EP3999374A2 - Method and device for operating a system comprising an energy storage device and resistor - Google Patents

Method and device for operating a system comprising an energy storage device and resistor

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EP3999374A2
EP3999374A2 EP20735268.3A EP20735268A EP3999374A2 EP 3999374 A2 EP3999374 A2 EP 3999374A2 EP 20735268 A EP20735268 A EP 20735268A EP 3999374 A2 EP3999374 A2 EP 3999374A2
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EP
European Patent Office
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voltage
resistor
side connection
power
inverter
Prior art date
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Pending
Application number
EP20735268.3A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Halder
Thomas Kühefuss
Georg Pfeiffer
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
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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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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/02—Dynamic electric resistor braking
    • B60L7/08—Controlling the braking effect
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
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    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H02P27/085—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation wherein the PWM mode is adapted on the running conditions of the motor, e.g. the switching frequency
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/032—Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions
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    • H02P29/60—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
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    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/18—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
    • H02P3/22—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor by short-circuit or resistive braking
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for operating a system with
  • the invention is therefore based on the object of making a system with an energy store safe.
  • the object is achieved in the method according to the features specified in claim 1 and in the system according to the features specified in claim 11.
  • the temperature rise can be described by a differential equation of the first order and shows the behavior of a PTi element.
  • the advantage here is that power is not only applied to the resistor for a short time in order to lower the intermediate circuit voltage, but also permanently with as great a voltage as possible Power P is applied. This power is preferably so great that the
  • the voltage U present at a series circuit formed from the resistor and a controllable semiconductor switch, in particular a brake chopper, is detected, the series circuit being either fed directly from the voltage made available by the energy store or via a DC / DC Converter from the vom
  • the controllable semiconductor switch being supplied with a pulse-width-modulated control signal with a pulse-width modulation ratio that is dependent on the value of the detected voltage, in particular wherein the pulse-width modulation ratio is determined according to (1 / U) * (P * R) L 1 is.
  • Pulse width modulation ratio is changed, in particular is increased when the voltage drops.
  • controllable half-liter switch is permanently closed when the voltage U falls below a threshold value, in particular the threshold value (P * R) being L 14. This enables particularly fast deep discharge when the maximum power that can be fed to the resistor is in the permissible range.
  • Pulse width modulation is then avoided.
  • the system has a supply module comprising a mains-fed rectifier, the DC voltage side of which is connected to the DC voltage side connection of an inverter and to the first connection of a DC / DC converter, wherein the second connection of the DC / DC converter is connected to the connection of the energy store providing the voltage U, an electric motor, in particular a three-phase motor, being connected to the connection on the AC voltage side of the inverter.
  • a supply module comprising a mains-fed rectifier, the DC voltage side of which is connected to the DC voltage side connection of an inverter and to the first connection of a DC / DC converter, wherein the second connection of the DC / DC converter is connected to the connection of the energy store providing the voltage U, an electric motor, in particular a three-phase motor, being connected to the connection on the AC voltage side of the inverter.
  • a DC / DC converter is arranged between the DC voltage side connection of the rectifier and the DC voltage side connection of the supply module, which stops the power flow from the rectifier to the series circuit formed by the resistor R and the controllable half-liter switch during the discharge of the
  • Rectifier and the controllable half-liter switch are arranged integrated, when discharging heat is generated either by the controllable semiconductor switch or alternatively by the diodes of the rectifier.
  • the advantage here is that the power flow from the AC voltage supply network to the intermediate circuit can be interrupted. This is particularly important when unloading.
  • the inverter has a power module on which controllable semiconductor switches arranged in half bridges are arranged.
  • controllable semiconductor switches arranged in half bridges are arranged.
  • the power P is less than the maximum from the electric motor via the inverter to the DC voltage-side connection of the
  • Inverter with regenerative operation of the electric motor regenerative power.
  • the advantage here is that by means of the energy storage a permanently constant output can be removed, but the excess energy in the generator mode must be stored in the energy store.
  • the pulse width modulation frequency is N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoe
  • Time span T changed, in particular as pulse width modulation frequency different in particular discrete values can be used in chronological succession.
  • the advantage here is that the
  • Noise emission can be reduced or at least no monofrequency sound can be heard but the sound energy can be divided into different frequencies. The sound impression is therefore more acceptable.
  • the current I flowing through the resistor R is detected, the current resistance value of the braking resistor being determined from the time-averaged voltage provided via the brake chopper and the time-averaged current, in particular according to U / 1, and below Consideration of a characteristic curve which shows the temperature dependence of the
  • Braking resistor represents the current temperature T of the respective braking resistor is determined.
  • the advantage here is that the temperature can be determined from the specific voltage and the specific current.
  • the braking resistor is monitored whether the specific temperature T of the braking resistor exceeds a threshold value, in particular wherein an emergency shutdown of the brake chopper is carried out when it is exceeded.
  • a threshold value in particular wherein an emergency shutdown of the brake chopper is carried out when it is exceeded.
  • the specific temperature is regulated to a setpoint temperature in that the power P is set accordingly as the control value of a controller, in particular a PI controller.
  • a controller in particular a PI controller.
  • the system has a supply module comprising a mains-fed rectifier, the DC-side connection of which is connected to the DC-side connection of an inverter of the system and to the first
  • Energy storage in particular accumulator arrangement and / or
  • Double-layer capacitor arrangement and / or ultracap arrangement is connected, wherein an electric motor, in particular three-phase motor, is connected to the AC voltage side connection of the inverter.
  • the energy storage can be discharged. This discharge can be carried out quickly because a very low ohmic resistance value can be used. This is because, by detecting the voltage applied to the series circuit, a constant power can be dissipated to the resistor by means of an appropriately suitable pulse width modulation, and rapid discharge can also be carried out at low voltages.
  • a DC / DC converter is arranged between the DC voltage side connection of the rectifier and the DC voltage side connection of the supply module.
  • a controllable semiconductor switch connected in series with the braking resistor is arranged in the housing of the DC / DC converter. Is beneficial that the controllable semiconductor switch can be integrated with the other electronics of the DC / DC converter and can then also be cooled with this.
  • a controllable semiconductor switch connected in series with the braking resistor is integrated on a power module which has diodes and / or controllable semiconductor switches arranged in half bridges.
  • the advantage here is that the rectifier is integrated with the controllable semiconductor switch and is designed to be heatable together.
  • the power flow from the rectifier to the intermediate circuit is stopped, in particular separated, by the converter when the energy store is discharged by means of the resistor, in particular the braking resistor, the power losses of the diodes of the rectifier and the power loss of the controllable semiconductor switch occur only alternatively.
  • the power module is arranged in the housing of the inverter or of the supply module.
  • Semiconductor switch can be arranged integrated in the power module and thus the cooling of the controllable power module can be carried out with the cooling of the power module, in particular by means of a heat sink, which dissipates the heat loss of the controllable semiconductor switches of the inverter arranged in half bridges and the controllable semiconductor switch assigned to the resistor to the environment.
