EP4100561A1 - Stromwandlungseinheit und beschichtungsanlage - Google Patents

Stromwandlungseinheit und beschichtungsanlage

Info

Publication number
EP4100561A1
EP4100561A1 EP21708914.3A EP21708914A EP4100561A1 EP 4100561 A1 EP4100561 A1 EP 4100561A1 EP 21708914 A EP21708914 A EP 21708914A EP 4100561 A1 EP4100561 A1 EP 4100561A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
conversion unit
current
power
power conversion
coating
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
EP21708914.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus RAMSAIER
Patrick WIEGER
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.)
Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
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 Duerr Systems AG filed Critical Duerr Systems AG
Publication of EP4100561A1 publication Critical patent/EP4100561A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • 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
    • H02M7/21—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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
    • 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
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade
    • 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
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a 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
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback 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
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching 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
    • 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
    • H02M7/06—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • 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
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from AC input or output
    • H02M1/126—Arrangements for reducing harmonics from AC input or output using passive filters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • the present invention relates to a current conversion unit which can be used in particular in a coating system for coating workpieces.
  • a coating system includes, in particular, a dip basin into which the workpieces can be introduced for coating, a current conversion system for providing a coating current that can be passed through the dip basin to coat the workpieces, and one or more electrodes that can be arranged in the dip basin and which are electrically connected to the power conversion system.
  • Coating systems are known, for example, from DE 10 2004 061 791 A1 or WO 2013/087455 A1.
  • the present invention is based on the object of providing a power conversion unit which has a simple structure and enables efficient power conversion.
  • connection and “connected” in this description and the appended claims are to be understood as meaning both a direct and an indirect electrical connection.
  • an indirect connection it can be provided that further elements or components are arranged between two interconnected or connectable elements or components. It can be favorable if the current conversion unit comprises the following: an input for connecting the current conversion unit to a supply current source and an output for connecting the current conversion unit to one or more loads, in particular to one or more electrodes.
  • the power conversion unit preferably comprises a circuit breaker and an isolating transformer for galvanic isolation of the input from the output, the circuit breaker being connected on the input side to the input and on the output side to the isolating transformer, and the isolating transformer being connected on the input side to the circuit breaker and on the output side to the output .
  • the circuit breaker comprises a silicon carbide circuit breaker.
  • the circuit breaker and consequently also the current conversion unit as a whole can thereby preferably be built in a particularly space-saving and / or compact manner.
  • the power switch comprises one or more power switch units, in particular one or more silicon carbide power switch units, for example silicon carbide MISFET units (SiC MISFETs; silicon carbide metal insulator semiconductor field effect transistors) and / or silicon carbide IGBT units Units (SiC IGBTs; silicon carbide insulated gate bipolar transistors).
  • silicon carbide power switch units for example silicon carbide MISFET units (SiC MISFETs; silicon carbide metal insulator semiconductor field effect transistors) and / or silicon carbide IGBT units Units (SiC IGBTs; silicon carbide insulated gate bipolar transistors).
  • the power switch consists of one or more power switch units, in particular one or more silicon carbide power switch units, for example silicon carbide MISFET units (SiC-MISFETs; silicon carbide metal insulator semiconductor field effect transistors) and / or silicon carbide -IGBT units (SiC-IGBTs; silicon carbide insulated gate bipolar transistors) is formed.
  • a SiC-MISFET unit can be, for example, a SiC-MOSFET unit (silicon carbide-metal-oxide-semiconductor field-effect transistor).
  • One or more circuit breaker units are preferably operated or operated with clock frequencies of more than 20 kHz, in particular 30 kHz or more, for example 40 kHz or more.
  • the power conversion unit comprises a control device and an interface for the information technology connection of the control device to a higher-level control system.
  • the interface is preferably an industrial grade and / or digital and / or TCP / IP-based and / or real-time capable interface.
  • the interface is preferably designed and set up in such a way that the interface and / or the current conversion unit can be or are integrated into a fieldbus system, in particular a Profinet interface.
  • the current conversion unit can preferably be easily integrated into a superordinate current conversion system and controlled and / or activated and / or regulated in a superordinate manner.
  • the Profinet interface is an interface defined according to the Industrial Ethernet standard of the Profibus user organization.
  • An additional interface in particular, for safely switching off the voltage supply is optionally provided within the current conversion unit. In this way, an increased security level and an increased performance level can preferably be made possible.
  • the interface comprises one, two or more than two RJ-45 connections. It can be advantageous if the power conversion unit comprises a separate and / or independent additional power source from the supply power source, by means of which a control device of the power conversion unit and / or an interface of the power conversion unit can be supplied with electrical energy independently of the power supply source.
  • additional power sources can be provided, in particular special separate additional power sources for the interface on the one hand and the control device of the power conversion unit on the other hand.
  • One or more signal inputs are preferably provided on one or more or all of the additional power sources in order to be able to switch them off individually and / or in a targeted manner, and thus also the power conversion unit.
  • Tax terms Target voltage; Target amperage; Status; Measured values at the output; Ripple of the output signal and / or the input signal; Warning messages; Operating parameters of the current conversion unit, in particular internal temperature, internal voltage, internal current strength, internal electrical resistance, stress level of the rectification device, in particular a rectification control of the rectification device.
  • the additional power source provides a voltage of 24 V in particular.
  • An input filter and / or a rectification device and / or a smoothing device is preferably arranged between the input and the circuit breaker.
  • the rectification device is or comprises an active rectification control, in particular an active front end.
  • the active rectification control comprises a plurality of power switch units, in particular IGBT units, for rectifying a supply voltage provided by the supply current source.
  • the active rectification control for active control and / or regulation of the same is coupled in terms of information technology to a control device of the power conversion unit.
  • control device and / or the rectification control and / or individual or several or all components of the power conversion unit and / or the coating system are preferably designed and set up in such a way that one or more or all of the functions mentioned can be carried out and / or that one or more or all of the stated objectives are achieved.
  • the active rectification control is preferably designed and set up in such a way that a) that an actual current profile and / or an actual voltage profile of a supply current provided by the supply current source can be determined or is determined; b) that deviations of the actual current profile and / or the actual voltage profile from a setpoint current profile and / or a setpoint voltage profile can be or are determined; and c) that the deviations can be at least partially compensated for by means of the rectification control, in particular by corrective control of circuit breaker units of the rectification control.
  • the rectification device in particular the active rectification control, is preferably followed by the circuit breaker, which generates an alternating current from the direct current generated by the rectification device and thereby preferably enables the electrical energy to be transmitted via the isolating transformer.
  • the power converter unit forms or comprises a wide-range power supply unit.
  • an input filter and / or a rectification device of the power converter unit form a wide-range power supply or are part of it.
  • the wide-range power supply enables in particular a constant voltage at the circuit breaker regardless of the value of the supply voltage (input voltage) in a range between approximately 350 V and approximately 550 V, in particular between approximately 380 V and approximately 480 V, with “approximately” preferably a deviation of + / - 10% is to be understood.
  • the output of the current conversion unit has several output connections, with preferably several of the output connections have positive potential and / or form one or more positive poles. In this way, in particular a plurality of electrodes can be supplied with electrical energy in parallel to one another by means of the current conversion unit.
  • one or more of the output connections is assigned a current transformer for measuring the current at the respective output connection.
  • one or more shunt units can be provided for measuring the current intensity.
  • the current conversion unit comprises four or more output connections which are at positive potential and / or form four or more positive poles.
  • One or more further output connections are preferably at nega tive potential and / or form one or more negative poles, with a blocking diode (block diode) being arranged on each of these one or more output connections.
  • the current conversion unit is particularly suitable for use in a coating system.
