EP3935724A1 - Antriebssystem und verfahren zum betreiben eines antriebssystems - Google Patents

Antriebssystem und verfahren zum betreiben eines antriebssystems

Info

Publication number
EP3935724A1
EP3935724A1 EP20706380.1A EP20706380A EP3935724A1 EP 3935724 A1 EP3935724 A1 EP 3935724A1 EP 20706380 A EP20706380 A EP 20706380A EP 3935724 A1 EP3935724 A1 EP 3935724A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inverter
voltage
drive system
side connection
switching unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20706380.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans Jürgen KOLLAR
Walter Stamm
Marcel STARK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Original Assignee
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SEW Eurodrive GmbH and Co KG filed Critical SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Publication of EP3935724A1 publication Critical patent/EP3935724A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC
    • H02M5/42—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters
    • H02M5/44—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC
    • H02M5/453—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M5/4585—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36—Means for starting or stopping converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC
    • H02M5/42—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters
    • H02M5/44—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC
    • H02M5/453—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/02—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/125—Avoiding or suppressing excessive transient voltages or currents
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/66—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output with possibility of reversal
    • H02M7/68—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/79—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/797—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

Definitions

  • the invention relates to a drive system and a method for operating a
  • Inverter is connected.
  • the AC voltage side connection of the rectifier is fed from an AC voltage supply network and from which
  • AC voltage side connection of the inverter is fed by an electric motor.
  • the invention is therefore based on the object of improving the energy efficiency of a drive system.
  • the object is achieved in the drive system according to the features specified in claim 1 and in the method according to the features specified in claim 9.
  • the drive system has a converter and a second inverter as well as at least one first switching unit, an electric motor being connected to the AC voltage-side connection of the second inverter, the converter having a first inverter and a rectifier, in particular a controllable rectifier , wherein the DC voltage side connection of the rectifier with the
  • DC voltage side connection of the first inverter is connected, in particular connected in parallel, wherein a capacitance is arranged in parallel to the DC voltage side connection of the first inverter, in particular is connected, wherein the DC voltage side connection of the second inverter with the
  • DC voltage side connection of the first inverter is connected, in particular connected in parallel, the AC voltage side connection of the first inverter depending on the switching state of the first switching unit, in particular via a line filter, with a
  • AC voltage supply network ie three-phase power supply network, can be connected.
  • the first switching unit is controlled by the signal electronics of the first inverter.
  • the advantage here is that pre-charging is made possible via the free-wheeling diodes of the semiconductor switches of the inverter. This is because the rectifier, in particular the controlled rectifier, of the converter is not used at its connection on the AC voltage side and is therefore not able to supply electrical power to the intermediate circuit.
  • Rectifier is not used, in particular is therefore open.
  • the advantage here is that the
  • Free-wheeling diodes of the semiconductor switches of the inverter act as rectifiers. This means that the intermediate circuit capacitor is precharged from the connection on the AC voltage side of the inverter.
  • the capacitance is non-polar, in particular one
  • Film capacitor or a film capacitor arrangement is.
  • the advantage here is that the capacity is less than 10pF / kW, in particular between 2pF / kW and 8pF / kW, and the intermediate circuit can thus be implemented as a slim intermediate circuit.
  • the converter has signal electronics that generate the control signals of the semiconductor switches of the first inverter,
  • the switching units can be controlled by the signal electronics.
  • the first switching unit can be closed in order to precharge the intermediate circuit capacitance, the second switching unit being closed after another threshold value of the intermediate circuit voltage has been exceeded.
  • the AC voltage-side connection of the first inverter can be connected to an AC voltage supply network depending on the switching state of a second switching unit, in particular via a line filter, via ohmic resistances or impedances arranged in the phase lines, in particular where the value of the ohm in each of the phase lines 's resistance or impedance is the same.
  • the signal electronics control the second switching unit.
  • the advantage here is that the AC voltage supply network is only switched on after the intermediate circuit capacitor has been charged.
  • a is on the housing of the converter
  • the rectifier, the capacitance and the first inverter are arranged in a common housing, wherein the second inverter and / or the first and / or second switching unit is arranged in a separate housing.
  • Important features of the method for operating a drive system are that when the drive system is switched on, the first switching unit is initially closed, in particular in such a way that the intermediate circuit capacitance C is precharged via resistors R, and then, in particular when the intermediate circuit voltage exceeds a first threshold value second switching unit is closed, in particular for supplying the intermediate circuit in the case of a motor-driven electric motor and for feeding back into the