  • FIG. 1 A system according to the invention is shown schematically in FIG. 1
  • a supply module 1 fed by an AC voltage supply network 8 provides a unipolar voltage at its connection on the DC voltage side.
  • the DC voltage-side connection of an inverter 2 is connected to this connection, with a three-phase voltage from an electric motor 4, in particular from an electric motor 4, from the inverter 2 at the AC voltage-side connection of the inverter 2
  • AC motor in particular three-phase motor, is made available.
  • the inverter is controlled by control electronics 3.
  • the control electronics 3 generate pulse-width-modulated control signals for the controllable semiconductor switches of the inverter, which are arranged in half-bridges connected in parallel to one another, this parallel connection of half-bridges being able to be fed from the unipolar voltage.
  • these semiconductor switches are integrated on a module on which a further controllable semiconductor switch is also integrated, which can be referred to as a brake chopper.
  • the brake chopper is connected in series with a resistor, which can be referred to as a braking resistor 7, this series connection also being able to be fed from the unipolar voltage.
  • a connection of a DC / DC converter 5 is also connected to the connection on the DC voltage side of the supply module 1, so that this DC> / DC converter 5 is connected in parallel to the inverter 2.
  • An energy store 6 is connected to the other connection of the DC / DC converter 5.
  • the DC / DC converter 5 thus enables a power flow from the energy store 6 to the intermediate circuit having unipolar voltage or vice versa, even if the amount of the unipolar voltage is very different from the amount of the voltage applied to the energy store 6.
  • the energy store 6 is as an electrolytic capacitor arrangement
  • Double-layer capacitor arrangement and / or preferably designed as a storage battery arrangement are identical to Double-layer capacitor arrangement and / or preferably designed as a storage battery arrangement.
  • the supply module 1 can be implemented as a mains-fed rectifier. However, a DC / DC converter is preferably arranged between the mains-fed rectifier and the DC voltage-side connection of the supply module 1, so that the power flow from the AC voltage supply network 8 into the intermediate circuit can be controlled.
  • the rectifier in turn preferably has a module on which the diodes of the rectifier are integrated and on which a further controllable semiconductor switch is also integrated, which can be referred to as a brake chopper.
  • the brake chopper is connected in series with a further resistor 10, which can be referred to as a braking resistor, this series connection also being able to be fed from the DC voltage-side connection of the rectifier.
  • the DC / DC converter 5 also includes a further controllable semiconductor switch that is integrated, which can be referred to as a brake chopper.
  • This brake chopper is connected in series with a further resistor 9, which can be referred to as a braking resistor, this series connection also being able to be fed from the DC voltage-side connection of the rectifier or from the voltage applied to the energy store 6.
  • the security of the system is increased by a discharge of the
  • Energy storage is controlled executable. This is not only important when transporting the energy storage device, but also during maintenance work on the system when the energy storage device is to be discharged. Discharging is also important for special types of energy storage if a memory effect is to be prevented. For example, NiCd batteries are regularly discharged over time.
  • the discharge according to the invention takes place in such a way that the brake chopper of the respective braking resistor (7, 9, 10) is controlled depending on the unipolar voltage or on the voltage U applied to the series circuit formed by the braking resistor and the associated brake chopper in such a way that a constant power is continuously supplied to the respective braking resistor R.
  • This electrical power P supplied to the respective braking resistor permanently until the energy store is practically completely discharged is specified as high as possible. It is therefore preferably the same as the rated power of the braking resistor R.
  • the voltage U is recorded and the respective brake chopper is preferably controlled with a pulse width modulation ratio (1 / U) * (P * R) L 1.
  • the power supplied to the respective braking resistor remains constant even when the voltage U drops.
  • the nominal power that is to say also the power P, is less than that in the generator operation of the electric motor from the electric motor 4 via the inverter 2
  • the ohmic resistance of the respective braking resistor R can therefore be selected to be very small and therefore a practically complete discharge can be achieved in a short time.
  • the pulse width modulation can even be replaced by permanently closing the controllable switch. In this way, a particularly fast total discharge is made possible. As soon as the voltage falls below a second, even smaller threshold value, the switch is then opened again in order to protect the battery cells against destruction. In the manner described, energy from the intermediate circuit can be converted into heat via the braking resistors (7, 9, 10).
  • Minimum voltage no discharge through the braking resistors 7 and 10 can be carried out. This is because the series circuit formed from the respective brake chopper and the braking resistor 7 or 10 is only supplied indirectly via the DC / DC converter 5 from the energy store.
  • the supply module did not pass any electrical power from the AC voltage supply network to the intermediate circuit.
  • the current flowing through the respective braking resistor is detected and from that via the braking chopper
  • time-averaged voltage as well as the recorded and time-averaged current determines the current resistance value of the braking resistor and below
  • the surrounding heat transfer resistance can be taken into account.
  • Pulse width modulation frequency used, but the pulse width modulation frequency is changed over time or continuously. In this way, less disruptive noise emission can be brought about.

Abstract

The invention relates to a method and a system for operating a system comprising an energy storage device and a resistor. According to said method, in order to discharge the energy storage device, an electric power (P) which is constant over time is permanently supplied to the resistor (R), in particular during a period of time (T), more particularly until the resistor is practically completely discharged. In particular, the period of time (T) is greater than the time constant of the temperature increase of the resistor (R) caused by the temporally constant, permanent electric power supplied to the resistor.

Description

Verfahren und System zum Betreiben eines Systems mit Energiespeicher und Widerstand Method and system for operating a system with energy storage and resistance
Beschreibung: Description:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Betreiben eines Systems mit The invention relates to a method and a system for operating a system with
Energiespeicher und Widerstand. Energy storage and resistance.
Es ist allgemein bekannt, dass Bremswiderstände verwendet werden, um die im It is common knowledge that braking resistors are used to reduce the im
generatorischen Betrieb von Elektromotoren erzeugte Energie zu verringern, damit das Entstehen gefährlich hoher Spannungen verhindert wird. To reduce the energy generated by the generator operation of electric motors, so that dangerously high voltages are prevented.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System mit Energiespeicher sicher zu machen. The invention is therefore based on the object of making a system with an energy store safe.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren nach den in Anspruch 1 und bei dem System nach den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen gelöst. According to the invention, the object is achieved in the method according to the features specified in claim 1 and in the system according to the features specified in claim 11.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren zum Betreiben eines Systems mit Energiespeicher und Widerstand, wobei zur Entladung des Energiespeichers dem Widerstand R eine zeitlich konstante elektrische Leistung P dauerhaft, insbesondere während einer Zeitspanne T, zugeführt wird, insbesondere bis zum praktisch vollständigen Entladen des Widertands, insbesondere wobei die Zeitspanne T größer ist als die Zeitkonstante des durch eine an den Widerstand zugeführte, zeitlich konstante, elektrische Dauerleistung bewirkten Important features of the invention in the method for operating a system with an energy store and a resistor, wherein a time-constant electrical power P is continuously supplied to the resistor R to discharge the energy store, in particular during a period of time T, in particular until the resistor is practically completely discharged, in particular wherein the time period T is greater than the time constant of the constant electrical power supplied to the resistor over time
Temperaturanstiegs des Widerstands R. Temperature rise in resistance R.