  • the power conversion unit can be accommodated in a so-called 19-inch rack, which is standardized in particular in accordance with EIA 310-D, IEC 60297 and / or DIN 41494 SC48D. It can be beneficial if the power conversion unit is designed as a plug-in unit for a 19-inch rack.
  • the current conversion unit preferably has a height of at most 5 height units, in particular at most 4 height units.
  • a height unit is the height unit in the 19-inch rack and is approximately 1.75 inches.
  • the current conversion unit comprises a housing for receiving several, in particular all, electronic components of the current conversion unit, the housing preferably being cooled, in particular air-cooled.
  • one or more fans are provided, which air from the surroundings of the power conversion unit and feed it through the interior of the housing and / or into the interior of the housing.
  • An air intake and an air delivery are preferably located on different sides, in particular on opposite and / or opposite sides of the housing.
  • air intake can be provided on a front side of the housing and air discharge on a rear side of the housing.
  • a reverse air flow would also be conceivable.
  • the power conversion unit can preferably be operated with an output voltage of at least approximately 300 V, in particular at least approximately 400 V, preferably approximately 450 V.
  • the current conversion unit is preferably designed in such a way that a maximum direct current of at least approximately 80 A, preferably at least approximately 100 A, for example approximately 120 A, can be provided at the output.
  • the power conversion unit preferably enables an output power, in particular continuous power, of at least approximately 25 kW, preferably at least approximately 30 kW, for example approximately 32 kW.
  • all requirements for certification according to CE are met in the power conversion unit both at sea level (NN) and up to heights of at least about 2000 m above sea level, in particular at least about 2300 m above sea level, for example about 2500 m above sea level according to EU regulation 765/2008) and / or UL (Underwriters Laboratories).
  • the current conversion unit preferably meets the requirements of EN 50160.
  • the power conversion unit includes an internal monitoring device, by means of which deviations from a given normal operation of the power conversion unit, in particular deviations from a given voltage curve directly upstream of the circuit breaker, can be determined Power conversion unit can be carried out, in particular special automatically by means of the monitoring device. In this way, overloads or other damage to the power conversion unit can preferably be avoided or at least minimized.
  • the current conversion unit offers a switchover option by means of which different operating modes can be selected, in particular automatically set, for different heights.
  • one operating mode can be provided for lower altitudes up to, for example, a maximum of approximately 1000 m above sea level and a further operating mode for greater heights above, for example, approximately 1000 m above sea level.
  • a power reduction is preferably provided in comparison to the operating mode for lower altitudes, for example by at least approximately 10%, in particular by at least approximately 20%.
  • the present invention also relates to a coating system, in particular for coating workpieces.
  • the coating installation preferably comprises the following: an immersion tank into which the workpieces can be introduced for coating them; a current conversion system for providing a coating current which can be conducted through the immersion basin for coating the workpieces; and an electrode which can be or is arranged in the plunge pool and which is electrically connected to the current conversion system, the current conversion system preferably comprising one or more current conversion units, in particular current conversion units according to the invention.
  • the coating system preferably has one or more or all of the features and / or advantages described in connection with the current conversion unit.
  • the power conversion system comprises at least two essentially identically designed power conversion units.
  • the coating system comprises at least two current conversion units to which different individual electrodes or electrode groups are assigned, one or more of the electrode groups each comprising at least two or at least three separately controlled electrodes, in particular at least four separately controlled electrodes. In this way, in particular, an optimized power distribution can be obtained.
  • a coating installation can in particular be supplied with supply current from a supply current source.
  • the present invention therefore relates to also a combination of a supply current source and a coating system, in particular a coating system according to the invention.
  • circuit breaker of a current conversion unit of the coating system can be or is connected to the supply current source on the input side without galvanic isolation.
  • a power conversion system comprises, in particular, at least one power conversion unit which comprises a circuit breaker and an isolating transformer, the circuit breaker being connectable on the input side to a power supply source and being connected to the isolating transformer on the output side, and the isolating transformer being connected or connectable on the input side to the circuit breaker and on the output side to an electrode is.
  • the power conversion system includes a power conversion unit that includes a circuit breaker and an isolating transformer
  • the power conversion system can be used flexibly.
  • a plurality of current conversion units are preferably provided, each of which comprises a circuit breaker and an isolating transformer connected on the input side to the circuit breaker.
  • a predeterminable coating current for supply to an electrode can be generated from a supply current of the supply current source by means of the circuit breaker.
  • a current strength of the coating current can be set by means of the circuit breaker. It can be advantageous if the power switch is galvanically isolated from the electrode by means of the isolating transformer.
  • the supply current source is galvanically isolated from the electrode by means of the isolating transformer.
  • the power switch comprises a power semiconductor.
  • the power conversion unit preferably comprises a rectifying device and / or smoothing device, which can be connected on the input side to the supply current source and is connected on the output side to the circuit breaker. In this way, alternating current can be supplied to the current conversion unit, which can be converted into direct current by means of the rectifying device and / or smoothing device for making it available at the power switch.
  • the current conversion unit comprises a rectifying device and / or smoothing device, which is connected on the input side to the isolating transformer and on the output side to an electrode.
  • the high-frequency square-wave signal generated by means of the circuit breaker can be smoothed in a particularly simple manner for a uniform application of the coating current to the electrode.
  • the current conversion unit comprises a rectification device and / or smoothing device, by means of which a three-phase alternating current of the supply current source can be converted to generate a direct current with low ripple.
  • All electrodes which are electrically connected to a current conversion unit are preferably stationary electrodes, in particular anodes.
  • the electrode which is electrically connected to a current conversion unit, is a cathode.
  • the cathode can then be a stationary electrode in the plunge pool or a workpiece.
  • a method for coating workpieces can be carried out by means of the coating system, the method preferably comprising the following method steps:
  • a current conversion system which comprises a current conversion unit which comprises a circuit breaker and an isolating transformer, the circuit breaker being connected on the input side to a supply current source and on the output side to the isolating transformer, and the isolating transformer being connected on the input side to the circuit breaker and on the output side to a Electrode arranged in the plunge pool is connected;
  • the method for coating workpieces preferably has one or more or all of the above in connection with the current conversion unit and / or with the coating system and / or with the combination of a supply current source and a coating system described features and / or advantages.
  • the coating system is preferably an electrocoating system.
  • the coating stream is preferably a paint stream.
  • the workpieces can preferably be painted by means of the coating system.
  • the workpieces are vehicle bodies of motor vehicles, in particular passenger cars.
  • conventional thyristor rectifiers can preferably be replaced by the current conversion units.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a combination of a Beschich processing system and a supply current source
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a current conversion unit of a current conversion system of the coating installation from FIG. 1; FIG. and
  • FIG. 3 shows a schematic representation, corresponding to FIG. 2, of a further embodiment of a current conversion unit.
  • a coating system shown in FIGS. 1 and 2, designated as a whole by 100, comprises an immersion basin 102 which is filled with an immersion bath 104 of coating liquid, and a current conversion system 106, by means of which current from a supply current source 108 for a plurality of electrodes 110 the coating system 100 can be provided.
  • workpieces 112 for example vehicle bodies 114
  • the electrodes 110 serve to feed the current to the immersion bath 104 in the immersion basin 102, the workpieces 112 forming cathodes 120 and wherein electrodes 110 arranged stationary in the immersion pool 102 form anodes 122.
  • the anodes 122 are arranged distributed uniformly or unevenly in the plunge pool 102 and are each electrically connected to a current conversion unit 124 of the current conversion system 106.
  • individual electrodes 110 or a plurality of electrode groups 160 are formed, with each individual electrode 110 or each electrode group 160 being assigned only one current conversion unit 124 or a plurality of current conversion units 124.
  • a combination 126 of the coating system 100 and the supply current source 108 is therefore required to carry out a coating process.