  • Electric motor but is connected to the AC voltage supply network.
  • the same converter can also be used to feed an electric motor, in which case the AC voltage supply network is connected to the AC voltage-side connection of the converter of the converter. Only the software executed by the signal electronics has to be adapted accordingly.
  • the first inverter always impresses a current in those phase lines during regenerative operation whose voltage is lower than the intermediate circuit voltage.
  • FIG. 1 A drive system according to the invention is shown in FIG. 1
  • the drive system has a converter, the housing 12 of which has a rectifier, in particular a controlled rectifier, and a first
  • the DC voltage side connection of the rectifier 1 is with the
  • a brake chopper 3 is supplied from the DC voltage side connection of the first inverter 5, which connects a braking resistor RB to the DC voltage side connection when the intermediate circuit voltage exceeds a threshold value.
  • the braking chopper 3 with braking resistor RB is electrically connected in parallel to the intermediate circuit capacitor C.
  • the braking resistor RB is outside the housing 12 of the
  • Inverter arranged.
  • the connections of the intermediate circuit i.e. the upper and the lower potential of the intermediate circuit voltage, are led out of the housing 12 as DC voltage connection 11 so that the DC voltage side connection of a second inverter 7, which feeds an electric motor M, can be supplied.
  • the first inverter 5 has a parallel connection of half bridges, the parallel connection being supplied from the intermediate circuit voltage, in particular being connected directly to the DC voltage-side connection of the rectifier 1.
  • Each half-bridge is designed as a series circuit, each of the series circuits having two controllable semiconductor switches, so that the respective connection node is led out to the AC voltage-side connection of the first inverter 5 and provides a respective phase.
  • a conventional converter can therefore be used as the converter if its
  • a freewheeling diode is connected in parallel to each controllable semiconductor switch of each half-bridge of the first inverter 5, so that when a three-phase voltage is applied to the
  • Rectifier functions and leads out the rectified three-phase voltage at the DC voltage-side connection of the inverter 5.
  • the drive system is connected to the public AC voltage supply network via a line reactor 10.
  • a switching unit 9, in particular a contactor, is arranged between the line reactor 10 and the connection on the AC voltage side of the inverter 5. When the first switching unit 9 is closed, the line reactor 10 is thus directly connected to the AC voltage-side connection of the
  • the line reactor 10 is also connected to the AC voltage-side connection of the inverter 5 via a second switching unit 8, in particular a contactor, a resistor being arranged in each of the phase lines.
  • the second switching unit 8 is closed, the line choke 10 is thus connected via these resistors to the connection on the AC voltage side of the inverter 5.
  • This connection can be separated by opening the second switching unit 8.
  • the intermediate circuit capacitor C is first precharged by closing the second switching unit 8, so that the precharging is then effected via the resistors R and the rectifier formed from free-wheeling diodes.
  • the first switching unit 9 is open so that the resistors are not bridged.
  • the switching unit 8 is opened and the first
  • Switching unit 9 closed, so that in motor operation of the electric motor M electrical power from the public supply network via the line choke 10 and the as
  • Rectifier functioning freewheeling diodes of the inverter 5 is conducted into the intermediate circuit of the converter and from there via the DC voltage connection 11 of the converter to the second inverter 7, which then feeds the electric motor.
  • Inverter 7 electrical power passed into the intermediate circuit and by means of the
  • Inverter 5 then passed through the line reactor 10 into the public supply network.
  • the controllable half-liter switches of the first inverter are operated by means of block-shaped feedback, i.e. the corresponding semiconductor switch is opened when the intermediate circuit voltage is greater than the voltage detected on the respective phase line.
  • the line choke 10 suppresses any high-frequency interfering current components.
  • the three-phase connection 2 is therefore not used.
  • a means 4 for detecting the intermediate circuit voltage is connected to the signal electronics 6 of the first inverter 5.
  • the signal electronics 6 controls the second switching unit 8 and the first switching unit 9.
  • the second switching unit 8 When switching on, only the second switching unit 8 is initially closed, so that the capacitance C is precharged.
  • the first switching unit 9 is then closed, so that the inverter 5, in particular the freewheeling diodes of the half-bridges of the inverter 5, functions as a rectifier in motor operation and the inverter 5 in generator operation
  • Electric motor M of the inverter acts as a block-shaped feedback.
  • the semiconductor switches of the inverter 5 are first opened and then both switching units (8, 9) may be opened simultaneously.
  • the two switching units (8, 9) are arranged outside the housing 12 of the converter.
  • the converter does not have to be converted or changed for the operation according to the invention, with the exception of its software. Because the first inverter 5 is used as a block-shaped feedback and not to generate a rotating field with a predetermined speed.
  • a respective impedance is used instead of the resistors R, in particular a respective inductance. This enables the intermediate circuit voltage to build up even more gently.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

