EP3915187A1 - Antriebssystem, aufweisend einen ersten umrichter und zumindest einen zweiten umrichter - Google Patents

Antriebssystem, aufweisend einen ersten umrichter und zumindest einen zweiten umrichter

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EP3915187A1
EP3915187A1 EP20700963.0A EP20700963A EP3915187A1 EP 3915187 A1 EP3915187 A1 EP 3915187A1 EP 20700963 A EP20700963 A EP 20700963A EP 3915187 A1 EP3915187 A1 EP 3915187A1
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EP
European Patent Office
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converter
drive system
inverter
connection
housing
Prior art date
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Pending
Application number
EP20700963.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Maik Wacker
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SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Original Assignee
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by SEW Eurodrive GmbH and Co KG filed Critical SEW Eurodrive GmbH and Co KG
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a drive system, comprising a first converter and at least one second converter.
  • an electric motor can be fed by means of a converter in order to regulate the speed of the motor.
  • Circuit arrangement for operating and jointly braking a plurality of three-phase motors which are connected nonpositively via a load and are individually connected to converters.
  • a converter is known from GB 2 427 512 A.
  • a power converter device is known from DE 101 47472 A1.
  • WO 2017/127 856 A1 describes a circuit arrangement for a
  • a low-inductance DC power bus is known from US 10 084 310 B1.
  • the first converter has a first rectifier within its housing, its DC-side connection, in particular directly, with the DC-side connection of a first
  • Inverter of the first converter is connected, wherein the DC side connection of the first inverter is a first
  • Capacitance is connected in parallel, the or each second converter having a second rectifier within its housing, the DC-side connection of which is connected via inductors L2, in particular chokes, to the DC-side connection of a second inverter of the second converter, the DC-side connection of the second inverter a second capacitance is connected in parallel, the connection on the DC voltage side of the first inverter via the first
  • Inductors L1 is connected to the connection on the DC voltage side of the second inverter.
  • the advantage here is that the intermediate circuits of the two converters support each other and thus, when the motor fed by one of the converters is in generator mode, its power can be consumed by the motor-driven electric motor, which is fed by the other one that is fed to the converter. This enables a lower power consumption from the public supply network. It is important that the first converter has a slim DC link and that it can still be connected to the second converter. In an advantageous embodiment, the first inductors L1 are within one
  • the first inductors are each L1
  • Coil winding carried out which are wound around the same coil core.
  • the advantage here is that a reduction in vibrations can be achieved and, moreover, the environment is exposed to magnetic stray fields as little as possible.
  • the second capacitance C2 is designed as a film capacitor or as a polar capacitor.
  • the advantage here is that when running as
  • the second capacitance C2 has a value of more than 15pF / kW, depending on the power of the second converter specified in kilowatt kW.
  • DC link voltage is achievable.
  • this DC link voltage drops only slightly within a network half-period, even if the motor causes a large power draw.
  • the first capacitance C1 is designed as a film capacitor.
  • the advantage here is that an inexpensive film capacitor with low capacitance can be used. In spite of the intermediate circuit voltage which drops sharply when the motor draws a large amount of power, the motor can still be operated in a speed-controllable manner. For this purpose there is a corresponding regulation in which the semiconductor switch of the
  • inverter of the first converter signal electronics which are also supplied with the detected values of the intermediate circuit voltage and the pulse width modulation duration of the control signals of the semiconductor switch is set depending on these detected values of the intermediate circuit voltage.
  • the first capacitance C1 has a value of 5pF / kW or less, depending on the power of the first converter specified in kilowatt kW.
  • the advantage here is that the converter, despite the slim DC link, enables the electric motor to be operated in a speed-controlled manner.
  • the DC-side connection of the first inverter is led out to a first connection unit on the housing of the first converter.
  • the electrical connection provided on the housing means that the second converter can be electrically connected and the intermediate circuit can thus be supported.
  • the connection can also be designed as a plug connector, for example.
  • connection of the second inverter on the DC voltage side is led out to a second connection unit on the housing of the second converter.