  • the above-described combination 126 of the coating system 100 and the supply current source 108 functions as follows:
  • a supply current in particular a three-phase three-phase current, is provided by means of the supply current source 108. Since this three-phase current cannot be applied directly to the electrodes 110, but has to be converted into direct current in order to be able to carry out a coating process, the supply current is converted by means of the current conversion system 106.
  • a direct current which is also referred to below as a coating current, is generated by means of the current conversion system 106.
  • the conveying device 116 By means of the conveying device 116, workpieces 112, in particular vehicle bodies 114, are placed in the immersion bath 104 in the immersion basin 102. brought and carried out along the conveying direction 118 through the plunge pool 102.
  • the direct voltage which is generated from the supply voltage by means of the current conversion system 106, is applied to the electrodes 110, so that a coating current flows.
  • An electrical current flow from the anodes 122 to the cathodes 120 formed by the workpieces 112 leads to the fact that coating material is deposited on the workpieces 112 and these are thus coated.
  • the coating current is provided to the individual anodes 122 by means of individual current conversion units 124 of the current conversion system 106.
  • each current conversion unit 124 comprises an in particular three-phase input 130, with which the current conversion unit 124 can be connected to the supply current source 108.
  • a ground connection 131 is preferably provided at input 130.
  • An input filter 133 is connected to input 130.
  • the power conversion unit 124 also includes a rectification device 132 for generating a direct current from the three-phase alternating current of the supply current source 108 and for supplying the direct current to a circuit breaker 134 of the power conversion unit 124.
  • the power switch 134 is designed as an insulated gate bi-polar transistor (IGBT) 136 and is used to set an electrical power transmitted by means of the current conversion unit 124.
  • IGBT insulated gate bi-polar transistor
  • the power switch 134 is connected on the input side to the rectification device 132 and thus on the input side to the supply current source 108 a related party. On the output side, the circuit breaker 134 is connected to an isolating transformer 138 of the current conversion unit 124.
  • the isolating transformer 138 of the power conversion unit 124 is used for the galvanic isolation of the electrode 110 connected to the power conversion unit 124 from the supply current source 108.
  • the isolating transformer 138 On the input side, the isolating transformer 138 is connected to the circuit breaker 134. On the output side, the isolating transformer 138 is connected to an electrode 110, in particular an anode 122, via an output 146 of the current conversion unit 124. Since only alternating current can be transmitted by means of the isolating transformer 138, but direct current must be applied to the anodes 122, a rectifying device 140 and a smoothing device 142 are provided between the isolating transformer 138 and the anode 122.
  • the alternating current transmitted by means of the isolating transformer 138 can be rectified.
  • This current can then be smoothed by means of the smoothing device 142, which is designed, for example, as a filter 144, so that the coating current to be fed to the anode 122 has the lowest possible ripple.
  • a residual ripple of the achievable or achieved direct current is less than 5%, preferably less than 3%, for example less than 1%.
  • the rectification device 140 is connected on the input side to the isolating transformer 138 and on the output side to the smoothing device 142.
  • the smoothing device 142 is connected on the input side to the rectification device 140 and on the output side to the output 146 of the power converter unit 124.
  • the output 146 of the current conversion unit 124 is connected to an electrode 110, in particular anode 122.
  • the coating installation 100 comprises a control device 148.
  • the control device 148 can be provided centrally for all power conversion units 124.
  • each current conversion unit 124 is provided with a separate control device 148.
  • An interface 150 is then preferably assigned to each power conversion unit 124, so that the control devices 148 of the various power conversion units 124 can communicate with one another directly and / or via a higher-level control system 164.
  • the three-phase three-phase current provided by the supply current source 108 which can be applied to the input 130 of the current conversion unit 124, can be converted into a direct current that can be supplied to an anode 122 and provided at the output 146 of the current conversion unit 124 become.
  • Two output connections 147 are preferably provided at the output 146 in order, for example, to be able to connect two electrodes 110 to a current conversion unit 124.
  • a current intensity at the respective output connection 147 is preferably determined by means of one or more shunt elements 149.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a current conversion unit 124 which is optimized in comparison to the current conversion unit 124 according to FIG. 2.
  • This second embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 2, for example, in that the rectification device 132, which is connected upstream of the circuit breaker 134, has an active rectification control 168.
  • the rectification controller 168 preferably comprises one or more power switch units 169, in particular IGBTs, which instead of or in addition to diodes enable the alternating current provided by the supply current source 108 to be rectified.
  • the one or more power switch units 169 of the rectification control 168 By means of the one or more power switch units 169 of the rectification control 168, feedback into the supply current network of the supply current source 108 can preferably be minimized or completely avoided. This optimizes the efficiency and quality of the direct current provided. In addition, the network load can be reduced. In this way, certification specifications can also preferably be complied with.
  • the rectification control 168 is or forms in particular what is known as an active front end.
  • the circuit breaker 134 for generating an alternating voltage for the transmission of electrical power via the isolating transformer 138 is designed as a silicon carbide circuit breaker 162 or includes one.
  • the power switch 134 preferably comprises one or more silicon carbide power switch units, for example silicon carbide MISFET units and / or silicon carbide IGBT units.
  • the circuit breaker 134 can be operated at a higher frequency than conventional IGBT circuit breakers, whereby, in turn, an optimized power transmission and / or a lower power loss can be obtained.
  • one or more current converters 170 for determining the current intensity at the output connections 147 are arranged at the output connections 147.
  • a total of four output connections 147 serving as positive poles are provided, the current intensities being or being able to be determined by means of three current converters 170 and a shunt element 149.
  • a total current strength can be determined by means of the shunt element 149, whereby by measuring the current strength by means of three current converters 170 at three of the four output connections 147, conclusions can be drawn about the current strength at all four output connections 147, which form a positive pole.
  • the power conversion unit 124 comprises an additional power source 166 independently of the supply power source 108.
  • This serves in particular to supply the control device 148 and / or the interface 150 with electrical energy, in particular in order to be able to control and / or use the control device 148 and / or the interface 150 even when the supply current source 108 is switched off, for example for diagnosis and / or via monitoring purposes.
  • the interface 150 of the current conversion unit 124 is preferably a Profinet interface, which enables a real-time connection to a field bus system and thus an optimized control and / or regulation of the current conversion unit 124.
  • the second embodiment of the current conversion unit 124 shown in FIG. 3 corresponds in terms of structure and function to the current conversion unit 124 shown in FIG. 2, so that reference is made to the description above.
  • circuit breaker 134 designed as a silicon carbide circuit breaker 162 can also be provided with fewer than four output connections 147 and without an additional current source 166.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

Um eine Stromwandlungseinheit, insbesondere für eine Beschichtungsanlage zum Beschichten von Werkstücken, bereitzustellen, welche einfach aufgebaut ist und eine effiziente Stromwandlung ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass die Stromwandlungseinheit Folgendes umfasst: einen Eingang zum Anschluss der Stromwandlungseinheit an eine Versorgungsstromquelle; einen Ausgang zum Anschluss der Stromwandlungseinheit an einen oder mehrere Verbraucher, insbesondere an eine oder mehrere Elektroden; einen Leistungsschalter; und einen Trenntransformator zur galvanischen Trennung des Eingangs von dem Ausgang, wobei der Leistungsschalter eingangsseitig mit dem Eingang und ausgangsseitig mit dem Trenntransformator verbunden ist und wobei der Trenntransformator eingangsseitig mit dem Leistungsschalter und ausgangsseitig mit dem Ausgang verbunden ist.