Dabei ist der Temperaturanstieg durch eine Differentialgleichung 1. Ordnung beschreibbar und zeigt dabei das Verhalten eines PTi - Gliedes. The temperature rise can be described by a differential equation of the first order and shows the behavior of a PTi element.
Von Vorteil ist dabei, dass der Widerstand nicht nur kurzzeitig mit Leistung beaufschlagt wird, um die Zwischenkreisspannung abzusenken, sondern dauerhaft mit einer möglichst großen Leistung P beaufschlagt wird. Diese Leistung ist vorzugsweise derart groß, dass der The advantage here is that power is not only applied to the resistor for a short time in order to lower the intermediate circuit voltage, but also permanently with as great a voltage as possible Power P is applied. This power is preferably so great that the
Widerstand gerade noch nicht zerstört wird. Somit ist die maximal zulässige Leistung dauerhaft an die Umgebung als Wärme abführbar. Mittels dieser erfindungsgemäßen Methode ist ein möglichst kleiner Widerstandswert verwendbar, also eine schnelle Entladung des Energiespeichers ausführbar. Solche Entladungen sind im Transportfall sowie im Servicefall wichtig. Resistance is barely destroyed. Thus, the maximum permissible power can be permanently dissipated to the environment as heat. By means of this method according to the invention, the smallest possible resistance value can be used, that is to say rapid discharge of the energy store can be carried out. Such discharges are important in the case of transport and service.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die an einer aus dem Widerstand und einem steuerbaren Halbleiterschalter, insbesondere Brems-Chopper, gebildeten Reihenschaltung anliegende Spannung U erfasst, wobei die Reihenschaltung entweder direkt von der vom Energiespeicher zur Verfügung gestellten Spannung gespeist wird oder über einen DC/DC-Wandler aus der vom In an advantageous embodiment, the voltage U present at a series circuit formed from the resistor and a controllable semiconductor switch, in particular a brake chopper, is detected, the series circuit being either fed directly from the voltage made available by the energy store or via a DC / DC Converter from the vom
Energiespeicher zur Verfügung gestellten Spannung gespeist wird, wobei dem steuerbaren Halbleiterschalter ein pulsweitenmoduliertes Ansteuersignal mit einem Pulsweitenmodulationsverhältnis zugeführt wird, das vom dem Wert der erfassten Spannung abhängig ist, insbesondere wobei das Pulsweitenmodulationsverhältnis gemäß (1 / U) * (P * R) L 1 bestimmt ist. Von Vorteil ist dabei, dass abhängig von der Spannung das Energy storage voltage provided is fed, the controllable semiconductor switch being supplied with a pulse-width-modulated control signal with a pulse-width modulation ratio that is dependent on the value of the detected voltage, in particular wherein the pulse-width modulation ratio is determined according to (1 / U) * (P * R) L 1 is. The advantage here is that, depending on the voltage, the
Pulsweitenmodulationsverhältnis verändert wird, insbesondere bei absinkender Spannung vergrößert wird. Pulse width modulation ratio is changed, in particular is increased when the voltage drops.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der steuerbare Halbeliterschalter dauerhaft geschlossen, wenn die Spannung U einen Schwellwert unterschreitet, insbesondere wobei der Schwellwert (P * R) L 14 ist. Somit ist ein besonders schnelles Tiefentladen ermöglicht, wenn die maximal dem Widerstand zuführbare Leistung im zulässigen Bereich ist. Eine In an advantageous embodiment, the controllable half-liter switch is permanently closed when the voltage U falls below a threshold value, in particular the threshold value (P * R) being L 14. This enables particularly fast deep discharge when the maximum power that can be fed to the resistor is in the permissible range. A
Pulsweitenmodulation wird dann also vermieden. Pulse width modulation is then avoided.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das System ein einen netzgespeisten Gleichrichter umfassendes Versorgungsmodul auf, dessen gleichsspannungsseitiger Anschluss mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss eines Wechselrichters verbunden ist und mit dem ersten Anschluss eines DC/DC-Wandlers, wobei der zweite Anschluss des DC/DC-Wandlers mit dem die Spannung U bereitstellenden Anschluss des Energiespeichers verbunden ist, wobei am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters ein Elektromotor, insbesondere Drehstrommotor, angeschlossen ist. Von Vorteil ist dabei, dass das System einen Energiespeicher aufweist, welcher generatorisch erzeugte Energie des Elektromotors abpuffert und somit bei motorischer Leistungsentnahme aus dem Zwischenkreis den In an advantageous embodiment, the system has a supply module comprising a mains-fed rectifier, the DC voltage side of which is connected to the DC voltage side connection of an inverter and to the first connection of a DC / DC converter, wherein the second connection of the DC / DC converter is connected to the connection of the energy store providing the voltage U, an electric motor, in particular a three-phase motor, being connected to the connection on the AC voltage side of the inverter. The advantage here is that the system has an energy storage device, which buffers the energy generated by the electric motor as a generator and thus when motor power is drawn from the intermediate circuit
Leistungsbezug aus dem Wechselspannungsversorgungsnetz klein hält. Keeps power consumption from the AC voltage supply network small.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen dem gleichspannungsseitigen Anschluss des Gleichrichters und dem gleichspannungsseitigen Anschluss des Versorgungsmoduls ein DC/DC-Steller angeordnet ist, welcher den Leistungsfluss vom .Gleichrichter zur aus Widerstand R und steuerbarem Halbeliterschalter gebildeten Reihenschaltung stoppt während des Entladens des In an advantageous embodiment, a DC / DC converter is arranged between the DC voltage side connection of the rectifier and the DC voltage side connection of the supply module, which stops the power flow from the rectifier to the series circuit formed by the resistor R and the controllable half-liter switch during the discharge of the
Energiespeichers, insbesondere so dass auf demjenigen Leistungsmodul, auf welchem die Dioden des Energy storage, in particular so that on that power module on which the diodes of the
Gleichrichters und den steuerbaren Halbeliterschalter integriert angeordnet sind, beim Entladen Wärme erzeugt wird durch entweder den steuerbaren Halbleiterschalter oder alternativ durch die Dioden des Gleichrichters. Von Vorteil ist dabei, dass der Leistungsfluss vom Wechselspannungsversorgungnetz zum Zwischenkreis hin unterbrechbar ist. Dies ist insbesondere beim Entladen wichtig. Rectifier and the controllable half-liter switch are arranged integrated, when discharging heat is generated either by the controllable semiconductor switch or alternatively by the diodes of the rectifier. The advantage here is that the power flow from the AC voltage supply network to the intermediate circuit can be interrupted. This is particularly important when unloading.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Wechselrichter ein Leistungsmodul auf, an welchem in Halbbrücken angeordnete steuerbare Halbleiterschalter angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass die steuerbaren Halbeliterschalter als Leistungsschalter ausführbar sind und trotzdem baulich integriert, also auf einem gemeinsamen Träger, anordenbar sind. In an advantageous embodiment, the inverter has a power module on which controllable semiconductor switches arranged in half bridges are arranged. The advantage here is that the controllable half-liter switches can be designed as circuit breakers and still be structurally integrated, that is, can be arranged on a common carrier.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Leistung P kleiner ist als die maximal vom Elektromotor über den Wechselrichter zum gleichspannungsseitigen Anschluss des In an advantageous embodiment, the power P is less than the maximum from the electric motor via the inverter to the DC voltage-side connection of the