Antriebssystem und Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems, aufweisend einen Umrichter und einen zweiten Wechselrichter sowie zumindest eine erste Schalteinheit (9), wobei am wechselspannungsseitigen Anschluss des zweiten Wechselrichters ein Elektromotor angeschlossen ist, wobei der Umrichter einen ersten Wechselrichter und einen Gleichrichter aufweist, wobei der gleichspannungsseitige Anschluss des Gleichrichters mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss des ersten Wechselrichters verbunden ist, wobei eine Kapazität parallel zum gleichspannungsseitigen Anschluss des ersten Wechselrichters angeordnet ist, wobei der gleichspannungsseitige Anschluss des zweiten Wechselrichters mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss des ersten Wechselrichters verbunden ist, wobei der wechselspannungsseitige Anschluss des ersten Wechselrichters abhängig vom Schaltzustand der Schalteinheit (9) mit einem Wechselspannungsversorgungsnetz verbindbar ist.

Description

Antriebssystem und Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem und ein Verfahren zum Betreiben eines
Antriebssystems.
Es ist allgemein bekannt, dass ein Umrichter einen Gleichrichter aufweist, dessen
gleichspannungsseitiger Anschluss mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss eines
Wechselrichters verbunden ist. Der wechselspannungsseitige Anschluss des Gleichrichters wird aus einem Wechselspannungsversorgungsnetz gespeist wird und aus dem
wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters ein Elektromotor gespeist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Energieeffizienz eines Antriebssystems zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Antriebssystem nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 9 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Antriebssystem sind, dass das Antriebssystem einen Umrichter und einen zweiten Wechselrichter sowie zumindest eine erste Schalteinheit aufweist, wobei am wechselspannungsseitigen Anschluss des zweiten Wechselrichters ein Elektromotor angeschlossen ist, wobei der Umrichter einen ersten Wechselrichter und einen Gleichrichter, insbesondere steuerbaren Gleichrichter, aufweist, wobei der gleichspannungsseitige Anschluss des Gleichrichters mit dem
gleichspannungsseitigen Anschluss des ersten Wechselrichters verbunden ist, insbesondere parallelgeschaltet ist, wobei eine Kapazität parallel zum gleichspannungsseitigen Anschluss des ersten Wechselrichters angeordnet ist, insbesondere geschaltet ist, wobei der gleichspannungsseitige Anschluss des zweiten Wechselrichters mit dem
gleichspannungsseitigen Anschluss des ersten Wechselrichters verbunden ist, insbesondere parallelgeschaltet ist, wobei der wechselspannungsseitige Anschluss des ersten Wechselrichters abhängig vom Schaltzustand der ersten Schalteinheit, insbesondere über ein Netzfilter, mit einem
Wechselspannungsversorgungsnetz, also Drehstromversorgungsnetz, verbindbar ist.
Dabei wird die erste Schalteinheit von der Signalelektronik des ersten Wechselrichters angesteuert.
Von Vorteil ist dabei, dass eine Vorladung über die Freilaufdioden der Halbleiterschalter des Wechselrichters ermöglicht ist. Denn der Gleichrichter, insbesondere gesteuerte Gleichrichter, des Umrichters ist an seinem wechselspannungsseitigen Anschluss nicht belegt und daher nicht in der Lage elektrische Leistung dem Zwischenkreis zuzuführen.
Somit ist bei anfänglich entladenem Zwischenkreiskondensator ein mit Impedanzen oder Ohm’schen Widerständen gedämpftes Vorladen durch Betätigen der ersten Schalteinheit ermöglicht. Auf diese Weise ist einerseits eine Strombegrenzung und andererseits eine Bedämpfung von Überschwingern ermöglicht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der wechselspannungsseitige Anschluss des
Gleichrichters nicht belegt, insbesondere also offen ist. Von Vorteil ist dabei, dass die