Description

Stromwandlungseinheit und Beschichtungsanlage
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromwandlungseinheit, welche ins besondere in einer Beschichtungsanlage zum Beschichten von Werkstücken zum Einsatz kommen kann. Eine Beschichtungsanlage umfasst insbesondere ein Tauchbecken, in das die Werkstücke zum Beschichten derselben einbring- bar sind, ein Stromwandlungssystem zur Bereitstellung eines Beschichtungs stroms, der zum Beschichten der Werkstücke durch das Tauchbecken hindurch leitbar ist, und eine oder mehrere Elektroden, die in dem Tauchbecken anordenbar sind und die mit dem Stromwandlungssystem elektrisch ver bunden sind.
Beschichtungsanlagen sind beispielsweise aus der DE 10 2004 061 791 Al oder der WO 2013/087455 Al bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stromwandlungs einheit bereitzustellen, welche einfach aufgebaut ist und eine effiziente Stromwandlung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Stromwandlungseinheit mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Unter einem "Strom" ist in dieser Beschreibung und den beigefügten An sprüchen ein elektrischer Strom zu verstehen.
Unter den Begriffen "verbindbar" und "verbunden" ist in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen sowohl eine unmittelbare als auch eine mittelbare elektrische Verbindung zu verstehen. Es kann bei einer mittelbaren Verbindung vorgesehen sein, dass zwischen zwei miteinander verbundenen oder verbindbaren Elementen oder Bauteilen weitere Elemente oder Bauteile angeordnet sind. Günstig kann es sein, wenn die Stromwandlungseinheit Folgendes umfasst: einen Eingang zum Anschluss der Stromwandlungseinheit an eine Versor gungsstromquelle und einen Ausgang zum Anschluss der Stromwandlungsein heit an einen oder mehrere Verbraucher, insbesondere an eine oder mehrere Elektroden.
Ferner umfasst die Stromwandlungseinheit vorzugsweise einen Leistungs schalter und einen Trenntransformator zur galvanischen Trennung des Ein gangs von dem Ausgang, wobei der Leistungsschalter eingangsseitig mit dem Eingang und ausgangsseitig mit dem Trenntransformator verbunden ist und wobei der Trenntransformator eingangsseitig mit dem Leistungsschalter und ausgangsseitig mit dem Ausgang verbunden ist.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn der Leistungsschalter einen Silicium- carbid-Leistungsschalter umfasst. Der Leistungsschalter und folglich auch die Stromwandlungseinheit insgesamt können hierdurch vorzugsweise besonders bauraumsparend und/oder kompakt gebaut werden.
Insbesondere umfasst der Leistungsschalter einen oder mehrere Leistungs schaltereinheiten, insbesondere eine oder mehrere Siliciumcarbid-Leistungs- schaltereinheiten, beispielsweise Siliciumcarbid-MISFET-Einheiten (SiC- MISFETs; Siliciumcarbid- Metall -Isolator- Halbleiter- Feldeffekt-Transistoren) und/oder Siliciumcarbid-IGBT-Einheiten (SiC-IGBTs; Siliciumcarbid-Insulated- Gate-Bipolar-Transistoren).
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Leistungsschalter aus einer oder mehreren Leistungsschaltereinheiten, insbesondere einer oder mehreren Siliciumcarbid- Leistungsschaltereinheiten, beispielsweise Siliciumcarbid- MISFET- Einheiten (SiC-MISFETs; Siliciumcarbid- Metall-Isolator- Hai bleiter- Feldeffekt-Transistoren) und/oder Siliciumcarbid-IGBT-Einheiten (SiC-IGBTs; Siliciumcarbid-Insulated-Gate-Bipolar-Transistoren), gebildet ist. Eine SiC-MISFET-Einheit kann beispielsweise eine SiC-MOSFET-Einheit (Siliciumcarbid-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor) sein.
Eine oder mehrere Leistungsschaltereinheiten sind vorzugsweise mit Takt frequenzen von mehr als 20 kHz, insbesondere 30 kHz oder mehr, beispiels weise 40 kHz oder mehr, betreibbar oder betrieben.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Strom wandlungseinheit eine Steuerungsvorrichtung und eine Schnittstelle zur infor mationstechnischen Anbindung der Steuerungsvorrichtung an ein über geordnetes Steuerungssystem umfasst.
Die Schnittstelle ist vorzugsweise eine industrietaugliche und/oder digitale und/oder TCP/I P-basierte und/oder echtzeitfähige Schnittstelle.
Vorzugsweise ist die Schnittstelle so ausgebildet und eingerichtet, dass die Schnittstelle und/oder die Stromwandlungseinheit in ein Feldbus-System, ins besondere eine Profinet-Schnittstelle, integrierbar oder integriert ist/sind. Hierdurch kann die Stromwandlungseinheit vorzugsweise einfach in ein über geordnetes Stromwandlungssystem integriert und übergeordnet gesteuert und/oder angesteuert und/oder geregelt werden.
Die Profinet-Schnittstelle ist eine nach dem Industrial-Ethernet-Standard der Profibus-Nutzerorganisation e.V. definierte Schnittstelle.
Optional ist eine insbesondere zusätzliche Schnittstelle zur sicheren Abschal tung der Spannungsversorgung innerhalb der Stromwandlungseinheit vor gesehen. Hierdurch können vorzugsweise ein erhöhtes Sicherheitslevel und ein erhöhtes Performancelevel ermöglicht werden.
Insbesondere umfasst die Schnittstelle eine, zwei oder mehr als zwei RJ-45 Anschlüsse. Vorteilhaft kann es sein, wenn die Stromwandlungseinheit eine von der Ver sorgungsstromquelle separate und/oder unabhängige Zusatzstromquelle umfasst, mittels welcher eine Steuerungsvorrichtung der Stromwandlungs einheit und/oder eine Schnittstelle der Stromwandlungseinheit unabhängig von der Versorgungsstromquelle mit elektrischer Energie versorgbar sind.
Ferner können mehrere solcher Zusatzstromquellen vorgesehen sein, insbe sondere separate Zusatzstromquellen für die Schnittstelle einerseits und die Steuerungsvorrichtung der Stromwandlungseinheit andererseits.
Vorzugsweise sind jeweils ein oder mehrere Signaleingänge an einer oder mehreren oder sämtlichen Zusatzstromquellen vorgesehen, um diese und somit auch die Stromwandlungseinheit einzeln und/oder gezielt abschalten zu können.
Mittels der Schnittstelle sind vorzugsweise einzelne oder mehrere oder sämt liche der nachfolgenden Signale und/oder Ereignisse und/oder Parameter erfassbar, ermittelbar, messbar, übertragbar und/oder an ein übergeordnetes Steuersystem meldbar:
Steuerbegriffe; Soll-Spannung; Soll-Stromstärke; Status; Messwerte am Aus gang; Welligkeit des Ausgangssignals und/oder des Eingangssignals; Warn meldungen; Betriebsparameter der Stromwandlungseinheit, insbesondere interne Temperatur, interne Spannung, interne Stromstärke, interner elektrischer Widerstand, Belastungszustand (stress level) der Gleichrichtungs vorrichtung, insbesondere einer Gleichrichtungssteuerung der Gleichrichtungs vorrichtung.
Ferner kann es vorgesehen sein, dass über die Schnittstelle einzelne oder mehrere oder sämtliche der vorstehenden Signale und/oder Ereignisse und/oder Parameter beeinflussbar, insbesondere steuerbar und/oder regelbar, sind. Die Zusatzstromquelle stellt insbesondere eine Spannung von 24 V bereit.
Zwischen dem Eingang und dem Leistungsschalter ist vorzugsweise ein Ein gangsfilter und/oder eine Gleichrichtungsvorrichtung und/oder eine Glättungs vorrichtung angeordnet.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Gleich richtungsvorrichtung eine aktive Gleichrichtungssteuerung, insbesondere ein Active Front End, ist oder umfasst.
Bei einer aktiven Gleichrichtungssteuerung ist insbesondere vorgesehen, dass anstelle oder zusätzlich zur Gleichrichtung mittels Dioden eine oder mehrere angesteuerte oder ansteuerbare Transistoreinheiten, insbesondere Leistungs schaltereinheiten, vorgesehen sind.