  • the advantage here is that an electrical connection is thus provided on the housing and the intermediate circuit can thus be supported.
  • the connection can also be designed as a plug connector, for example.
  • the DC-side connection of the second rectifier is led out to a third connection unit on the housing of the second converter, in particular so that a third connection unit on the housing of a further second converter can be electrically connected.
  • the advantage here is that an electrical connection is brought out and thus an electrical connection of further converters is made possible.
  • the first inductors L1 together with the capacitor C1 form a first resonant circuit and are dimensioned such that the
  • Resonance frequency of the first resonant circuit is between 1 kHz and 2 kHz.
  • the advantage here is that vibrations and / or resonances can be avoided.
  • the second inductors L2 together with the capacitor C2 form a second resonant circuit and are dimensioned such that the
  • Resonance frequency of the second resonant circuit has a value which is less than six times the frequency of the at the AC-side connection of the second
  • Rectifier applied AC voltage system in particular less than 300 Hz. It is advantageous that vibrations by pulse width modulated power semiconductor switch of the inverter can not be excited, since these with a higher frequency than with
  • the first inductors L1 are each designed as a coil winding arranged around a ferrite core, an auxiliary winding, which is supplied with a current, being arranged on each of the ferrite cores.
  • the current is a direct current, on which an alternating current is superimposed, the amplitude of which is less than half the value of the direct current.
  • an AC voltage component detected at the DC-side output of the rectifier of the first converter is fed to a first controller which adjusts the current, in particular the AC current, to the auxiliary winding in such a way that the AC voltage component is regulated to zero.
  • the advantage here is that harmonics coming from the slim DC link can be actively regulated in a simple manner.
  • the direct current component of the current of the auxiliary winding is set by a second regulator in such a way that the resonance frequency of the first
  • Resonant circuit is regulated to a setpoint.
  • the advantage here is that the damping can be optimized.
  • FIG. 1 A drive system according to the invention is shown in FIG. 1
  • a first converter has, within its housing 17, a rectifier 11 supplied by a public AC voltage supply network 5, in particular a three-phase voltage supply, to whose connection on the DC voltage side
  • DC-side connection of an inverter 12 is connected directly and, in parallel, a first capacitance C1.
  • This first capacitance C1 is designed as a film capacitor and has a value of 5pF / kW or less, depending on the power of the first converter specified in kilowatt kW.
  • the first converter is therefore designed with a slim DC link.
  • An electric motor 15 which is preferably designed as a three-phase motor, is connected to the connection on the AC voltage side of the inverter 12. Is.
  • the inverter 12 has three half bridges arranged in parallel, each having a lower and an upper controllable semiconductor switch, such as IGBT or MOSFET, so that a three-phase voltage can be provided on the motor side.
  • Half bridge formed parallel connection is supplied by the voltage present at the DC side connection of the inverter 12.
  • the semiconductor switches are each controlled by pulse width modulation.
  • the intermediate circuit voltage Uz that is to say the voltage present at the DC-side connection of the inverter 12
  • the first converter has a first one
  • a second converter also has a rectifier 1 supplied by the public AC voltage supply network 5, in particular a three-phase voltage supply, to whose connection on the DC voltage side
  • DC-side connection of an inverter 2 via inductors, that is, chokes, L2 is connected.
  • a second capacitance C2 is connected to the DC-side connection of the inverter 2.
  • This second capacitance C2 is designed as a film capacitor or as a polar capacitor and has a value of more than 15pF / kW depending on the power of the second converter specified in kilowatt kW. The voltage present at the DC side connection of the inverter 2 is thus stabilized.
  • the inverter 2 also has three half bridges arranged in parallel, each having a lower and an upper controllable semiconductor switch, such as IGBT or MOSFET, so that a three-phase voltage can be provided on the motor side.
  • the parallel circuit formed from the three half bridges is supplied by the voltage present at the DC side connection of the inverter 2.
  • the semiconductor switches are each controlled by pulse width modulation.
  • the DC-side connection of the inverter 2 is the first
  • DC link connection 4 also led out at the second converter and connected to the first DC link connection 4 of the first converter via a choke, which has inductors L1 and is arranged in a housing 13.
