist so dimensioniert, dass sie bei einem Niederspannungsbereich arbeitet, d. h. durch die getrennte Leistungseinheit POWDC in dem Beispiel der 3.For technical and economic reasons, an auxiliary power supply is normally dimensioned so that it operates only in a limited supply voltage range. This is why an inverter unit INU 11 according to the present invention has two auxiliary power supplies POW 11 and POW 12 , both of which can generate the auxiliary voltages u AUX11 and u AUX12 required by the controllers CU 11 and CB 11 in the same manner as this above in conjunction with 2 is described. According to the invention, the first auxiliary power supply POW 11 is dimensioned to operate in the normal operating voltage range of the system, and the second auxiliary power supply POW 12 is dimensioned to operate at a low voltage range, ie by the separate power unit POW DC in the example of FIG 3 ,

Ein Nutzen, der durch die erfundene Leistungsversorgungsanordnung erzielt wird, ist, dass es möglich ist, den Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreis durch eine niedrige Spannung mit Energie zu versorgen, die nicht gefährlich ist aus einem Blickwinkel der persönlichen Sicherheit, und immer noch die Steuereinrichtungen des Leistungsmoduls betriebsbereit zu halten, was es möglich macht (z. B.) die Steuersoftware in sicheren Bedingungen upzudaten. Ein weiterer Nutzen ist, dass es möglich sein kann, Selbst-Diagnosemaßnahmen laufen zu lassen, z. B. Kontrollieren von Leistungsschaltern, Überprüfen der Funktionalität von Messschaltungen usw., während einer Niederspannungsbereitschaftsperiode und somit mögliche Fehler beim Starten mit der vollen Betriebsspannung zu vermeiden.One benefit achieved by the invented power supply arrangement is that it is possible to power the DC power distribution link by a low voltage, which is not dangerous from a personal safety point of view, and still the power module controls are operational to keep what makes it possible (eg) to update the control software in safe conditions. Another benefit is that it may be possible to run self-diagnostic measures, e.g. As controlling of circuit breakers, checking the functionality of measuring circuits, etc., during a low-voltage standby period and thus avoid possible errors when starting with the full operating voltage.

4 zeigt einige charakteristische Diagramme, die die vorliegende Erfindung beschreiben. Die Diagramme zeigen eine Gleichstromzwischenkreisspannung uDC, eine Hilfsspannung uAUX eines Leistungsmoduls und die Betriebsbereitschaft SW des Leistungsmoduls, alles bei einer niedrigen Versorgungsspannung und bei einer normalen Versorgungsspannung:

  • – Zum Zeitpunkt t1 wird die niedrige Versorgungsspannung (z. B. POWDC in 3) angeschaltet,
  • – Zum Zeitpunkt t2 erreicht der Spannungspegel des Gleichstromzwischenkreises einen Wert UDC1, wo die zweite Hilfsspannungsversorgung (POW12 in 3) startet, wobei sie ihre Ausgangsspannung uAUX zu erzeugen beginnt,
  • – Uploaden der Steuersoftware von einer nichtflüchtigen Speichereinrichtung zu einer Arbeitsspeichereinrichtung kann einige Sekunden Zeit erfordern. Lediglich nach dieser Zeitverzögerung, die als tD in dem Diagramm markiert ist, ist das Steuersystem betriebsbereit (markiert als hoher Zustand des Signals SW),
  • – Eine kurze Periode vor dem Zeitpunkt t3 wird die Niederspannungsversorgung unterbrochen/abgeschaltet, das bewirkt, dass die Gleichstromzwischenkreisspannung sinkt und die zweite Hilfsspannungsversorgung zum Zeitpunkt t3 mit Arbeiten aufhört,
  • – Zum Zeitpunkt t4 wird die Hauptleistungsversorgung des Systems angeschaltet (z. B. in 1 wird der Schalter S1 geschlossen), was bedeutet, dass die Gleichstromzwischenkreisspannung anfängt anzusteigen mit einer Geschwindigkeit, die durch den Ladestrom und den Gleichspannungszwischenkreiskapazitätswert (R1, CDC in 1) bestimmt ist,
  • – Zum Zeitpunkt t5 erreicht der Spannungspegel des Gleichsstromzwischenkreises einen Wert UDC3, wo die erste Hilfsspannungsversorgung (POW11 in 3) anfängt die Ausgangsspannung uAUX zu erzeugen. Zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 kann die zweite Hilfsspannungsversorgung für eine kurze Weile starten, wenn die Gleichstromzwischenkreisspannung innerhalb ihres Betriebsbereichs UDC1...UDC2 ist,
  • – Nach der Zeitverzögerung tD ist die Steuersoftware upgeloaded und das System ist betriebsbereit (markiert als hohe Zustand des Signals SW).
4 shows some characteristic diagrams that describe the present invention. The diagrams show a DC link voltage u DC , an auxiliary voltage u AUX of a power module and the operational readiness SW of the power module, all at a low supply voltage and at a normal supply voltage:
  • At time t 1 , the low supply voltage (eg POW DC in 3 ),
  • At time t 2 , the voltage level of the DC intermediate circuit reaches a value UDC 1 , where the second auxiliary voltage supply (POW 12 in 3 ) starts, generating its output voltage u AUX ,
  • Uploading the control software from a non-volatile memory device to a memory device may take several seconds to complete. Only after this time delay, marked as t D in the diagram, is the control system ready (marked as high state of signal SW),
  • A short period before time t 3 , the low-voltage supply is interrupted / cut off, which causes the DC link voltage to drop and the second auxiliary voltage supply stops working at time t 3 ,
  • At time t 4 the main power supply of the system is switched on (eg in 1 switch S1 is closed), which means the DC link voltage begins to increase at a rate determined by the charging current and DC link capacitance value (R 1 , C DC in FIG 1 ) is determined
  • At time t 5 , the voltage level of the DC intermediate circuit reaches a value UDC 3 , where the first auxiliary voltage supply (POW 11 in 3 ) begins to produce the output voltage u AUX . Between times t 4 and t 5 , the second auxiliary voltage supply may start for a short while when the DC link voltage within its operating range U DC1 ... U DC2 ,
  • After the time delay t D , the control software is up-loaded and the system is ready for operation (marked as high state of the signal SW).