Insbesondere umfasst die aktive Gleichrichtungssteuerung mehrere Leistungs schaltereinheiten, insbesondere IGBT-Einheiten, zur Gleichrichtung einer von der Versorgungsstromquelle bereitgestellten Versorgungsspannung.
Günstig kann es sein, wenn die aktive Gleichrichtungssteuerung zur aktiven Steuerung und/oder Regelung derselben informationstechnisch mit einer Steuerungsvorrichtung der Stromwandlungseinheit gekoppelt ist.
Die Steuerungsvorrichtung und/oder die Gleichrichtungssteuerung und/oder einzelne oder mehrere oder sämtliche Bestandteile der Stromwandlungseinheit und/oder der Beschichtungsanlage sind vorzugsweise derart ausgebildet und eingerichtet, dass einzelne oder mehrere oder sämtliche der genannten Funk tionen durchführbar sind und/oder dass einzelne oder mehrere oder sämtliche der genannten Ziele erreicht werden.
Vorzugsweise ist die aktive Gleichrichtungssteuerung derart ausgebildet und eingerichtet, a) dass ein Ist-Stromverlauf und/oder ein Ist-Spannungsverlauf eines von der Versorgungsstromquelle bereitgestellten Versorgungsstroms ermittelbar ist oder ermittelt wird; b) dass Abweichungen des Ist-Stromverlaufs und/oder des Ist- Spannungsverlaufs von einem Soll-Stromverlauf und/oder einem Soll- Spannungsverlauf ermittelbar sind oder ermittelt werden; und c) dass die Abweichungen mittels der Gleichrichtungssteuerung insbesondere durch korrigierende Ansteuerung von Leistungsschaltereinheiten der Gleich richtungssteuerung zumindest teilweise kompensierbar sind.
An die Gleichrichtungsvorrichtung, insbesondere an die aktive Gleichrichtungs steuerung, schließt sich vorzugsweise der Leistungsschalter an, welcher aus dem mittels der Gleichrichtungsvorrichtung erzeugten Gleichstrom erneut einen Wechselstrom erzeugt und hierdurch vorzugsweise eine Übertragung der elektrischen Energie über den Trenntransformator ermöglicht.
Für eine Bereitstellung einer konstanten Spannung an dem Leistungsschalter, insbesondere im Wesentlichen unabhängig von einer am Eingang anliegenden 3-Phasen-Wechselspannung, kann es vorteilhaft sein, wenn die Stromwand lungseinheit ein Weitbereichsnetzteil bildet oder umfasst. Insbesondere bilden ein Eingangsfilter und/oder eine Gleichrichtungsvorrichtung der Stromwand lungseinheit ein Weitbereichsnetzteil oder sind Bestandteil hiervon.
Das Weitbereichsnetzteil ermöglicht insbesondere eine konstante Spannung am Leistungsschalter unabhängig von dem Wert der Versorgungsspannung (Eingangsspannung) in einem Bereich zwischen ungefähr 350 V und ungefähr 550 V, insbesondere zwischen ungefähr 380 V und ungefähr 480 V, wobei unter "ungefähr" vorzugsweise eine Abweichung von +/- 10 % zu verstehen ist.
Günstig kann es sein, wenn der Ausgang der Stromwandlungseinheit mehrere Ausgangsanschlüsse aufweist, wobei vorzugsweise mehrere der Ausgangs- anschlüsse auf positivem Potenzial liegen und/oder einen oder mehrere Plus pole bilden. Hierdurch können insbesondere mehrere Elektroden parallel zueinander mittels der Stromwandlungseinheit mit elektrischer Energie beauf schlagt werden.
Günstig kann es sein, wenn einem oder mehreren der Ausgangsanschlüsse jeweils ein Stromwandler zur Stromstärkenmessung am jeweiligen Ausgangs anschluss zugeordnet ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass an einem oder mehreren oder an sämtlichen Ausgangsanschlüssen, welche auf positivem Potential liegen und/oder einen oder mehrere Pluspole bilden, jeweils ein Stromwandler zur Stromstärkenmessung angeordnet ist.
Alternativ oder ergänzend können ein oder mehrere Shunteinheiten (Neben widerstände) zur Stromstärkenmessung vorgesehen sein.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Stromwandlungseinheit vier oder mehr Ausgangsanschlüsse umfasst, welche auf positivem Potential liegen und/oder vier oder mehr Pluspole bilden.
Ein oder mehrere weitere Ausgangsanschlüsse liegen vorzugsweise auf nega tivem Potential und/oder bilden einen oder mehrere Minuspole, wobei an diesem einen oder diesen mehreren Ausgangsanschlüssen vorzugsweise jeweils eine Sperrdiode (Blockdiode) angeordnet ist.
Die Stromwandlungseinheit eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer Beschichtungsanlage.
Insbesondere ist die Stromwandlungseinheit in einem sogenannten 19-Zoll- Rack aufnehmbar, welches insbesondere gemäß EIA 310-D, IEC 60297 und/oder DIN 41494 SC48D genormt ist. Günstig kann es sein, wenn die Stromwandlungseinheit als Einschub für ein 19-Zoll-Rack ausgebildet ist. Vorzugsweise weist die Stromwandlungseinheit eine Höhe von höchstens 5 Höheneinheiten, insbesondere höchstens 4 Höhen einheiten, auf. Eine Höheneinheit ist dabei die Höheneinheit im 19-Zoll-Rack und beträgt ungefähr 1,75 Zoll.
Günstig kann es sein, wenn die Stromwandlungseinheit ein Gehäuse zur Auf nahme mehrerer, insbesondere sämtlicher, Elektronikkomponenten der Stromwandlungseinheit umfasst, wobei das Gehäuse vorzugsweise gekühlt, insbesondere luftgekühlt, ist. Beispielsweise sind ein oder mehrere Lüfter vor gesehen, welche Luft aus einer Umgebung der Stromwandlungseinheit ansau gen und durch den Innenraum des Gehäuses hindurchführen und/oder in den Innenraum des Gehäuses hineinführen. Eine Luftansaugung und eine Luftab gabe liegen dabei vorzugsweise an unterschiedlichen Seiten, insbesondere an einander gegenüberliegenden und/oder einander abgewandten Seiten des Gehäuses. Beispielsweise können eine Luftansaugung an einer Vorderseite des Gehäuses und eine Luftabgabe an einer Rückseite des Gehäuses vorgesehen sein. Auch eine umgekehrte Luftströmung wäre denkbar.
Die Stromwandlungseinheit ist vorzugsweise mit einer Ausgangsspannung von mindestens ungefähr 300 V, insbesondere mindestens ungefähr 400 V, vor zugsweise ungefähr 450 V, betreibbar.
Die Stromwandlungseinheit ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass ein maxi maler Gleichstrom am Ausgang von mindestens ungefähr 80 A, vorzugsweise mindestens ungefähr 100 A, beispielsweise ungefähr 120 A, bereitstellbar ist.
Die Stromwandlungseinheit ermöglicht vorzugsweise eine Ausgangsleistung, insbesondere Dauerleistung, von mindestens ungefähr 25 kW, vorzugsweise mindestens ungefähr 30 kW, beispielsweise ungefähr 32 kW. Vorzugsweise werden bei der Stromwandlungseinheit sowohl auf Meereshöhe (NN) sowie bis in Höhen von mindestens ungefähr 2000 m über NN, insbeson dere mindestens ungefähr 2300 m über NN, beispielsweise ungefähr 2500 m über NN, sämtliche Anforderungen an die Zertifizierung gemäß CE (CE- Kennzeichnung gemäß der EU-Verordnung 765/2008) und/oder UL (Under writers Laboratories) erfüllt.