Freilaufdioden der Halbleiterschalter des Wechselrichters als Gleichrichter fungieren. Somit ist ein Vorladen des Zwischenkreiskondensators vom wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters herausgeführt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kapazität unpolar, insbesondere ein
Folienkondensator oder eine Folienkondensatoranordnung ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Kapazität kleiner als 10pF/kW beträgt, insbesondere zwischen 2pF/kW und 8pF/kW beträgt, und somit der Zwischenkreis als schlanker Zwischenkreis ausführbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Umrichter eine Signalelektronik auf, welche die Ansteuersignale der Halbleiterschalter des ersten Wechselrichters erzeugt,
insbesondere wobei ein Mittel zur Erfassung der Spannung am gleichspannungsseitigen Anschluss des ersten Wechselrichters mit der Signalelektronik verbunden ist, wobei die Signalelektronik die erste Schalteinheit ansteuert. Von Vorteil ist dabei, dass die Schalteinheiten von der Signalelektronik ansteuerbar sind. Somit ist bei Unterschreiten eines Schwellwertes der Zwischenkreisspannung die erste Schalteinheit schließbar, um ein Vorladen der Zwischenkreiskapazität zu bewirken, wobei die zweite Schalteinheit nach Überschreiten eines anderen Schwellwertes der Zwischenkreisspannung geschlossen wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der wechselspannungsseitige Anschluss des ersten Wechselrichters abhängig vom Schaltzustand einer zweiten Schalteinheit, insbesondere über ein Netzfilter, über in den Phasenleitungen angeordneten Ohm’schen Widerständen oder Impedanzen mit einem Wechselspannungsversorgungsnetz verbindbar, insbesondere wobei .in jeder der Phasenleitungen der Wert des Ohm’schen Widerstands oder Impedanz gleich ist. Von Vorteil ist dabei, dass einerseits Strombegrenzung und andererseits Spannungsüberschwingungsbedämpfung bewirkbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung steuert die Signalelektronik die zweite Schalteinheit an. Von Vorteil ist dabei, dass das Zuschalten des Wechselspannungsversorgungsnetzes erst nach Aufladen des Zwischenkreiskondensators erfolgt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Gehäuse des Umrichters ein
Gleichspannungsanschluss zum Verbinden des gleichspannungsseitigen Anschlusses des zweiten Wechselrichters mit dem Zwischenkreis des Umrichters angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass der Zwischenkreis herausgeführt ist und somit der zweite Wechselrichter anschließbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der Gleichrichter, die Kapazität und der erste Wechselrichter in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, wobei der zweite Wechselrichter und/oder die erste und/oder zweite Schalteinheit in einem separaten Gehäuse angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein Umrichter wahlweise zur Speisung eines Elektromotors wahlweise verwendbar ist oder als Rückspeisung in ein
Wechselspannungsversorgungsnetz.
Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems sind, dass beim Einschalten des Antriebssystems zunächst die erste Schalteinheit geschlossen wird, insbesondere so, dass die Zwischenkreiskapazität C über Widerstände R vorgeladen wird, und danach, insbesondere, wenn die Zwischenkreisspannung einen ersten Schwellwert überschreitet, die zweite Schalteinheit geschlossen wird, insbesondere zur Versorgung des Zwischenkreises bei motorisch betriebenem Elektromotor und zur Rückspeisung ins
Wechselspannungsversorgungsnetz bei generatorisch betriebenem Elektromotor.
Von Vorteil ist dabei, dass der elektrische Leistungsfluss vom oder zum
Wechselspannungsversorgungsnetz vom wechselspannungsseitigen Anschluss des
Wechselrichters erfolgt. Somit speist der erste Wechselrichter des Umrichters keinen
Elektromotor, sondern ist mit dem Wechselspannungsversorgungsnetz verbunden.