Bemerkenswert ist, dass durch konstant halten der Niederspannungsversorgung während einer Bereitschaftsperiode des Systems die Softwareuploadzeitverzögerung vermieden werden kann nach dem Anschalten der Hauptleistungsversorgung (d. h. in 4 wird die zweite Zeitverzögerung tD vermieden, wenn die Hauptleistung angeschaltet wird an oder vor dem Zeitpunkt t3). Auf diese Weise kann die vorliegende Erfindung verwendet werden, um den Systemstartprozess zu beschleunigen.It is noteworthy that by keeping the low voltage supply constant during a standby period of the system, the software update time delay can be avoided after turning on the main power supply (ie 4 the second time delay t D is avoided when the main power is turned on at or before the time t 3 ). In this way, the present invention can be used to speed up the system startup process.

Die vorliegende Erfindung ist im Allgemeinen beschrieben worden unter Bezugnahme auf das Updaten von Software. Dies ist eine beispielhafte Anwendung von den Prinzipien der Erfindung, aber andere Anwendungen sind möglich und fallen in den Schutzbereich der Ansprüche. Beispielsweise kann eine niedrigere Gleichstromzwischenkreisspannung geeignet sein während Service- oder Diagnosebetriebsarten.The present invention has generally been described with reference to updating software. This is an exemplary application of the principles of the invention, but other applications are possible and fall within the scope of the claims. For example, a lower DC link voltage may be appropriate during service or diagnostic modes.

Die speziellen Beispiele, die in der obigen Beschreibung zur Verfügung gestellt worden sind, sind nicht erschöpfend, sofern nicht ausdrücklich anderweitig festgestellt, noch sollten sie als den Schutzbereich und/oder die Anwendbarkeit der beigefügten Ansprüche beschränkend ausgelegt werden. Die Merkmale, die in den beigefügten abhängigen Ansprüchen genannt werden, sind gegenseitig frei kombinierbar, sofern nicht anders ausdrücklich festgestellt. Die Verben „aufweisen” und „enthalten” werden in diesem Dokument als offene Begrenzungen verwendet, die Existenz von jedenfalls nicht genannten Merkmalen weder ausschließen noch erfordern. Weiterhin sollte verstanden werden, dass die Verwendung von „ein” oder „einen”, d. h. eine singulare Form, durchweg in diesem Dokument die Mehrzahl nicht ausschließt.The specific examples provided in the above description are not exhaustive unless expressly stated otherwise, nor should they be construed as limiting the scope and / or applicability of the appended claims. The features mentioned in the appended dependent claims are mutually freely combinable, unless expressly stated otherwise. The verbs "comprise" and "contain" are used in this document as open bounds that neither exclude nor require the existence of any features not mentioned. Furthermore, it should be understood that the use of "a" or "an", i. H. a singular form, throughout this document does not exclude the majority.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • IEC 61800-5-1 [0021] IEC 61800-5-1 [0021]
  • IEC 61800-5-1 [0022] IEC 61800-5-1 [0022]