Die Stromwandlungseinheit erfüllt vorzugsweise die Anforderungen gemäß EN 50160.
Günstig kann es sein, wenn die Stromwandlungseinheit eine interne Über wachungsvorrichtung umfasst, mittels welcher Abweichungen von einem vor gegebenen Normalbetrieb der Stromwandlungseinheit, insbesondere Abwei chungen von einem vorgegebenen Spannungsverlauf unmittelbar vor dem Leistungsschalter, ermittelbar sind, wobei insbesondere bei zu großer Abwei chung eine Abschaltung der Stromwandlungseinheit durchführbar ist, insbe sondere automatisch mittels der Überwachungsvorrichtung. Hierdurch können vorzugsweise Überlastungen oder sonstige Beschädigungen an der Strom wandlungseinheit vermieden oder zumindest minimiert werden.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Stromwandlungseinheit eine Umschaltoption bietet, mittels welcher unterschiedliche Betriebsmodi für unterschiedliche Höhen auswählbar, insbesondere automatisch einstellbar, sind. Beispielsweise kann ein Betriebsmodus für geringere Höhen bis beispielsweise höchstens ungefähr 1000 m über NN und ein weiterer Betriebsmodus für größere Höhen über beispielsweise ungefähr 1000 m über NN vorgesehen sein. In dem Betriebsmodus für größere Höhen ist im Vergleich zum Betriebsmodus für geringere Höhen vorzugsweise eine Leistungsreduktion vorgesehen, beispiels weise um mindestens ungefähr 10%, insbesondere um mindestens ungefähr 20%. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Beschichtungsanlage, insbeson dere zum Beschichtung von Werkstücken.
Die Beschichtungsanlage umfasst vorzugsweise Folgendes: ein Tauchbecken, in welches die Werkstücke zum Beschichten derselben ein- bringbar sind; ein Stromwandlungssystem zur Bereitstellung eines Beschichtungsstroms, welcher zum Beschichten der Werkstücke durch das Tauchbecken hindurch leitbar ist; und eine Elektrode, welche in dem Tauchbecken anordenbar oder angeordnet ist und welche mit dem Stromwandlungssystem elektrisch verbunden ist, wobei das Stromwandlungssystem vorzugsweise eine oder mehrere Strom wandlungseinheiten, insbesondere erfindungsgemäße Stromwandlungs einheiten, umfasst.
Die Beschichtungsanlage weist vorzugsweise einzelne oder mehrere oder sämtliche der im Zusammenhang mit der Stromwandlungseinheit beschrie benen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Günstig kann es sein, wenn das Stromwandlungssystem mindestens zwei im Wesentlichen identisch ausgebildete Stromwandlungseinheiten umfasst.
Insbesondere umfasst die Beschichtungsanlage mindestens zwei Strom wandlungseinheiten, welchen voneinander verschiedene einzelne Elektroden oder Elektrodengruppen zugeordnet sind, wobei eine oder mehrere der Elektrodengruppen jeweils mindestens zwei oder mindestens drei separat angesteuerte Elektroden, insbesondere mindestens vier separat angesteuerte Elektroden, umfasst. Hierdurch kann insbesondere eine optimierte Leistungs verteilung erhalten werden.
Eine Beschichtungsanlage ist insbesondere von einer Versorgungsstromquelle mit Versorgungsstrom versorgbar. Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch eine Kombination aus einer Versorgungsstromquelle und einer Beschich tungsanlage, insbesondere einer erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage.
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass der Leistungsschalter einer Strom wandlungseinheit der Beschichtungsanlage ohne galvanische Trennung ein gangsseitig an die Versorgungsstromquelle anschließbar oder angeschlossen ist.
Ferner können optional einzelne oder mehrere oder sämtliche der nachfolgen den Merkmale und/oder Vorteile verwirklicht sein:
Ein Stromwandlungssystem umfasst insbesondere mindestens eine Strom wandlungseinheit, die einen Leistungsschalter und einen Trenntransformator umfasst, wobei der Leistungsschalter eingangsseitig mit einer Versorgung sstromquelle verbindbar und ausgangsseitig mit dem Trenntransformator ver bunden ist und wobei der Trenntransformator eingangsseitig mit dem Leistungsschalter und ausgangsseitig mit einer Elektrode verbunden oder verbindbar ist.
Dadurch, dass das Stromwandlungssystem eine Stromwandlungseinheit um fasst, die einen Leistungsschalter und einen Trenntransformator umfasst, ist das Stromwandlungssystem flexibel einsetzbar. Vorzugsweise sind mehrere Stromwandlungseinheiten vorgesehen, welche jeweils einen Leistungsschalter und einen eingangsseitig mit dem Leistungsschalter verbundenen Trenntrans formator umfassen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mittels des Leistungsschalters aus einem Versorgungsstrom der Versorgungsstromquelle ein vorgebbarer Beschich tungsstrom zur Zuführung zu einer Elektrode erzeugbar ist.
Insbesondere ist mittels des Leistungsschalters eine Stromstärke des Be schichtungsstroms einstellbar. Günstig kann es sein, wenn mittels des Trenntransformators der Leistungs schalter galvanisch von der Elektrode getrennt ist.
Insbesondere ist mittels des Trenntransformators die Versorgungsstromquelle galvanisch von der Elektrode getrennt.
Günstig kann es sein, wenn der Leistungsschalter einen Leistungshalbleiter umfasst.
Die Stromwandlungseinheit umfasst vorzugsweise eine Gleichrichtungsvor richtung und/oder Glättungsvorrichtung, welche eingangsseitig mit der Ver sorgungsstromquelle verbindbar und ausgangsseitig mit dem Leistungsschalter verbunden ist. Auf diese Weise kann der Stromwandlungseinheit Wechsel strom zugeführt werden, welcher mittels der Gleichrichtungsvorrichtung und/oder Glättungsvorrichtung zur Bereitstellung desselben an dem Leistungs schalter in einen Gleichstrom wandelbar ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Stromwandlungseinheit eine Gleich richtungsvorrichtung und/oder Glättungsvorrichtung umfasst, welche ein gangsseitig mit dem Trenntransformator und ausgangsseitig mit einer Elekt rode verbunden ist. Auf diese Weise kann das mittels des Leistungsschalters erzeugte, hochfrequente Rechtecksignal für eine gleichmäßige Beaufschlagung der Elektrode mit Beschichtungsstrom besonders einfach geglättet werden.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Stromwandlungseinheit eine Gleichrichtungsvorrichtung und/oder Glättungsvorrichtung umfasst, mittels welcher ein Dreiphasenwechselstrom der Versorgungsstromquelle zur Erzeu gung eines Gleichstroms mit niedriger Welligkeit wandelbar ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Stromwandlungseinheiten als Module aus gebildet sind und somit insbesondere in sich abgeschlossene, austauschbare und/oder funktional voneinander unabhängige Funktionseinheiten des Strom wandlungssystems sind.
Vorzugsweise sind sämtliche Elektroden, welche mit einer Stromwandlungs einheit elektrisch verbunden sind, stationäre Elektroden, insbesondere Anoden.
Grundsätzlich kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Elektrode, welche mit einer Stromwandlungseinheit elektrisch verbunden ist, eine Kathode ist.
Die Kathode kann dann eine stationäre Elektrode in dem Tauchbecken oder ein Werkstück sein.