Derselbe Umrichter ist aber auch verwendbar zur Speisung eines Elektromotors, wobei dann das Wechselspannungsversorgungsnetz am wechselspannungsseitigen Anschluss des Gleichrichters des Umrichters angeschlossen ist. Nur die von der Signalelektronik ausgeführt Software muss entsprechend angepasst werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung prägt der erste Wechselrichter beim Rückspeisebetrieb stets in diejenigen Phasenleitungen einen Strom ein, deren Spannung kleiner ist als die Zwischenkreisspannung. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfach realisierbare blockförmige Rückspeisung vom Wechselrichter ausgeführt wird, wenn der über den zweiten Wechselrichter versorgte Elektromotor generatorisch betrieben wird. Ansonsten sind die Freilaufdioden der in Halbbrücken angeordneten Halbleiterschalter des Wechselrichters als Gleichrichter wirksam. 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 dargestellt.
Wie in der Figur 1 dargestellt, weist das Antriebssystem einen Umrichter auf, dessen Gehäuse 12 einen Gleichrichter, insbesondere gesteuerten Gleichrichter, und einen ersten
Wechselrichter 5 auf sowie einen Brems-Chopper 3, wobei der mit dem Brems-Chopper 3 verbundene Bremswiderstand RB außerhalb des Gehäuses 12 des Umrichters angeordnet ist.
Am gleichspannungsseitigen Anschluss des ersten Wechselrichters ist ein
Zwischenkreiskondensator C angeordnet, der vorzugsweise nicht-polar ausgeführt ist.
Insbesondere ist hierbei eine Ausführung als Folienkondensator vorteilhaft.
Der gleichspannungsseitige Anschluss des Gleichrichters 1 ist mit dem
gleichspannungsseitigen Anschluss des ersten Wechselrichters 5 verbunden.
Außerdem ist ein Brems-Chopper 3 aus dem gleichspannungsseitigen Anschluss des ersten Wechselrichters 5 versorgt, welcher einen Bremswiderstand RB dem gleichspannungsseitigen Anschluss zuschaltet, wenn die Zwischenkreisspannung einen Schwellwert überschreitet.
Der Brems-Chopper 3 mit Bremswiderstand RB ist parallel zum Zwischenkreiskondensator C elektrisch zugeschaltet. Der Bremswiderstand RB ist außerhalb des Gehäuses 12 des
Umrichters angeordnet. Die Anschlüsse des Zwischenkreises, also das obere und das untere Potential der Zwischenkreisspannung, sind als Gleichspannungsanschluss 11 aus dem Gehäuse 12 herausgeführt, so dass der gleichspannungsseitige Anschluss eines zweiten Wechselrichters 7 versorgbar ist, welcher einen Elektromotor M speist. Der erste Wechselrichter 5 weist eine Parallelschaltung von Halbbrücken auf, wobei die Parallelschaltung aus der Zwischenkreisspannung versorgt ist, insbesondere also mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss des Gleichrichters 1 direkt verbunden ist.
Jede Halbbrücke ist als Reihenschaltung ausgeführt, wobei jede der Reihenschaltungen zwei steuerbare Halbleiterschalter aufweist, so dass der jeweilige Verbindungsknoten zum wechselspannungsseitigen Anschluss des ersten Wechselrichters 5 herausgeführt ist und eine jeweilige Phase bereitstellt.
Der wechselspannungsseitige Anschluss des Gleichrichters 1 ist nicht belegt.
Somit ist als Umrichter ein konventioneller Umrichter verwendbar, wenn dessen
Zwischenkreisspannung als Gleichspannungsanschluss 11 herausgeführt ist aus dem
Gehäuse 12 des Umrichters.
Jedem steuerbaren Halbleiterschalter jeder Halbbrücke des ersten Wechselrichters 5 ist eine Freilaufdiode parallel zugeschaltet, so dass bei Anliegen einer Drehspannung am
wechselspannungsseitigen Ausgang des Wechselrichters 5 der Wechselrichter 5 als
Gleichrichter fungiert und die gleichgerichtete Drehspannung am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters 5 herausführt.
Erfindungsgemäß ist das Antriebssystem über eine Netzdrossel 10 mit dem Öffentlichen Wechselspannungsversorgungsnetz verbunden. Zwischen der Netzdrossel 10 und dem wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters 5 ist eine Schalteinheit 9, insbesondere Schütz, angeordnet. Bei geschlossener erster Schalteinheit 9 ist somit die Netzdrossel 10 direkt verbunden mit dem wechselspannungsseitigen Anschluss des