  • the DC-side connection of the rectifier 1 is also led out, so that a further second converter can be connected to its DC-voltage connection of its rectifier 1.
  • the DC-side connections of the rectifiers 1 of the two second converters are also connected in parallel and support one another.
  • the inductors L1 together with the capacitor C1 form a resonant circuit, the resonance frequency of which is preferably between 1 kHz and 2 kHz. Vibrations excited by the inverter of the first converter are thus suppressed.
  • the inductors L2 together with the capacitor C2 form an oscillating circuit, the resonance frequency of which has a value which is less than 300 Hz.
  • the intermediate circuit of the respective second converter is thus from
  • the two upper potentials of the DC voltage connections of the inverters (2, 12) of the first and of the second converter are connected via a first inductor L1.
  • the two lower potentials of the connections on the DC voltage side of the inverters (2, 12) of the first and of the second converter are via a second one
  • the two inductors L1 are each designed as a winding around a core, the core being the same for both inductors.
  • the first DC link connection 4 and the second DC link connection 3 are each designed as a connection for busbars.
  • DC link connection 4 is designed for copper cables instead of for busbars, i.e. not for busbars.
  • an auxiliary winding is provided on the first inductors L1 and a current is applied to each of them, so that the
  • Resonance frequency of the first resonant circuit is adjustable to a setpoint

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Abstract

Antriebssystem, aufweisend einen ersten Umrichter und zumindest einen zweiten Umrichter, wobei der erste Umrichter innerhalb seines Gehäuses (17) einen ersten Gleichrichter (11) aufweist, dessen gleichspannungsseitiger Anschluss, insbesondere direkt, mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss eines ersten Wechselrichters (12) des ersten Umrichters verbunden ist, wobei dem gleichspannungsseitigen Anschluss des ersten Wechselrichters (12) eine erste Kapazität (C1) parallel zugeschaltet ist, wobei der oder jeder zweite Umrichter innerhalb seines Gehäuses (7) einen zweiten Gleichrichter (1) aufweist, dessen gleichspannungsseitiger Anschluss über Induktivitäten L2, insbesondere also Drosseln, mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss eines zweiten Wechselrichters (2) des zweiten Umrichters verbunden ist, wobei dem gleichspannungsseitigen Anschluss des zweiten Wechselrichters (2) eine zweite Kapazität (C2) parallel zugeschaltet ist, wobei der geichspannungsseitige Anschluss des ersten Wechselrichters (12) über erste Induktivitäten L1 mit dem geichspannungsseitigen Anschluss des zweiten Wechselrichters (2) verbunden ist.

Description

Antriebssystem, aufweisend einen ersten Umrichter und zumindest einen zweiten Umrichter
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem, aufweisend einen ersten Umrichter und zumindest einen zweiten Umrichter.
Es ist allgemein bekannt, dass mittels eines Umrichters ein Elektromotor speisbar ist, um die Drehzahl des Motors zu regeln.
Aus der DE 42 35 223 C1 ist als nächstliegender Stand der Technik eine
Schaltungsanordnung zum Betreiben und gemeinsamen Bremsen von mehreren, kraftschlüssig über eine Last verbundenen, einzeln an Umrichter angeschlossneen Drehstrommotoren bekannt.
Aus der GB 2 427 512 A ist ein Umrichter bekannt.
Aus der DE 101 47472 A1 ist ein Stromrichtergerät bekannt.
Aus der DE 10 2005 031 372 A1 ist ein Wechselrichter mit Sinusfilter bekannt.
Aus der WO 2017 / 127 856 A1 ist eine Schaltungsanordnung für einen
Frequenzumrichter bekannt.
Aus der US 10 084 310 B1 ist ein niederinduktiver Gleichstrom-Leistungsbus bekannt.
Aus der US 2016 / 0 327 998 A1 ist ein niederkapazitiver Antrieb mit verbesserter Immunität bekannt.