Mittels der Beschichtungsanlage ist insbesondere ein Verfahren zum Beschich ten von Werkstücken durchführbar, wobei das Verfahren vorzugsweise folgen de Verfahrensschritte umfasst:
Einbringen von Werkstücken in ein Tauchbecken zum Beschichten der Werkstücke;
Erzeugen eines Beschichtungsstroms aus einem Versorgungsstrom mittels eines Stromwandlungssystems, welches eine Stromwandlungseinheit umfasst, die einen Leistungsschalter und einen Trenntransformator umfasst, wobei der Leistungsschalter eingangsseitig mit einer Versorgungsstrom quelle und ausgangsseitig mit dem Trenntransformator verbunden ist und wobei der Trenntransformator eingangsseitig mit dem Leistungsschalter und ausgangsseitig mit einer in dem Tauchbecken angeordneten Elekt rode verbunden ist; und
Hindurchleiten des Beschichtungsstroms durch das Tauchbecken zum Beschichten der Werkstücke.
Das Verfahren zum Beschichten von Werkstücken weist vorzugsweise einzelne oder mehrere oder sämtliche der vorstehend im Zusammenhang mit der Stromwandlungseinheit und/oder mit der Beschichtungsanlage und/oder mit der Kombination aus einer Versorgungsstromquelle und einer Beschichtungs anlage beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Bei der Verwendung von mehreren Stromwandlungseinheiten können diese vorzugsweise völlig autark stromgeführt oder spannungsgeführt angesteuert werden.
Die Beschichtungsanlage ist vorzugsweise eine Elektrotauchlackieranlage.
Der Beschichtungsstrom ist vorzugsweise ein Lackierstrom.
Die Werkstücke sind mittels der Beschichtungsanlage vorzugsweise lackierbar.
Insbesondere sind die Werkstücke Fahrzeugkarosserien von Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen.
Insbesondere dann, wenn mehrere Stromwandlungseinheiten parallel geschaltet werden, können vorzugsweise konventionelle Thyristorgleichrichter durch die Stromwandlungseinheiten ersetzt werden.
Zur vereinfachten Darstellung und Erläuterung wird in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen teilweise unter anderem auf ein "Anlegen eines Stroms" oder auch allgemein auf den "Strom" Bezug genommen, obwohl streng physikalisch eine Spannung anzulegen wäre oder auf eine solche Bezug genommen werden müsste. Auf einen "Strom" bezogene Angaben sind daher gegebenenfalls als "durch Anlegen einer Spannung erhältlicher elektrischer Strom" zu verstehen.
Weitere Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nach folgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungs beispielen. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kombination aus einer Beschich tungsanlage und einer Versorgungsstromquelle;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Stromwandlungseinheit eines Stromwandlungssystems der Beschichtungsanlage aus Fig. 1; und
Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Stromwandlungseinheit.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Eine in den Fig. 1 und 2 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete Be schichtungsanlage umfasst ein Tauchbecken 102, welches mit einem Tauchbad 104 aus Beschichtungsflüssigkeit gefüllt ist, und ein Stromwandlungssystem 106, mittels welchem Strom aus einer Versorgungsstromquelle 108 für eine Vielzahl von Elektroden 110 der Beschichtungsanlage 100 bereitstellbar ist.
Mittels der Beschichtungsanlage 100 sind Werkstücke 112, beispielsweise Fahrzeugkarosserien 114, beschichtbar, insbesondere lackierbar, indem die Werkstücke 112 mittels einer Fördervorrichtung 116 in das Tauchbecken 102 eingebracht, in einer Förderrichtung 118 durch das Tauchbecken 102 hin durchgeführt und wieder aus dem Tauchbecken 102 entnommen werden, wobei während des Aufenthalts der Werkstücke 112 in dem Tauchbecken 102 ein Strom durch das Tauchbad 104 in dem Tauchbecken 102 hindurchgeleitet wird.
Zur Zuleitung des Stroms zu dem Tauchbad 104 in dem Tauchbecken 102 dienen die Elektroden 110, wobei die Werkstücke 112 Kathoden 120 bilden und wobei stationär in dem Tauchbecken 102 angeordnete Elektroden 110 Anoden 122 bilden.
Die Anoden 122 sind in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen gleichmäßig oder ungleichmäßig in dem Tauchbecken 102 verteilt angeordnet und mit jeweils einer Stromwandlungseinheit 124 des Stromwandlungssystems 106 elektrisch verbunden. Insbesondere sind Einzelelektroden 110 oder mehrere Elektrodengruppen 160 gebildet, wobei jeder Einzelelektrode 110 bzw. jeder Elektrodengruppe 160 jeweils nur eine Stromwandlungseinheit 124 oder mehrere Stromwandlungseinheiten 124 zugeordnet sind.
Zum Betrieb der Beschichtungsanlage 100 wird Strom benötigt, welcher mittels der Versorgungsstromquelle 108 bereitstellbar ist.
Zur Durchführung eines Beschichtungsvorgangs wird somit eine Kombination 126 aus der Beschichtungsanlage 100 und der Versorgungsstromquelle 108 benötigt.
Die vorstehend beschriebene Kombination 126 aus der Beschichtungsanlage 100 und der Versorgungsstromquelle 108 funktioniert wie folgt:
Mittels der Versorgungsstromquelle 108 wird ein Versorgungsstrom, insbeson dere ein Dreiphasendrehstrom, bereitgestellt. Da dieser Drehstrom nicht direkt an die Elektroden 110 angelegt werden kann, sondern in Gleichstrom gewan delt werden muss, um einen Beschichtungsvorgang durchführen zu können, wird der Versorgungsstrom mittels des Stromwandlungssystems 106 umge wandelt. Insbesondere wird mittels des Stromwandlungssystems 106 ein Gleichstrom, welcher nachfolgend auch als Beschichtungsstrom bezeichnet wird, erzeugt.
Mittels der Fördervorrichtung 116 werden Werkstücke 112, insbesondere Fahr zeugkarosserien 114, in das Tauchbad 104 in dem Tauchbecken 102 einge- bracht und längs der Förderrichtung 118 durch das Tauchbecken 102 hin durchgeführt. Dabei wird an die Elektroden 110 die Gleichspannung, welche mittels des Stromwandlungssystems 106 aus der Versorgungsspannung erzeugt wird, angelegt, so dass ein Beschichtungsstrom fließt. Ein elektrischer Stromfluss von den Anoden 122 zu den durch die Werkstücke 112 gebildeten Kathoden 120 führt dazu, dass sich an den Werkstücken 112 Beschichtungs material ablagert und diese somit beschichtet werden.
Die Bereitstellung des Beschichtungsstroms an den einzelnen Anoden 122 erfolgt mittels einzelner Stromwandlungseinheiten 124 des Stromwandlungs systems 106.
Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, umfasst jede Stromwandlungseinheit 124 einen insbesondere dreiphasigen Eingang 130, mit welchem die Stromwandlungs einheit 124 an die Versorgungsstromquelle 108 anschließbar ist. Zudem ist am Eingang 130 vorzugsweise ein Erdungsanschluss 131 vorgesehen.
An den Eingang 130 schließt sich ein Eingangsfilter 133 an.
Ferner umfasst die Stromwandlungseinheit 124 eine Gleichrichtungsvorrich tung 132 zur Erzeugung eines Gleichstroms aus dem Dreiphasendrehstrom der Versorgungsstromquelle 108 und zur Zuführung des Gleichstroms zu einem Leistungsschalter 134 der Stromwandlungseinheit 124.
Der Leistungsschalter 134 ist als Insulated Gate Bi-Polar Transistor (IGBT) 136 ausgebildet und dient der Einstellung einer mittels der Stromwandlungseinheit 124 übertragenen elektrischen Leistung.
Der Leistungsschalter 134 ist eingangsseitig mit der Gleichrichtungsvorrich tung 132 und somit eingangsseitig mit der Versorgungsstromquelle 108 ver bunden. Ausgangsseitig ist der Leistungsschalter 134 mit einem Trenntransformator 138 der Stromwandlungseinheit 124 verbunden.
Der Trenntransformator 138 der Stromwandlungseinheit 124 dient der galva nischen Trennung der mit der Stromwandlungseinheit 124 verbundenen Elektrode 110 von der Versorgungsstromquelle 108.