Wechselrichters 5. Mittels Öffnen der ersten Schalteinheit 9 ist diese Verbindung auftrennbar. Außerdem ist die Netzdrossel 10 auch über eine zweite Schalteinheit 8, insbesondere Schütz, mit dem wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters 5 verbunden, wobei in jeder der Phasenleitungen jeweils ein Widerstand angeordnet ist. Bei geschlossener zweiter Schalteinheit 8 ist somit die Netzdrossel 10 über diese Widerstände verbunden mit dem wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters 5. Mittels Öffnen der zweiten Schalteinheit 8 ist diese Verbindung auftrennbar.
Beim Einschalten des Antriebssystems wird zunächst der Zwischenkreiskondensator C vorgeladen, indem die zweite Schalteinheit 8 geschlossen wird, so dass dann die Vorladung über die Widerstände R und den aus Freilaufdioden gebildeten Gleichrichter bewirkt wird. Während diesem Vorladen ist die erste Schalteinheit 9 geöffnet, so dass die Widerstände nicht überbrückt sind.
Im nachfolgenden geregelten Betrieb wird die Schalteinheit 8 geöffnet und die erste
Schalteinheit 9 geschlossen, so dass im motorischen Betrieb des Elektromotors M elektrische Leistung aus dem Öffentlichen Versorgungsnetz über das Netzdrossel 10 und die als
Gleichrichter fungierenden Freilaufdioden des Wechselrichters 5 in den Zwischenkreis des Umrichters geleitet wird und von dort über den Gleichspannungsanschluss 11 des Umrichters zum zweiten Wechselrichter 7, der den Elektromotor dann speist.
Im generatorischen Betrieb hingegen wird vom Elektromotor M über den zweiten
Wechselrichter 7 elektrische Leistung in den Zwischenkreis geleitet und mittels des
Wechselrichters 5 dann über die Netzdrossel 10 ins Öffentliche Versorgungsnetz geleitet. Dabei werden die steuerbaren Halbeliterschalter des ersten Wechselrichters mittels blockförmiger Rückspeisung betrieben, also der entsprechende Halbleiterschalter dann geöffnet, wenn die Zwischenkreisspannung größer ist als die an der jeweiligen Phasenleitung erfasst Spannung.
Die Netzdrossel 10 unterdrückt hochfrequente eventuell vorhandene, störende Stromanteile.
Der Drehstromanschluss 2 ist also nicht belegt.
Wie in Figur 1 gezeigt, ist ein Mittel 4 zur Erfassung der Zwischenkreisspannung mit der Signalelektronik 6 des ersten Wechselrichters 5 verbunden. Die Signalelektronik 6 steuert die zweite Schalteinheit 8 und die erste Schalteinheit 9 an. Beim Anschalten wird zunächst nur die zweite Schalteinheit 8 geschlossen, so dass eine Vorladung der Kapazität C erfolgt. Danach wird die erste Schalteinheit 9 geschlossen, so dass im motorischen Betrieb der Wechselrichter 5, insbesondere die Freilaufdioden der Halbbrücken des Wechselrichters 5, als Gleichrichter fungiert und im generatorischen Betrieb des
Elektromotors M der Wechselrichter als blockförmige Rückspeisung fungiert. Beim Abschalten werden zunächst die Halbleiterschalter des Wechselrichters 5 geöffnet und danach dürfen beide Schalteinheiten (8, 9) gleichzeitig geöffnet werden.
Die beiden Schalteinheit (8, 9) sind außerhalb des Gehäuses 12 des Umrichters angeordnet. Somit muss der Umrichter für den erfindungsgemäßen Betrieb nicht umgebaut oder geändert werden mit Ausnahme seiner Software. Denn der erste Wechselrichter 5 wird als blockförmige Rückspeisung eingesetzt und nicht zur Erzeugung eines Drehfeldes mit vorgegebener Drehzahl.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt der Widerstände R eine jeweilige Impedanz verwendet, insbesondere eine jeweilige Induktivität. Somit ist ein noch weicherer Aufbau der Zwischenkreisspannung ermöglicht.
Bezugszeichenliste
I Gleichrichter, insbesondere gesteuerter Gleichrichter 2 Drehstromanschluss
3 Brems-Chopper
4 Mittel zur Erfassung der Zwischenkreisspannung
5 erster Wechselrichter
6 Signalelektronik
7 zweiter Wechselrichter
8 zweite Schalteinheit, insbesondere Schütz
9 erste Schalteinheit, insbesondere Schütz
10 Netzdrossel
I I Gleichspannungsanschluss
12 Gehäuse des Umrichters
RB Bremswiderstand
R Vorladewiderstand
C Zwischenkreiskondensator