Wechselrichters im generatorischen Betrieb des Elektromotors rückspeisbare Leistung. Von Vorteil ist dabei, dass mittels des Enegiespeicher zwar eine dauerhaft konstante Leistung abführbar ist, aber die bei generatorischer Betriebsart überschüssige Energie im Energiespeicher gespeichert werden muss. Inverter with regenerative operation of the electric motor regenerative power. The advantage here is that by means of the energy storage a permanently constant output can be removed, but the excess energy in the generator mode must be stored in the energy store.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Pulsweitenmodulationsfrequenz des In an advantageous embodiment, the pulse width modulation frequency is
Ansteuersignals während des Zuführens der Leistung P, insbesondere während der Control signal during the supply of the power P, in particular during the
Zeitspanne T, verändert, insbesondere als Pulsweitenmodulationsfrequenz zeitlich nacheinander unterschiedliche insbesondere diskrete Werte verwendet werden. Von Vorteil ist dabei, dass die Time span T, changed, in particular as pulse width modulation frequency different in particular discrete values can be used in chronological succession. The advantage here is that the
Geräuschemission verringerbar ist oder zumindest kein monofrequenter Ton hörbar ist sondern die Schallenergie auf verschiedene Frequenzen aufteilbar ist. Der Klangeindruck wird somit akzeptabler. Noise emission can be reduced or at least no monofrequency sound can be heard but the sound energy can be divided into different frequencies. The sound impression is therefore more acceptable.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der durch den Widerstand R fließende Strom I erfasst, wobei aus der zeitlich gemittelten, über den Brems-Chopper bereitgestellten Spannung und dem zeitlich gemittelten, Strom der aktuelle Widerstandswert des Bremswiderstands bestimmt wird, insbesondere gemäß U / 1, und unter Berücksichtigung einer Kennlinie, welche die Temperaturabhängigkeit des In an advantageous embodiment, the current I flowing through the resistor R is detected, the current resistance value of the braking resistor being determined from the time-averaged voltage provided via the brake chopper and the time-averaged current, in particular according to U / 1, and below Consideration of a characteristic curve which shows the temperature dependence of the
Bremswiderstands darstellt, die aktuelle Temperatur T des jeweiligen Bremswiderstands bestimmt wird. Von Vorteil ist dabei, dass die Temperatur aus der bestimmten Spannung und dem bestimmten Strom bestimmbar ist. Braking resistor represents the current temperature T of the respective braking resistor is determined. The advantage here is that the temperature can be determined from the specific voltage and the specific current.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird überwacht, ob die bestimmte Temperatur T des Bremswiderstands einen Schwellwert übersteigt, insbesondere wobei nach Überschreiten eine Notabschaltung des Brems-Choppers ausgeführt wird. Von Vorteil ist dabei, dass eine Zerstörung des Bremswiderstands vermeidbar ist. In an advantageous embodiment, it is monitored whether the specific temperature T of the braking resistor exceeds a threshold value, in particular wherein an emergency shutdown of the brake chopper is carried out when it is exceeded. The advantage here is that destruction of the braking resistor can be avoided.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die bestimmte Temperatur auf eine Solltemperatur hingeregelt, indem die Leistung P als Stellwert eines Reglers, insbesondere PI-Reglers, entsprechend gestellt wird. Von Vorteil ist dabei, dass auch bei veränderter Umgebungstemperatur maximale Leistung vom Energiespeicher an die Umgebung abführbar ist. In an advantageous embodiment, the specific temperature is regulated to a setpoint temperature in that the power P is set accordingly as the control value of a controller, in particular a PI controller. The advantage here is that even with changed Ambient temperature maximum power can be dissipated from the energy storage device to the environment.
Wichtige Merkmale bei dem System, insbesondere zur Durchführung eines vorgenannten Verfahrens sind, dass das System ein einen netzgespeisten Gleichrichter umfassendes Versorgungsmodul aufweist, dessen gleichsspannungsseitiger Anschluss mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss eines Wechselrichters des Systems verbunden ist und mit dem ersten Important features of the system, in particular for the implementation of the aforementioned method, are that the system has a supply module comprising a mains-fed rectifier, the DC-side connection of which is connected to the DC-side connection of an inverter of the system and to the first
gleichspannungsseitigen Anschluss eines DC/DC-Wandlers des Systems, wobei der zweite gleichspannungsseitige Anschluss des DC/DC-Wandlers mit dem DC voltage side connection of a DC / DC converter of the system, the second DC voltage side connection of the DC / DC converter with the
Energiespeicher, insbesondere Akkumulatoranordnung und/oder Energy storage, in particular accumulator arrangement and / or
Doppelschichtkondensatoranordnung und/oder Ultracap-Anordnung, verbunden ist, wobei am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters ein Elektromotor, insbesondere Drehstrommotor, angeschlossen ist. Von Vorteil ist dabei, dass für Double-layer capacitor arrangement and / or ultracap arrangement, is connected, wherein an electric motor, in particular three-phase motor, is connected to the AC voltage side connection of the inverter. The advantage here is that for
Transportzwecke oder Wartungszwecke der Energiespeicher entladbar ist. Dieses Entladen ist schnell ausführbar, weil ein sehr niedriger Ohm’scher Widerstandswert verwendbar ist. Denn mittels Erfassung der an der Reihenschaltung anliegenden Spannung ist durch eine entsprechend geeignete Pulsweitenmodulation eine konstante Leistung an den Widerstand abführbar und auch bei tiefen Spannungen eine schnelle Entladung ausführbar. Transport purposes or maintenance purposes, the energy storage can be discharged. This discharge can be carried out quickly because a very low ohmic resistance value can be used. This is because, by detecting the voltage applied to the series circuit, a constant power can be dissipated to the resistor by means of an appropriately suitable pulse width modulation, and rapid discharge can also be carried out at low voltages.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen dem gleichspannungsseitigen Anschluss des Gleichrichters und dem gleichspannungsseitigen Anschluss des Versorgungsmoduls ein DC/DC-Steller angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass der Leistungsfluss vom Gleichrichter zum Zwischenkreis hin beeinflussbar ist, insbesondere abschaltbar. Außerdem ist das am gleichspannungsseitigen Anschluss des Gleichrichters vorhandene Spannungsniveau unterschiedlich vom Zwischenkreisniveau, also vom Niveau der Spannung am In an advantageous embodiment, a DC / DC converter is arranged between the DC voltage side connection of the rectifier and the DC voltage side connection of the supply module. The advantage here is that the power flow from the rectifier to the intermediate circuit can be influenced, in particular switched off. In addition, the voltage level present at the DC voltage-side connection of the rectifier is different from the intermediate circuit level, i.e. from the voltage level at
gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters oder des Versorgungsmoduls. DC-side connection of the inverter or the supply module.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein mit dem Bremswiderstand in Reihe geschalteter steuerbarer Halbleiterschalter im Gehäuse des DC/DC-Wandlers angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass der steuerbare Halbleiterschalter integriert mit der sonstigen Elektronik des DC/DC-Wandlers ausführbar ist und mit diesem dann auch entwärmbar. In an advantageous embodiment, a controllable semiconductor switch connected in series with the braking resistor is arranged in the housing of the DC / DC converter. Is beneficial that the controllable semiconductor switch can be integrated with the other electronics of the DC / DC converter and can then also be cooled with this.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein mit dem Bremswiderstand in Reihe geschalteter steuerbarer Halbleiterschalter auf einem Leistungsmodul integriert, welches in Halbbrücken angeordnete Dioden und/oder steuerbare Halbleiterschalter aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass der Gleichrichter mit dem steuerbaren Halbleiterschalter integriert und zusammen entwärmbar ausgeführt ist. Da jedoch beim Entladen des Energiespeichers mittels des Widerstands, insbesondere Bremswiderstands, der Leistungsfluss vom Gleichrichter zum Zwischenkreis hin mittels des Wandler gestoppt, insbesondere aufgetrennt ist, treten die Verlustleistungen der Dioden des Gleichrichters und die Verlustleistung des steuerbaren Halbleiterschalters nur alternativ auf. In an advantageous embodiment, a controllable semiconductor switch connected in series with the braking resistor is integrated on a power module which has diodes and / or controllable semiconductor switches arranged in half bridges. The advantage here is that the rectifier is integrated with the controllable semiconductor switch and is designed to be heatable together. However, since the power flow from the rectifier to the intermediate circuit is stopped, in particular separated, by the converter when the energy store is discharged by means of the resistor, in particular the braking resistor, the power losses of the diodes of the rectifier and the power loss of the controllable semiconductor switch occur only alternatively.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Leistungsmodul im Gehäuse des Wechselrichters oder des Versorgungsmoduls angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass der steuerbare In an advantageous embodiment, the power module is arranged in the housing of the inverter or of the supply module. The advantage here is that the controllable
Halbleiterschalter integriert im Leistungsmodul anordenbar ist und somit die Entwärmung des steuerbaren Leistungsmoduls mit der Entwärmung des Leistungsmoduls ausführbar ist, insbesondere mittels eines Kühlkörpers, welcher die Verlustwärme der in Halbbrücken angeordneten steuerbaren Halbleiterschalter des Wechselrichters und den dem Widerstand zugeordneten, steuerbaren Halbleiterschalter an die Umgebung abführt. Semiconductor switch can be arranged integrated in the power module and thus the cooling of the controllable power module can be carried out with the cooling of the power module, in particular by means of a heat sink, which dissipates the heat loss of the controllable semiconductor switches of the inverter arranged in half bridges and the controllable semiconductor switch assigned to the resistor to the environment.
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 Further advantages result from the subclaims. The invention is not restricted to the combination of features of the claims. For the person skilled in the art, there are further sensible possible combinations of claims and / or individual claims
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: Claim features and / or features of the description and / or the figures, in particular from the task and / or the task posed by comparison with the prior art. The invention will now be explained in more detail with reference to schematic figures:
In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes System schematisch dargestellt. A system according to the invention is shown schematically in FIG.
Wie in der Figur gezeigt, stellt ein von einem Wechselspannungsversorgungsnetz 8 gespeistes Versorgungsmodul 1 an seinem gleichspannugnsseitigen Anschluss eine unipolare Spannung zur Verfügung. As shown in the figure, a supply module 1 fed by an AC voltage supply network 8 provides a unipolar voltage at its connection on the DC voltage side.
An diesem Anschluss ist der gleichspannungsseitige Anschluss eines Wechselrichters 2 angeschlossen, wobei am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters 2 vom Wechselrichter 2 eine Drehspannung einem Elektromotor 4, insbesondere The DC voltage-side connection of an inverter 2 is connected to this connection, with a three-phase voltage from an electric motor 4, in particular from an electric motor 4, from the inverter 2 at the AC voltage-side connection of the inverter 2
Wechselstrommotor, insbesondere Drehstrommotor, zur Verfügung gestellt wird. AC motor, in particular three-phase motor, is made available.
Der Wechselrichter wird von einer Steuerelektronik 3 angesteuert. Insbesondere erzeugt die Steuerelektronik 3 pulsweitemodulierte Ansteuersignale für die steuerbaren Halbleiterschalter des Wechselrichters, welche in parallel zueinander geschalteten Halbbrücken angeordnet sind, wobei diese Parallelschaltung von Halbbrücken aus der unipolaren Spannung speisbar ist. The inverter is controlled by control electronics 3. In particular, the control electronics 3 generate pulse-width-modulated control signals for the controllable semiconductor switches of the inverter, which are arranged in half-bridges connected in parallel to one another, this parallel connection of half-bridges being able to be fed from the unipolar voltage.
Baulich sind diese Halbleiterschalter, insbesondere also sechs steuerbare Halbleiterschalter auf einem Modul integriert, auf welchem auch ein weiterer steuerbarer Halbleiterschalter integriert ist, der als Brems-Chopper bezeichenbar ist. Structurally, these semiconductor switches, in particular six controllable semiconductor switches, are integrated on a module on which a further controllable semiconductor switch is also integrated, which can be referred to as a brake chopper.
Der Brems-Chopper ist mit einem Widerstand, der als Bremswiderstand 7bezeichenbar ist, in Reihe geschaltet, wobei diese Reihenschaltung ebenfalls aus der unipolaren Spannung speisbar ist. The brake chopper is connected in series with a resistor, which can be referred to as a braking resistor 7, this series connection also being able to be fed from the unipolar voltage.
An dem gleichspannungsseitigen Anschluss des Versorgungsmoduls 1 ist auch ein Anschluss eines DC/DC-Wandlers 5 angeschlossen, so dass dieser DC>/DC-Wandler 5 parallel zum Wechselrichter 2 geschaltet ist. A connection of a DC / DC converter 5 is also connected to the connection on the DC voltage side of the supply module 1, so that this DC> / DC converter 5 is connected in parallel to the inverter 2.
Am anderen Anschluss des DC/DC-Wandlers 5 ist ein Energiespeicher 6 angeschlossen. Somit ermöglicht der DC/DC-Wandler 5 einen Leistungsfluss vom Energiespeicher 6 zum die unipolare Spannung aufweisenden Zwischenkreis oder umgekehrt, auch wenn der Betrag der unipolaren Spannung sehr unterschiedlich ist zum Betrag der am Energiespeicher 6 anliegenden Spannung ist. An energy store 6 is connected to the other connection of the DC / DC converter 5. The DC / DC converter 5 thus enables a power flow from the energy store 6 to the intermediate circuit having unipolar voltage or vice versa, even if the amount of the unipolar voltage is very different from the amount of the voltage applied to the energy store 6.