Aus der US 7 053 569 B2 ist ein Wechselrichtersteuerungsverfahren bekannt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren weiterzubilden, wobei
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Antriebssystem nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Antriebssystem, aufweisend einen ersten Umrichter und zumindest einen zweiten Umrichter, sind, dass der erste Umrichter innerhalb seines Gehäuses einen ersten Gleichrichter aufweist, dessen gleichspannungsseitiger Anschluss, insbesondere direkt, mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss eines ersten
Wechselrichters des ersten Umrichters verbunden ist, wobei dem gleichspannungsseitigen Anschluss des ersten Wechselrichters eine erste
Kapazität parallel zugeschaltet ist, wobei der oder jeder zweite Umrichter innerhalb seines Gehäuses einen zweiten Gleichrichter aufweist, dessen gleichspannungsseitiger Anschluss über Induktivitäten L2, insbesondere also Drosseln, mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss eines zweiten Wechselrichters des zweiten Umrichters verbunden ist, wobei dem gleichspannungsseitigen Anschluss des zweiten Wechselrichters eine zweite Kapazität parallel zugeschaltet ist, wobei der geichspannungsseitige Anschluss des ersten Wechselrichters über erste
Induktivitäten L1 mit dem geichspannungsseitigen Anschluss des zweiten Wechselrichters verbunden ist.
Von Vorteil ist dabei, dass die Zwischenkreise der beiden Umrichter sich gegenseitig stützen und somit bei generatorischem Betrieb des von einem der Umrichter gespeisten Motors dessen Leistung vom motorisch betriebenen Elektromotor, der vom anderen der bei dem Umrichter gespeist wird, verbrauchbar ist. Somit ist ein geringerer Leistungsbezug aus dem Öffentlichen Versorgungsnetz ermöglicht. Wichtig ist dabei, dass der erste Umrichter einen schlanken Zwischenkreis aufweist und dieser trotzdem mit dem zweiten Umrichter verbindbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die ersten Induktivitäten L1 innerhalb eines
Gehäuses angeordnet, welches separat und/oder beabstandet ist zum Gehäuse des ersten Umrichters und zum Gehäuse des zweiten Umrichters. Von Vorteil ist dabei, dass der erste Umrichter verbindbar ist mit dem zweiten Umrichter. Dabei werden aber Schwingungen vermieden, indem die ersten Induktivitäten L1 entsprechend dimensioniert sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die ersten Induktivitäten jeweils L1 als
Spulenwicklung ausgeführt, welche um denselben Spulenkern herumgewickelt sind. Von Vorteil ist dabei, dass somit eine Reduzierung von Schwingungen erreichbar ist und außerdem die Umgebung möglichst gering belastet wird mit magnetischen Streufeldern.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die zweite Kapazität C2 ist als Folienkondensator oder als polarer Kondensator ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass bei Ausführung als
Folienkondensator höher frequente Spannungsschwankungen besser abpufferbar sind und bei Verwendung des polaren Kondensators kostengünstig eine große Zwischenkreiskapazität, also ein effizientes Abpuffern, bereitstellbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die zweite Kapazität C2 abhängig von der in Kilowatt kW angegebenen Leistung des zweiten Umrichters einen Wert von mehr als 15pF / kW auf. Von Vorteil ist dabei, dass eine leistungsfähige Abpufferung der
Zwischenkreisspannung erreichbar ist. Insbesondere bricht diese Zwischenkreisspannung innerhalb einer Netzhalbperiode somit nur geringfügig ein, auch wenn vom Motor eine große Leistungsentnahme bewirkt wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Kapazität C1 ist als Folienkondensator ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass ein kostengünstiger Folienkondensator mit geringer Kapazität verwendbar ist. Trotz der somit stark einbrechenden Zwischenkreisspannung bei großer Leistungsentnahme durch den Motor ist der Motor weiterhin drehzahlregelbar betreibbar. Hierzu ist eine entsprechende Regelung in der die Halbleiterschalter des