Claims (10)

Eine Anordnung in einem Leistungselektroniksystem, die ein oder mehrere Leistungselektronikmodule aufweist, die mit einem gemeinsamen Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreis gekoppelt sind, wobei das Leistungselektroniksystem aufweist: Ein erstes Konvertermodul, das ausgebildet ist, um eine versorgende Wechselstromnetzspannung in eine normale Arbeitsspannung des Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreises zu wandeln; Ein zweites Konvertermodul, das ausgebildet ist, um den Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreis mit einer niedrigen Spannung zu laden, die unterhalb der normalen Arbeitsspannung des Gleichstrom-Leistungsversorgungszwischenkreises ist.An arrangement in a power electronics system having one or more power electronics modules coupled to a common DC power distribution link, the power electronics system comprising: a first converter module configured to convert a powered AC power voltage to a normal operating voltage of the DC power distribution link ; A second converter module configured to charge the DC power distribution link at a low voltage that is below the normal operating voltage of the DC power supply link. Eine Anordnung nach Anspruch 1, worin die Niederspannung die Anforderungen an eine sichere Betriebsweise mit extra niedriger Spannung erfüllt.An assembly according to claim 1, wherein the low voltage meets the requirements for safe extra low voltage operation. Eine Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, worin das zweite Konvertermodul so gestaltet ist, dass es Eingangsleistung von demselben Wechselspannungsnetz wie das erste Konvertermodul erhält.An arrangement according to claim 1 or 2, wherein the second converter module is configured to receive input power from the same AC mains as the first converter module. Eine Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, worin das zweite Konvertermodul so ausgebildet ist, dass es Eingangsleistung von dem Wechselspannungsnetz erhält, die unterschiedlich ist von der des ersten Leistungskonvertermoduls.An arrangement according to claim 1 or 2, wherein the second converter module is arranged to receive input power from the AC power network different from that of the first power converter module. Eine Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, worin das zweite Konvertermodul so ausgebildet ist, dass es Eingangsleistung von einem Gleichstromzwischenkreis erhält.An arrangement according to claim 1 or 2, wherein the second converter module is arranged to receive input power from a DC link. Eine Anordnung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin mindestens eines der ein oder mehreren Leistungselektronikmodule eine erste interne Hilfsleistungsversorgung aufweist, die ausgebildet ist, um nur bei der normalen Arbeitsspannung des Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreises zu arbeiten, und eine zweite interne Hilfsleistungsversorgung, die ausgebildet ist, bei einer niedrigen Spannung zu arbeiten, die unterhalb der normalen Arbeitsspannung des Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreises ist.An assembly according to any one of the preceding claims, wherein at least one of the one or more power electronics modules has a first internal auxiliary power supply configured to operate only at the normal operating voltage of the DC power distribution link and a second internal auxiliary power supply formed to operate at a low voltage which is below the normal working voltage of the DC power distribution link. Eine Anordnung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, worin mindestens eines der ein oder mehreren Leistungselektronikmodulen eine Hilfsspannungsversorgung aufweist, die sowohl bei der normalen Arbeitsspannung des Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreises und bei der niedrigen Spannung arbeitet.An assembly according to any one of the preceding claims, wherein at least one of the one or more power electronics modules has an auxiliary power supply operating at both the normal operating voltage of the DC power distribution link and the low voltage. Eine Anordnung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, worin die niedrige Spannung gleich oder kleiner als 60 V ist.An assembly according to any one of the preceding claims, wherein the low voltage is equal to or less than 60V. Eine Anordnung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, worin die normale Arbeitsspannung des Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreises größer als 300 V ist.An assembly according to any one of the preceding claims, wherein the normal operating voltage of the DC power distribution link is greater than 300V. Eine Anordnung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, worin mindestens eines der ein oder mehreren Leistungselektronikmodulen, die ausgebildet ist, um bei einer niedrigen Spannung, die unterhalb der normalen Arbeitsspannung des Gleichstrom-Leistungsverteilungszwischenkreises ist, zu arbeiten, eine Speichereinrichtung mit einer downloadbaren Software aufweist.An assembly according to any one of the preceding claims, wherein at least one of the one or more power electronics modules configured to operate at a low voltage which is below the normal operating voltage of the DC power distribution link comprises memory means having downloadable software.
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