Der Energiespeicher 6 ist als Elektrolytkondensatoranordnung, als The energy store 6 is as an electrolytic capacitor arrangement
Doppelschichtkondensatoranordnung und/oder vorzugsweise als Akkumulatoranordnung ausführbar. Double-layer capacitor arrangement and / or preferably designed as a storage battery arrangement.
Das Versorgungsmodul 1 ist als netzgespeister Gleichrichter ausführbar. Vorzugsweise ist aber zwischen dem netzgespeisten Gleichrichter und dem gleichspannungsseitigen Anschluss des Versorgungsmoduls 1 eine DC/DC-Steller angeordnet, so dass der Leistungsfluss vom Wechselspannungsversorgungsnetz 8 in den Zwischenkreis hinein steuerbar ist. The supply module 1 can be implemented as a mains-fed rectifier. However, a DC / DC converter is preferably arranged between the mains-fed rectifier and the DC voltage-side connection of the supply module 1, so that the power flow from the AC voltage supply network 8 into the intermediate circuit can be controlled.
Der Gleichrichter weist vorzugsweise wiederum ein Modul auf, auf dem die Dioden des Gleichrichters integriert angeordnet sind und auf dem zusätzlich ein weiterer steuerbarer Halbleiterschalter integriert ist, der als Brems-Chopper bezeichenbar ist. The rectifier in turn preferably has a module on which the diodes of the rectifier are integrated and on which a further controllable semiconductor switch is also integrated, which can be referred to as a brake chopper.
Der Brems-Chopper ist mit einem weiteren Widerstand 10, der als Bremswiderstand bezeichenbar ist, in Reihe geschaltet, wobei diese Reihenschaltung ebenfalls aus dem gleichspannungsseitigen Anschluss des Gleichrichters speisbar ist. The brake chopper is connected in series with a further resistor 10, which can be referred to as a braking resistor, this series connection also being able to be fed from the DC voltage-side connection of the rectifier.
Der DC/DC-Wandler 5 umfasst ebenfalls einen weiteren steuerbaren Halbleiterschalter integriert ist, der als Brems-Chopper bezeichenbar ist. The DC / DC converter 5 also includes a further controllable semiconductor switch that is integrated, which can be referred to as a brake chopper.
Dieser Brems-Chopper ist mit einem weiteren Widerstand 9, der als Bremswiderstand bezeichenbar ist, in Reihe geschaltet, wobei diese Reihenschaltung ebenfalls aus dem gleichspannungsseitigen Anschluss des Gleichrichters oder aus der am Energiespeicher 6 anliegenden Spannung speisbar ist. This brake chopper is connected in series with a further resistor 9, which can be referred to as a braking resistor, this series connection also being able to be fed from the DC voltage-side connection of the rectifier or from the voltage applied to the energy store 6.
Somit sind mehrere Brems-Chopper im System vorsehbar. This means that several brake choppers can be provided in the system.
Erfindungsgemäß wird die Sicherheit des Systems erhöht, indem eine Entladung des According to the invention, the security of the system is increased by a discharge of the
Energiespeichers kontrolliert ausführbar wird. Dies ist nicht nur bei Transport des Energiespeichers wichtig, sondern auch bei Wartungen am System, wenn der Energiespeicher entladen werden soll. Außerdem ist ein Entladen auch bei speziellen Sorten von Energiespeichern wichtig, wenn ein Memory-Effekt verhindert werden soll. Beispielsweise werden NiCd-Akkumulatoren zeitlich regelmäßig entladen. Energy storage is controlled executable. This is not only important when transporting the energy storage device, but also during maintenance work on the system when the energy storage device is to be discharged. Discharging is also important for special types of energy storage if a memory effect is to be prevented. For example, NiCd batteries are regularly discharged over time.
Das erfindungsgemäße Entladen erfolgt derart, dass der Brems-Chopper des jeweiligen Bremswiderstands (7, 9, 10) abhängig von der unipolaren Spannung oder von der an der aus dem Bremswiderstand und dem zugehörigen Brems-Chopper gebildeten Reihenschaltung anliegenden Spannung U derart angesteuert wird, dass dem jeweiligen Bremswiederstand R eine konstante Leistung dauerhaft zugeführt wird. The discharge according to the invention takes place in such a way that the brake chopper of the respective braking resistor (7, 9, 10) is controlled depending on the unipolar voltage or on the voltage U applied to the series circuit formed by the braking resistor and the associated brake chopper in such a way that a constant power is continuously supplied to the respective braking resistor R.
Diese dauerhaft bis zur praktisch vollständigen Entladung des Energiespeichers dem jeweiligen Bremswiderstand zugeführte elektrische Leistung P ist möglichst hoch vorgegeben. Vorzugsweise gleicht sie also der Nennleistung des Bremswiderstands R. This electrical power P supplied to the respective braking resistor permanently until the energy store is practically completely discharged is specified as high as possible. It is therefore preferably the same as the rated power of the braking resistor R.
Hierzu wird die Spannung U erfasst und der jeweilige Brems-Chopper vorzugsweise mit einem Pulsweitenmodulationsverhältnis (1 / U) * (P * R) L 1 angesteuert. Auf diese Weise bleibt die dem jeweiligen Bremswiderstand zugeführte Leistung auch bei absinkender Spannung U konstant. For this purpose, the voltage U is recorded and the respective brake chopper is preferably controlled with a pulse width modulation ratio (1 / U) * (P * R) L 1. In this way, the power supplied to the respective braking resistor remains constant even when the voltage U drops.
Insbesondere ist die Nennleistung, also auch die Leistung P, kleiner als die im generatorischen Betrieb des Elektromotors vom Elektromotor 4 über den Wechselrichter 2 maximal In particular, the nominal power, that is to say also the power P, is less than that in the generator operation of the electric motor from the electric motor 4 via the inverter 2
rückspeisbare Leistung. regenerative power.
Der Ohm’sche Widerstand des jeweiligen Bremswiderstandes R kann somit sehr klein gewählt werden und daher eine praktisch vollständige Entladung in kurzer Zeit erreicht werden. The ohmic resistance of the respective braking resistor R can therefore be selected to be very small and therefore a practically complete discharge can be achieved in a short time.
Wenn die Spannung einen Schwellwert unterschreitet ist die Pulsweitenmodulation sogar ersetzbar durch ein dauerhaftes Schließen des steuerbaren Schalters. Auf diese Weise ist eine besonders schnelle Tiefentladung ermöglicht. Sobald dann die Spannung einen zweiten, noch kleineren Schwellwert unterschreitet, wird dann der Schalter wieder geöffnet, um die Akkumulatorzellen gegen Zerstörung zu schützen. ln der beschriebenen Weise ist also Energie aus dem Zwischenkreis über die Bremswiderstände (7, 9, 10) in Wärme umwandelbar. If the voltage falls below a threshold value, the pulse width modulation can even be replaced by permanently closing the controllable switch. In this way, a particularly fast total discharge is made possible. As soon as the voltage falls below a second, even smaller threshold value, the switch is then opened again in order to protect the battery cells against destruction. In the manner described, energy from the intermediate circuit can be converted into heat via the braking resistors (7, 9, 10).