Wechselrichters des ersten Umrichters ansteuernden Signalelektronik vorgesehen, welcher auch die erfassten Werte der Zwischenkreisspannung zugeführt werden und abhängig von diesen erfassten Werten der Zwischenkreisspannung die Pulsweitenmodulationsdauer der Ansteuersignale der Halbleiterschalter gestellt wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die erste Kapazität C1 abhängig von der in Kilowatt kW angegebenen Leistung des ersten Umrichters einen Wert von 5pF / kW oder weniger auf. Von Vorteil ist dabei, dass der Umrichter trotz des schlanken Zwischenkreises den Elektromotor drehzahlgeregelt betreibbar macht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der gleichspannungsseitige Anschluss des ersten Wechselrichters zu einer ersten Anschlusseinheit am Gehäuse des ersten Umrichters herausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass durch den am Gehäuse vorgesehenen elektrischen Anschluss der zweite Umrichter elektrisch verbindbar ist und somit der Zwischenkreis stützbar ist. Der Anschluss kann beispielsweise auch als Steckverbinder ausgeführt sein.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der gleichspannungsseitige Anschluss des zweiten Wechselrichters zu einer zweiten Anschlusseinheit am Gehäuse des zweiten Umrichters herausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass somit ein elektrischer Anschluss am Gehäuse vorgesehen ist und somit der Zwischenkreis stützbar ist. Der Anschluss kann beispielsweise auch als Steckverbinder ausgeführt sein.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der gleichspannungsseitige Anschluss des zweiten Gleichrichters zu einer dritten Anschlusseinheit am Gehäuse des zweiten Umrichters herausgeführt, insbesondere so dass eine dritte Anschlusseinheit am Gehäuse eines weiteren zweiten Umrichters elektrisch verbindbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein elektrischer Anschluss herausgeführt und somit eine elektrische Anbindung weiterer Umrichter ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die ersten Induktivitäten L1 zusammen mit der Kapazität C1 einen ersten Schwingkreis bilden und derart dimensioniert, dass die
Resonanzfrequenz des ersten Schwingkreises zwischen 1kHz und 2kHz beträgt. Von Vorteil ist dabei, dass Schwingungen und/oder Resonanzen vermeidbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die zweiten Induktivitäten L2 zusammen mit der Kapazität C2 einen zweiten Schwingkreis bilden und derart dimensioniert, dass die
Resonanzfrequenz des zweiten Schwingkreises einen Wert aufweist, der kleiner ist als das Sechsfache der Frequenz des am wechselspannungsseitigen Anschluss des zweiten
Gleichrichters anliegenden Wechselspannungssystems, insbesondere kleiner als 300 Hz. Von Vorteil ist dabei, dass Schwingungen durch pulsweitenmodulierte Leistungshalbleiterschalter des Wechselrichters nicht anregbar sind, da diese mit höherer Frequenz als mit der
Resonanzfrequenz betrieben werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die ersten Induktivitäten L1 jeweils als um einen Ferritkern herum angeordnete Spulenwicklung ausgeführt, wobei auf jedem der Ferritkerne jeweils eine Hilfswicklung angeordnet ist, welche mit einem Strom beaufschlagt ist. Von Vorteil ist dabei, dass in einfacher Wesie ein Steuereingriff bereitstellbar ist, wobei mittels des Gleichstroms ein Arbeitspunkt einstellbar ist, der die Resonanzfrequenz des ersten Schwingkreises bestimmt und mit einem überlagerten
Wechselstrom eine Schwingungsdämpfung realisierbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Strom ein Gleichstrom, dem ein Wechselstrom überlagert ist, dessen Amplitude kleiner als die Hälfte des Wertes des Gleichstroms ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Werte der ersten Induktivitäten steuerbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein am gleichspannungsseitigen Ausgang des Gleichrichters des ersten Umrichters erfasster Wechselspannungsanteil einem ersten Regler zugeführt, der den Strom, insbeosndere den Wechselstrom, der Hilfswicklung derart stellt, dass der Wechselspannungsanteil auf Null hin geregelt wird. Von Vorteil ist dabei, dass vom schlanken Zwischenkreis kommende Oberschwingungen in einfacher Weise aktiv ausregelbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Gleichstromanteil des Stroms der Hilfswicklung von einem zweiten Regler derart gestellt, dass die Resonanzfrequenz des ersten
Schwingkreises auf einen Sollwert hin geregelt wird. Von Vorteil ist dabei, dass die Dämpfung optmierbar ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen
Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe. Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Antriebssystem gezeigt.