Claims

Patentansprüche:
1. Antriebssystem, aufweisend einen Umrichter und einen zweiten Wechselrichter (7) sowie zumindest eine erste Schalteinheit (9), wobei am wechselspannungsseitigen Anschluss des zweiten Wechselrichters (7) ein
Elektromotor angeschlossen ist, wobei der Umrichter einen ersten Wechselrichter (5) und einen Gleichrichter (1), insbesondere steuerbaren Gleichrichter (1), aufweist, wobei der gleichspannungsseitige Anschluss des Gleichrichters (1) mit dem
gleichspannungsseitigen Anschluss des ersten Wechselrichters (5) verbunden ist,
insbesondere parallelgeschaltet ist, wobei eine Kapazität parallel zum gleichspannungsseitigen Anschluss des ersten
Wechselrichters (5) angeordnet ist, insbesondere geschaltet ist, wobei der gleichspannungsseitige Anschluss des zweiten Wechselrichters (7) mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss des ersten Wechselrichters (5) verbunden ist,
insbesondere parallelgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der wechselspannungsseitige Anschluss des ersten Wechselrichters (5) abhängig vom Schaltzustand der Schalteinheit (9), insbesondere über ein Netzfilter, mit einem
Wechselspannungsversorgungsnetz verbindbar ist.
2. Antriebssystem nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wechselspannungsseitige Anschluss des Gleichrichters (1) nicht belegt ist, insbesondere also offen ist.
3. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kapazität unpolar ist, insbesondere ein Folienkondensator oder eine
Folienkondensatoranordnung ist.
4. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Umrichter eine Signalelektronik (6) aufweist, welche die Ansteuersignale der
Halbleiterschalter des ersten Wechselrichters (5) erzeugt, insbesondere wobei ein Mittel zur Erfassung der Spannung am gleichspannungsseitigen Anschluss des ersten Wechselrichters (5) mit der Signalelektronik (6) verbunden ist, wobei die Signalelektronik (6) die erste Schalteinheit ansteuert.
5. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wechselspannungsseitige Anschluss des ersten Wechselrichters (5) abhängig vom Schaltzustand einer zweiten Schalteinheit (8), insbesondere über ein Netzfilter, über in den Phasenleitungen angeordneten Ohm’schen Widerständen oder Impedanzen mit einem Wechselspannungsversorgungsnetz verbindbar ist, insbesondere wobei .in jeder der Phasenleitungen der Wert des Ohm’schen Widerstands oder Impedanz gleich ist.
6. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Signalelektronik (6) die zweite Schalteinheit (8) ansteuert.
7. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
am Gehäuse des Umrichters ist ein Gleichspannungsanschluss zum Verbinden des gleichspannungsseitigen Anschlusses des zweiten Wechselrichters (7) mit dem Zwischenkreis des Umrichters angeordnet.
8. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Gleichrichter (1), die Kapazität und der erste Wechselrichter (5) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, wobei der zweite Wechselrichter (7) und/oder die erste und/oder zweite Schalteinheit in einem separaten Gehäuse angeordnet ist.
9. Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
beim Einschalten des Antriebssystems zunächst die erste Schalteinheit (8) geschlossen wird, insbesondere so, dass die Zwischenkreiskapazität C über Widerstände R vorgeladen wird, und danach, insbesondere, wenn die Zwischenkreisspannung einen ersten Schwellwert überschreitet, die zweite Schalteinheit (9) geschlossen wird, insbesondere zur Versorgung des Zwischenkreises bei motorisch betriebenem Elektromotor und zur Rückspeisung ins
Wechselspannungsversorgungsnetz bei generatorisch betriebenem Elektromotor.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Wechselrichter (5) beim rückspeisebetrieb stets in diejenigen Phasenleitungen einen Strom einprägt, deren Spannung kleiner ist als die Zwischenkreisspannung.
EP20706380.1A 2019-03-08 2020-02-17 Antriebssystem und verfahren zum betreiben eines antriebssystems Pending EP3935724A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019001582 2019-03-08
PCT/EP2020/025073 WO2020182341A1 (de) 2019-03-08 2020-02-17 Antriebssystem und verfahren zum betreiben eines antriebssystems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3935724A1 true EP3935724A1 (de) 2022-01-12