Wenn die aus dem Bremswiderstand 9 und dem ihm zugeordneten Brems-Chopper gebildete Reihenschaltung direkt aus der am Energiespeicher anliegenden Spannung gespeist wird, ist ein tiefes Entladen des Energiespeichers in einfacher Weise ermöglicht, weil der DC/DC- Wandler ohne Mindestspannung nicht arbeiten kann und somit unterhalb der If the series circuit formed by the braking resistor 9 and the brake chopper assigned to it is fed directly from the voltage applied to the energy storage device, deep discharging of the energy storage device is made possible in a simple manner because the DC / DC converter cannot work without a minimum voltage and thus below the
Mindestspannung keine Entladung durch die Bremswiderstände 7 und 10 ausführbar ist. Denn die aus dem jeweiligen Brems-Chopper und dem Bremswidderstand 7 oder 10 gebildete Reihenschaltung ist nur indirekt über den DC/DC-Wandler 5 von dem Energiespeicher versorgt. Minimum voltage no discharge through the braking resistors 7 and 10 can be carried out. This is because the series circuit formed from the respective brake chopper and the braking resistor 7 or 10 is only supplied indirectly via the DC / DC converter 5 from the energy store.
Bei Entladen des Energiespeichers das Versorgungsmodul keine elektrische Leistung aus dem Wechselspannungsversorgungnetz zum Zwischenkreis durchleitete. When the energy store was discharged, the supply module did not pass any electrical power from the AC voltage supply network to the intermediate circuit.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird der durch den jeweiligen Bremswiderstand fließende Strom erfasst und aus der über den Brems-Chopper In further exemplary embodiments according to the invention, the current flowing through the respective braking resistor is detected and from that via the braking chopper
bereitgestellten, zeitlich gemittelten Spannung sowie dem erfassten und zeitlich gemittelten Strom der aktuelle Widerstandswert des Bremswiderstands bestimmt und unter provided, time-averaged voltage as well as the recorded and time-averaged current determines the current resistance value of the braking resistor and below
Berücksichtigung einer Kennlinie, welche die Temperaturabhängigkeit des Bremswiderstands darstellt, die aktuelle Temperatur des jeweiligen Bremswiderstands bestimmt. Taking into account a characteristic that represents the temperature dependency of the braking resistor, determines the current temperature of the respective braking resistor.
Somit ist einerseits überwachbar, ob die Temperatur des Bremswiderstands einen Schwellwert übersteigt und somit eine Notabschaltung des Brems-Choppers notwendig ist. Andererseits ist alternativ eine an die bestimmte Temperatur angepasste Leistung einstellbar. Dies bedeutet, dass die Leistung P der Temperatur nachgeführt wird. Somit ist eine Änderung der Thus, on the one hand, it can be monitored whether the temperature of the braking resistor exceeds a threshold value and whether an emergency shutdown of the brake chopper is necessary. On the other hand, an output adapted to the specific temperature can alternatively be set. This means that the power P follows the temperature. Thus a change is the
Umgebungstemperatur oder eine Verschlechterung des vom Bremswiderstand an die Ambient temperature or deterioration of the braking resistor to the
Umgebung wirkenden Wärmeübergangswiderstands berücksichtigbar. The surrounding heat transfer resistance can be taken into account.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird keine konstante In further exemplary embodiments according to the invention, there is no constant
Pulsweitenmodulationsfrequenz verwendet, sondern die Pulsweitenmodulationsfrequenz wird zeitabschnittsweise oder kontinuierlich verändert. Auf diese Weise ist eine weniger störende Geräuschemission bewirkbar. Bezugszeichenliste Pulse width modulation frequency used, but the pulse width modulation frequency is changed over time or continuously. In this way, less disruptive noise emission can be brought about. List of reference symbols
1 Versorgungsmodul 1 supply module
2 Wechselrichter 2 inverters
3 Steuerelektronik 3 control electronics
4 Elektromotor 4 electric motor
5 DC/DC-Wandler 5 DC / DC converters
6 Energiespeicher 6 energy storage
7 Bremswiderstand 7 braking resistor
8 Wechselspannungsversorgungsnetz 8 AC voltage supply network
9 Bremswiderstand 9 braking resistor
10 Bremswiderstand 10 braking resistor

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Betreiben eines Systems mit Energiespeicher und Widerstand, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entladung des Energiespeichers dem Widerstand R eine zeitlich konstante elektrische Leistung P dauerhaft, insbesondere während einer Zeitspanne T, zugeführt wird, insbesondere bis zum praktisch vollständigen Entladen des Widertands, insbesondere wobei die Zeitspanne T größer ist als die Zeitkonstante des durch eine an den Widerstand zugeführte, zeitlich konstante, elektrische Dauerleistung bewirkten Claims: 1. A method for operating a system with an energy store and resistor, characterized in that a temporally constant electrical power P is continuously supplied to the resistor R to discharge the energy store, in particular during a period of time T, in particular until the resistor is almost completely discharged , in particular wherein the period of time T is greater than the time constant of the constant electrical power supplied to the resistor
Temperaturanstiegs des Widerstands R. Temperature rise in resistance R.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , 2. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die an einer aus dem Widerstand und einem steuerbaren Halbleiterschalter, insbesondere Brems-Chopper, gebildeten Reihenschaltung anliegende Spannung U erfasst wird, wobei die Reihenschaltung entweder direkt von der vom Energiespeicher zur Verfügung gestellten Spannung gespeist wird oder über einen DC/DC-Wandler aus der vom the voltage U present at a series circuit formed by the resistor and a controllable semiconductor switch, in particular a brake chopper, is detected, the series circuit being fed either directly from the voltage made available by the energy store or via a DC / DC converter from the
Energiespeicher zur Verfügung gestellten Spannung gespeist wird, wobei dem steuerbaren Halbleiterschalter ein pulsweitenmoduliertes Ansteuersignal mit einem Pulsweitenmodulationsverhältnis zugeführt wird, das vom dem Wert der erfassten Spannung abhängig ist, insbesondere wobei das Pulsweitenmodulationsverhältnis gemäß (1 / U) * (P * R) L 1 bestimmt ist, insbesondere wobei der steuerbare Halbeliterschalter dauerhaft geschlossen wird, wenn die Spannung U einen Schwellwert unterschreitet, insbesondere wobei der Schwellwert (P * R) L 1/2 ist. Energy storage voltage provided is fed, the controllable semiconductor switch being supplied with a pulse-width-modulated control signal with a pulse-width modulation ratio that is dependent on the value of the detected voltage, in particular wherein the pulse-width modulation ratio is determined according to (1 / U) * (P * R) L 1 is, in particular wherein said controllable half liter switch is permanently closed when the voltage U falls below a threshold value, in particular wherein the threshold value (P * R) L 1/2.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, 3. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das System ein einen netzgespeisten Gleichrichter umfassendes Versorgungsmodul aufweist, dessen gleichsspannungsseitiger Anschluss mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss eines Wechselrichters verbunden ist und mit dem ersten Anschluss eines DC/DC-Wandlers, wobei der zweite Anschluss des DC/DC-Wandlers mit dem die Spannung U bereitstellenden Anschluss des Energiespeichers verbunden ist, wobei am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters ein Elektromotor, insbesondere Drehstrommotor, angeschlossen ist. The system has a supply module comprising a mains-fed rectifier, the DC voltage side connection of which is connected to the DC voltage side connection of an inverter and to the first connection of a DC / DC converter, the second connection of the DC / DC converter to the connection providing the voltage U of the energy store is connected, an electric motor, in particular a three-phase motor, being connected to the AC voltage side connection of the inverter.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, 4. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