Ein erster Umrichter weist innerhalb seines Gehäuses 17 einen von einem Öffentlichen Wechselspannungsversorgungsnetz 5, insbesondere Drehspannungsversorgung, versorgten Gleichrichter 11 auf, an dessen gleichspannungsseitigem Anschluss der
gleichspannungsseitige Anschluss eines Wechselrichters 12 direkt angeschlossen ist und parallel dazu eine erste Kapazität C1.
Diese erste Kapazität C1 ist als Folienkondensator ausgeführt und weist abhängig von der in Kilowatt kW angegebenen Leistung des ersten Umrichters einen Wert von 5pF / kW oder weniger auf. Somit ist der erste Umrichter mit schlankem Zwischenkreis ausgeführt.
Am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters 12 ist ein Elektromotor 15 angeschlossen, der vorzugsweise als Drehstrommotor ausgeführt. Ist.
Entsprechend weist der Wechselrichter 12 drei parallel angeordneten Halbbrücken aus jeweils einem unteren und einem oberen steuerbaren Halbleiterschalter, wie IGBT oder MOSFET, auf, so dass motorseitig eine dreiphasige Spannung bereitstellbar ist. Die aus den drei
Halbbrücken gebildete Parallelschaltung wird von der am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters 12 anliegenden Spannung versorgt. Die Halbleiterschalter werden jeweils pulsweitenmoduliert angesteuert.
Wegen der geringen Kapazität C1 könnte die Zwischenkreisspannung Uz, also die am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters 12 anliegende Spannung bei großer Leistungsentnahme des vom Wechselrichter gespeisten Elektromotors 16 pro Netzperiode stark schwanken. Um dies zu verhindern weist der erste Umrichter einen ersten
Zwischenkreisanschluss 14 auf, an den das obere Potential +Uz der Zwischenkreisspannung, also der am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters 12 anliegenden
Spannung, herausgeführt ist und ebenso das untere Potential -Uz dieser
Zwischenkreisspannung. Ein zweiter Umrichter weist ebenfalls innerhalb seines Gehäuses 7 einen von dem Öffentlichen Wechselspannungsversorgungsnetz 5, insbesondere Drehspannungsversorgung, versorgten Gleichrichter 1 auf, an dessen gleichspannungsseitigem Anschluss der
gleichspannungsseitige Anschluss eines Wechselrichters 2 über Induktivitäten, also Drosseln, L2 angeschlossen ist. Parallel ist am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters 2 eine zweite Kapazität C2 angeschlossen.
Diese zweite Kapazität C2 ist als Folienkondensator oder als polarer Kondensator ausgeführt und weist abhängig von der in Kilowatt kW angegebenen Leistung des zweiten Umrichters einen Wert von mehr als 15pF / kW auf. Somit ist die am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters 2 anliegende Spannung stabilisiert.
Am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters 2 ist ein Elektromotor 6 angeschlossen, der vorzugsweise als Drehstrommotor ausgeführt. Ist.
Entsprechend weist auch der Wechselrichter 2 drei parallel angeordneten Halbbrücken aus jeweils einem unteren und einem oberen steuerbaren Halbleiterschalter, wie IGBT oder MOSFET, auf, so dass motorseitig eine dreiphasige Spannung bereitstellbar ist. Die aus den drei Halbbrücken gebildete Parallelschaltung wird von der am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters 2 anliegenden Spannung versorgt. Die Halbleiterschalter werden jeweils pulsweitenmoduliert angesteuert.
Der gleichspannungsseitige Anschluss des Wechselrichters 2 ist als erster
Zwischenkreisanschluss 4 auch beim zweiten Umrichter herausgeführt und über in einem Gehäuse 13 angeordnete Drossel, welche die Induktivitäten L1 aufweist, mit dem ersten Zwischenkreisanschluss 4 des ersten Umrichters verbunden.