Family

ID=69645909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20706380.1A Pending EP3935724A1 (de) 2019-03-08 2020-02-17 Antriebssystem und verfahren zum betreiben eines antriebssystems

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3935724A1 (de)
DE (1) DE102020001006A1 (de)
WO (1) WO2020182341A1 (de)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4021431B2 (ja) * 2004-08-10 2007-12-12 ファナック株式会社 コンバータ装置、インバータ装置及びｄｃリンク電圧の制御方法
JP2006340466A (ja) * 2005-06-01 2006-12-14 Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd Ｐｗｍコンバータ制御装置
US9654021B2 (en) * 2013-10-09 2017-05-16 Rockwell Automation Technologies, Inc. Multifunction power converter with option for integrated magnetics

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020001006A1 (de) 2020-09-10
WO2020182341A1 (de) 2020-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69508512T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bremsen eines Synchronmotors
DE102016101075B4 (de) Motorantrieb mit einer Funktion zum Erkennen eines Fehlers in einem dynamischen Bremsschaltkreis
EP2654190B1 (de) Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Schaltung
DE102018107771A1 (de) Umrichtergerät, das eine Funktion zum Erfassen eines Defekts eines Leistungsbauteiles hat, und Verfahren zum Erfassen eines Defekts eines Leistungsbauteils
WO2020120613A1 (de) Fahrzeugseitige ladevorrichtung
EP3138192B1 (de) Vorrichtung zum betreiben eines gleichrichters, insbesondere einer halbgesteuerten gleichrichterbrücke, und verfahren zum betreiben eines gleichrichters
DE102008032317A1 (de) Stromversorgung für die Steuerelektronik eines Umrichters
EP2792061B1 (de) Wahlweise steuerung eines wechselstrommotors oder gleichstrommotors
DE102016206053A1 (de) Schutzschaltung für Bremswiderstand
EP3935724A1 (de) Antriebssystem und verfahren zum betreiben eines antriebssystems
EP0300392B1 (de) Stromrichterschaltung zur Speisung eines Gleichspannungs-Zwischenkreises
DE3800753C2 (de) Verfahren zum Leitendsteuern von Halbleiterschaltern eines Rückspeisegleichrichters und Anordnung zum Durchführen des Verfahrens
EP2266196B1 (de) Versorgungseinheit für elektrische antriebe und verfahren zur steuerung dieser versorgungseinheit
DE102008036485B4 (de) Netzseitiger Pulsstromrichter für eine Umrichterschaltung
EP2966769B1 (de) Betrieb eines modularen Multilevelstromrichters
WO2020160841A1 (de) Antriebssystem mit wechselrichter und elektromotor und verfahren zum betreiben eines antriebssystems
EP3935723B1 (de) Antriebssystem, aufweisend einen wandler und einen wechselrichter zur speisung eines elektromotors
DE102004042256A1 (de) Gleichspannungszwischenkreis
DE102009008047B4 (de) Spannungsversorgung einer Ansteuerung oberer abschaltbarer Leistungshalbleiterschalter eines netzseitigen, grundfrequenz-getakteten Stromrichters
DE102011050354B3 (de) Helligkeitssteuervorrichtung, die Steuersignale über eine Wechselspannungsleitung übermittelt
DE102005045552B4 (de) Schaltungsanordnung
DE102017005928A1 (de) Umrichtersystem und Verfahren zum Betreiben eines Umrichtersystems
EP3217522A1 (de) Rückspeisefähige gleichrichtervorrichtung
DE102006032476A1 (de) Verluststrombegrenzung im Gleichspannungszwischenkreis
DE102019119803A1 (de) Aktive oberschwingungsfilter- und regenerationsenergiesteuervorrichtung und betriebsverfahren

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20211008

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20230313