zwischen dem gleichspannungsseitigen Anschluss des Gleichrichters und dem between the DC voltage side connection of the rectifier and the
gleichspannungsseitigen Anschluss des Versorgungsmoduls ein DC/DC-Steller angeordnet ist, welcher den Leistungsfluss vom .Gleichrichter zur aus Widerstand R und steuerbarem A DC / DC converter is arranged on the DC voltage-side connection of the supply module, which controls the power flow from the rectifier to the resistor R and the controllable
Halbeliterschalter gebildeten Reihenschaltung stoppt während des Entladens des Half liter switch formed series connection stops during the discharging of the
Energiespeichers, insbesondere so dass auf demjenigen Leistungsmodul, auf welchem die Dioden des Energy storage, in particular so that on that power module on which the diodes of the
Gleichrichters und den steuerbaren Halbeliterschalter integriert angeordnet sind, beim Rectifier and the controllable half liter switch are arranged integrated when
Entladen Wärme erzeugt wird durch entweder den steuerbaren Halbleiterschalter oder alternativ durch die Dioden des Gleichrichters. Discharge heat is generated either by the controllable semiconductor switch or alternatively by the diodes of the rectifier.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, 5. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Wechselrichter ein Leistungsmodul aufweist, an welchem in Halbbrücken angeordnete steuerbare Halbleiterschalter angeordnet sind. the inverter has a power module on which controllable semiconductor switches arranged in half bridges are arranged.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, 6. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Leistung P kleiner ist als die maximal vom Elektromotor über den Wechselrichter zum gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters im generatorischen Betrieb des Elektromotors rückspeisbare Leistung. the power P is less than the maximum power that can be fed back from the electric motor via the inverter to the DC voltage-side connection of the inverter in the generator operation of the electric motor.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, 7. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Pulsweitenmodulationsfrequenz des Ansteuersignals während des Zuführens der Leistung P, insbesondere während der Zeitspanne T, verändert wird, insbesondere als Pulsweitenmodulationsfrequenz zeitlich nacheinander unterschiedliche insbesondere diskrete Werte verwendet werden. the pulse width modulation frequency of the control signal is changed during the supply of the power P, in particular during the time period T, in particular different, in particular discrete values are used as the pulse width modulation frequency in chronological succession.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, 8. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der durch den Widerstand R fließende Strom I erfasst wird, wobei aus der zeitlich gemittelten, über den Brems-Chopper bereitgestellten Spannung und dem zeitlich gemittelten, Strom der aktuelle Widerstandswert des Bremswiderstands bestimmt wird, insbesondere gemäß U / 1, und unter Berücksichtigung einer Kennlinie, welche die Temperaturabhängigkeit des the current I flowing through the resistor R is detected, the current resistance value of the braking resistor being determined from the time-averaged voltage provided via the brake chopper and the time-averaged current, in particular according to U / 1, and taking into account a characteristic curve, which is the temperature dependence of the
Bremswiderstands darstellt, die aktuelle Temperatur T des jeweiligen Bremswiderstands bestimmt wird. Braking resistor represents the current temperature T of the respective braking resistor is determined.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, 9. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
überwacht wird, ob die bestimmte Temperatur T des Bremswiderstands einen Schwellwert übersteigt, insbesondere wobei nach Überschreiten eine Notabschaltung des Brems-Choppers ausgeführt wird. it is monitored whether the specific temperature T of the braking resistor exceeds a threshold value, in particular wherein an emergency shutdown of the brake chopper is carried out after it is exceeded.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, 10. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die bestimmte Temperatur auf eine Solltemperatur hingeregelt wird, indem die Leistung P als Stellwert eines Reglers, insbesondere PI-Reglers, entsprechend gestellt wird. the specific temperature is regulated down to a target temperature in that the power P is set accordingly as a control value of a controller, in particular a PI controller.
11. System, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System ein einen netzgespeisten Gleichrichter umfassendes Versorgungsmodul aufweist, dessen gleichsspannungsseitiger Anschluss mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss eines Wechselrichters des Systems verbunden ist und mit dem ersten 11. System, in particular for carrying out a method according to one of the preceding claims, characterized in that the system has a supply module comprising a mains-fed rectifier, the DC voltage side connection of which is connected to the DC voltage side connection of an inverter of the system and to the first
gleichspannungsseitigen Anschluss eines DC/DC-Wandlers des Systems, wobei der zweite gleichspannungsseitige Anschluss des DC/DC-Wandlers mit dem DC voltage side connection of a DC / DC converter of the system, the second DC voltage side connection of the DC / DC converter with the
Energiespeicher, insbesondere Akkumulatoranordnung und/oder Energy storage, in particular accumulator arrangement and / or
Doppelschichtkondensatoranordnung und/oder Ultracap-Anordnung, verbunden ist, wobei am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters ein Elektromotor, insbesondere Drehstrommotor, angeschlossen ist. Double-layer capacitor arrangement and / or ultracap arrangement, is connected, wherein an electric motor, in particular three-phase motor, is connected to the AC voltage side connection of the inverter.
12. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, 12. System according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
zwischen dem gleichspannungsseitigen Anschluss des Gleichrichters und dem between the DC voltage side connection of the rectifier and the
gleichspannungsseitigen Anschluss des Versorgungsmoduls ein DC/DC-Steller angeordnet ist. A DC / DC converter is arranged on the DC voltage side connection of the supply module.
13. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, 13. System according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
ein mit dem Bremswiderstand in Reihe geschalteter steuerbarer Halbleiterschalter im Gehäuse des DC/DC-Wandlers angeordnet ist. a controllable semiconductor switch connected in series with the braking resistor is arranged in the housing of the DC / DC converter.
14. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, 14. System according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
ein mit dem Bremswiderstand in Reihe geschalteter steuerbarer Halbleiterschalter auf einem Leistungsmodul integriert ist, welches in Halbbrücken angeordnete Dioden und/oder steuerbare Halbleiterschalter aufweist. a controllable semiconductor switch connected in series with the braking resistor is integrated on a power module which has diodes and / or controllable semiconductor switches arranged in half bridges.
15. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, 15. System according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Leistungsmodul im Gehäuse des Wechselrichters oder des Versorgungsmoduls angeordnet ist. the power module is arranged in the housing of the inverter or of the supply module.
EP20735268.3A 2019-07-18 2020-06-25 Method and device for operating a system comprising an energy storage device and resistor Pending EP3999374A2 (en)

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