Auf diese Weise ist eine weitere Stützung des Zwischenkreises erreichbar, insbesondere, wenn einer der beiden Umrichter generatorisch und der andere motorisch betrieben wird.
Am zweiten Umrichter ist aber auch der gleichspannungsseitige Anschluss des Gleichrichters 1 herausgeführt, so dass ein weiterer zweiter Umrichter mit seinem gleichspannungsseitigen Anschluss seines Gleichrichters 1 verbindbar ist. Auf diese Weise sind also auch die gleichspannungsseitigen Anschlüsse der Gleichrichter 1 der beiden zweiten Umrichter parallelgeschaltet und stützen sich gegenseitig.
Die Induktivitäten L1 bilden zusammen mit der Kapazität C1 einen Schwingkreis, dessen Resonanzfrequenz vorzugswiese zwischen 1 kHz und 2kHz beträgt. Somit werden durch den Wechselrichter des ersten Umrichters angeregte Schwingungen unterdrückt.
In jedem zweiten Umrichter bilden die Induktivitäten L2 zusammen mit der Kapazität C2 einen Schwingkreis, dessen Resonanzfrequenz einen Wert aufweist, der kleiner ist als 300 Hz.
Somit ist der Zwischenkreis des jeweiligen zweiten Umrichters von der
Drehspannungsversorgung entkoppelt.
Die beiden oberen Potentiale der gleichspannungsseitigen Anschlüsse der Wechselrichter (2, 12) des ersten und des zweiten Umrichters sind über eine erste Induktivität L1 verbunden. Ebenso sind die beiden unteren Potentiale der gleichspannungsseitigen Anschlüsse der Wechselrichter (2, 12) des ersten und des zweiten Umrichters sind über eine zweite
Induktivität L1 verbunden.
Die beiden Induktivitäten L1 sind jeweils als Wicklung um einen Kern ausgeführt, wobei der Kern für beide Induktivitäten derselbe ist.
Der erste Zwischenkreisanschluss 4 und der zweite Zwischenkreisanschluss 3 ist jeweils als Anschluss für Stromschienen ausgeführt.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird der erste
Zwischenkreisanschluss 4 anstatt für Stromschienen für Kupferkabel ausgeführt, also nicht für Stromschienen.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird an den ersten Induktivitäten L1 eine Hilfswicklung vorgesehen und jeweils mit einem Strom beaufschlagt, so dass die
Resonanzfrequenz des ersten Schwingkreises auf einen Sollwert hin regelbar ist und
Oberschwingungen mittels eines Wechselspannungsanteils des Stroms zu nullen versucht wird. Bezugszeichenliste
1 Gleichrichter
2 Wechselrichter
3 zweiter Zwischenkreisanschluss
4 erster Zwischenkreisanschluss
5 Wechselspannungsversorgungsnetz, insbesondere Drehspannungsversorgung
6 Elektromotor
7 Gehäuse des zweiten Umrichters
11 Gleichrichter
12 Wechselrichter
13 Gehäuse der externen Drossel
14 erster Zwischenkreisanschluss
16 Elektromotor
17 Gehäuse des ersten Umrichters
L1 Induktivität der externen Drossel
L2 Induktivität der internen Drossel
C1 erste Kapazität
C2 zweite Kapazität
+Uz oberes Zwischenkreispotential des ersten Umrichters
-Uz unteres Zwischenkreispotential des ersten Umrichters
+Uz_2 oberes Zwischenkreispotential des zweiten Umrichters
-Uz_2 unteres Zwischenkreispotential des zweiten Umrichters

Claims

Patentansprüche:
1. Antriebssystem, aufweisend einen ersten Umrichter und zumindest einen zweiten Umrichter, wobei der erste Umrichter innerhalb seines Gehäuses einen ersten Gleichrichter aufweist, dessen gleichspannungsseitiger Anschluss, insbesondere direkt, mit dem
gleichspannungsseitigen Anschluss eines ersten Wechselrichters des ersten Umrichters verbunden ist, wobei dem gleichspannungsseitigen Anschluss des ersten Wechselrichters eine erste
Kapazität parallel zugeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder zweite Umrichter innerhalb seines Gehäuses einen zweiten Gleichrichter aufweist, dessen gleichspannungsseitiger Anschluss über Induktivitäten L2, insbesondere also Drosseln, mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss eines zweiten Wechselrichters des zweiten Umrichters verbunden ist, wobei dem gleichspannungsseitigen Anschluss des zweiten Wechselrichters eine zweite Kapazität parallel zugeschaltet ist, wobei der geichspannungsseitige Anschluss des ersten Wechselrichters über erste
Induktivitäten L1 mit dem geichspannungsseitigen Anschluss des zweiten Wechselrichters verbunden ist.
2. Antriebssystem nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die ersten Induktivitäten L1 innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind, welches separat und/oder beabstandet ist zum Gehäuse des ersten Umrichters und zum Gehäuse des zweiten Umrichters.
3. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die ersten Induktivitäten jeweils L1 als Spulenwicklung ausgeführt sind, welche um denselben Spulenkern herumgewickelt sind.
4. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Kapazität C2 ist als Folienkondensator oder als polarer Kondensator ausgeführt.
5. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Kapazität C2 abhängig von der in Kilowatt kW angegebenen Leistung des zweiten Umrichters einen Wert von mehr als 15pF / kW aufweist.
6. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Kapazität C1 ist als Folienkondensator ausgeführt ist.
7. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Kapazität C1 abhängig von der in Kilowatt kW angegebenen Leistung des ersten Umrichters einen Wert von 5pF / kW oder weniger aufweist.
8. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der gleichspannungsseitige Anschluss des ersten Wechselrichters zu einer ersten
Anschlusseinheit am Gehäuse des ersten Umrichters herausgeführt ist.
9. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der gleichspannungsseitige Anschluss des zweiten Wechselrichters zu einer zweiten
Anschlusseinheit am Gehäuse des zweiten Umrichters herausgeführt ist.
10. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der gleichspannungsseitige Anschluss des zweiten Gleichrichters zu einer dritten
Anschlusseinheit am Gehäuse des zweiten Umrichters herausgeführt ist, insbesondere so, dass eine dritte Anschlusseinheit am Gehäuse eines weiteren zweiten Umrichters elektrisch verbindbar ist.
11. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die ersten Induktivitäten L1 zusammen mit der Kapazität C1 einen ersten Schwingkreis bilden und derart dimensioniert sind, dass die Resonanzfrequenz des ersten Schwingkreises zwischen 1 kHz und 2kHz beträgt.
12. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweiten Induktivitäten L2 zusammen mit der Kapazität C2 einen zweiten Schwingkreis bilden und derart dimensioniert sind, dass die Resonanzfrequenz des zweiten Schwingkreises einen Wert aufweist, der kleiner ist als das Sechsfache der Frequenz des am
wechselspannungsseitigen Anschluss des zweiten Gleichrichters anliegenden
Wechselspannungssystems, insbesondere kleiner als 300 Hz.
13. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die ersten Induktivitäten L1 jeweils als um einen Ferritkern herum angeordnete Spulenwicklung ausgeführt sind, wobei auf jedem der Ferritkerne jeweils eine Hilfswicklung angeordnet ist, welche mit einem Strom beaufschlagt ist.
14. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Strom ein Gleichstrom ist, dem ein Wechselstrom überlagert ist, dessen Amplitude kleiner als die Hälfte des Wertes des Gleichstroms ist.
15. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein am gleichspannungsseitigen Ausgang des Gleichrichters des ersten Umrichters erfasster Wechselspannungsanteil einem ersten Regler zugeführt wird, der den Strom, insbeosndere den Wechselstrom, der Hilfswicklung derart stellt, dass der Wechselspannungsanteil auf Null hin geregelt wird, und/oder dass der Gleichstromanteil des Stroms der Hilfswicklung von einem zweiten Regler derart gestellt wird, dass die Resonanzfrequenz des ersten Schwingkreises auf einen Sollwert hin geregelt wird.
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