Eingangsseitig ist der Trenntransformator 138 mit dem Leistungsschalter 134 verbunden. Ausgangsseitig ist der Trenntransformator 138 über einen Aus gang 146 der Stromwandlungseinheit 124 mit einer Elektrode 110, insbeson dere einer Anode 122, verbunden. Da mittels des Trenntransformators 138 lediglich Wechselstrom übertragen werden kann, an die Anoden 122 jedoch Gleichstrom angelegt werden muss, sind zwischen dem Trenntransformator 138 und der Anode 122 eine Gleichrichtungsvorrichtung 140 und eine Glättungsvorrichtung 142 vorgesehen.
Mittels der Gleichrichtungsvorrichtung 140 kann der mittels des Trenntrans formators 138 übertragene Wechselstrom gleichgerichtet werden. An schließend kann dieser Strom mittels der Glättungsvorrichtung 142, welche beispielsweise als ein Filter 144 ausgebildet ist, geglättet werden, so dass der der Anode 122 zuzuführende Beschichtungsstrom eine möglichst geringe Welligkeit aufweist. Insbesondere ist eine Restwelligkeit des erzielbaren oder erzielten Gleichstroms geringer als 5%, vorzugsweise geringer als 3%, beispielsweise geringer als 1%.
Die Gleichrichtungsvorrichtung 140 ist eingangsseitig mit dem Trenntransfor mator 138 und ausgangsseitig mit der Glättungsvorrichtung 142 verbunden.
Die Glättungsvorrichtung 142 ist eingangsseitig mit der Gleichrichtungsvor richtung 140 und ausgangsseitig mit dem Ausgang 146 der Stromwand lungseinheit 124 verbunden. Der Ausgang 146 der Stromwandlungseinheit 124 ist mit einer Elektrode 110, insbesondere Anode 122, verbunden.
Zur Steuerung und/oder Regelung der Stromwandlungseinheit 124, insbeson dere sämtlicher Stromwandlungseinheiten 124 des Stromwandlungssystems 106, umfasst die Beschichtungsanlage 100 eine Steuerungsvorrichtung 148.
Die Steuerungsvorrichtung 148 kann zentral für sämtliche Stromwandlungs einheiten 124 vorgesehen sein.
Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass jede Stromwandlungseinheit 124 mit einer separaten Steuerungsvorrichtung 148 versehen ist. Vorzugsweise ist dann jeder Stromwandlungseinheit 124 ferner eine Schnittstelle 150 zugeord net, so dass die Steuerungsvorrichtungen 148 der verschiedenen Stromwand lungseinheiten 124 direkt und/oder über ein übergeordnetes Steuerungs system 164 miteinander kommunizieren können.
Mittels der in Fig. 2 dargestellten Stromwandlungseinheit 124 kann auf ein fache Weise der mittels der Versorgungsstromquelle 108 bereitgestellte Drei phasendrehstrom, welcher an dem Eingang 130 der Stromwandlungseinheit 124 anlegbar ist, in einen einer Anode 122 zuführbaren, am Ausgang 146 der Stromwandlungseinheit 124 bereitstellbaren Gleichstrom gewandelt werden.
Vorzugsweise sind zwei Ausgangsanschlüsse 147 am Ausgang 146 vor gesehen, um beispielsweise zwei Elektroden 110 an einer Stromwandlungs einheit 124 anschließen zu können. Eine Stromstärke an dem jeweiligen Aus gangsanschluss 147 wird vorzugsweise mittels eines oder mehrerer Shunt elemente 149 ermittelt.
In Fig. 3 ist eine im Vergleich zur Stromwandlungseinheit 124 gemäß Fig. 2 optimierte zweite Ausführungsform einer Stromwandlungseinheit 124 darge stellt. Diese zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 2 darge stellten ersten Ausführungsform beispielsweise dadurch, dass die Gleich richtungsvorrichtung 132, welche dem Leistungsschalter 134 vorgeschaltet ist, eine aktive Gleichrichtungssteuerung 168 aufweist. Die Gleichrichtungs steuerung 168 umfasst vorzugsweise einen oder mehrere Leistungs schaltereinheiten 169, insbesondere IGBTs, welche anstelle von oder zusätz lich zu Dioden eine Gleichrichtung des von der Versorgungsstromquelle 108 bereitgestellten Wechselstroms ermöglichen.
Mittels der einen oder der mehreren Leistungsschaltereinheiten 169 der Gleichrichtungssteuerung 168 kann vorzugsweise eine Rückkopplung in das Versorgungsstromnetz der Versorgungsstromquelle 108 minimiert oder voll ständig vermieden werden. Die Effizienz und die Qualität des bereitgestellten Gleichstroms werden hierdurch optimiert. Zudem kann eine Netzbelastung reduziert werden. Auch sind hierdurch vorzugsweise Zertifizierungsvorgaben einhaltbar.
Die Gleichrichtungssteuerung 168 ist oder bildet somit insbesondere ein soge nanntes Active Front End.
Ferner ist bei der in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsform der Strom wandlungseinheit 124 vorzugsweise vorgesehen, dass der Leistungsschalter 134 zur Erzeugung einer Wechselspannung für die Übertragung der elektrischen Leistung über den Trenntransformator 138 als ein Siliciumcarbid- Leistungsschalter 162 ausgebildet ist oder einen solchen umfasst.
Insbesondere umfasst der Leistungsschalter 134 vorzugsweise ein oder mehrere Siliciumcarbid-Leistungsschaltereinheiten, beispielsweise Silicium- carbid-MISFET-Einheiten und/oder Siliciumcarbid-IGBT-Einheiten. Hierdurch kann der Leistungsschalter 134 im Vergleich zu herkömmlichen IGBT- Leistungsschaltern vorzugsweise mit erhöhter Frequenz betrieben werden, wodurch wiederum eine optimierte Leistungsübertragung und/oder ein gerin gerer Leistungsverlust erhältlich sein kann.
Darüber hinaus ist bei der in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsform der Stromwandlungseinheit 124 vorzugsweise vorgesehen, dass an den Ausgangs anschlüssen 147 ein oder mehrere Stromwandler 170 zur Bestimmung der Stromstärke an den Ausgangsanschlüssen 147 angeordnet sind.
Insbesondere sind insgesamt vier als Pluspole dienende Ausgangsanschlüsse 147 vorgesehen, wobei die Stromstärken mittels dreier Stromwandler 170 und eines Shuntelements 149 ermittelt werden oder ermittelbar sind.
Mittels des Shuntelements 149 kann insbesondere eine Gesamtstromstärke ermittelt werden, wobei durch Messung der Stromstärke mittels dreier Strom wandler 170 an drei der vier Ausgangsanschlüsse 147 schließlich auf die Stromstärke an allen vier Ausgangsanschlüssen 147, welche einen Pluspol bilden, geschlossen werden kann.
Zudem kann bei der in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsform der Stromwandlungseinheit 124 optional vorgesehen sein, dass die Strom wandlungseinheit 124 unabhängig von der Versorgungsstromquelle 108 eine Zusatzstromquelle 166 umfasst. Diese dient insbesondere der Versorgung der Steuerungsvorrichtung 148 und/oder der Schnittstelle 150 mit elektrischer Energie, insbesondere um auch bei abgeschalteter Versorgungsstromquelle 108 die Steuerungsvorrichtung 148 und/oder die Schnittstelle 150 ansteuern und/oder nutzen zu können, beispielsweise zu Diagnose- und/oder Über wachungszwecken.
Die Schnittstelle 150 der Stromwandlungseinheit 124 gemäß Fig. 3 schließlich ist vorzugsweise eine Profinet-Schnittstelle, welche eine Echtzeitanbindung an ein Feldbussystem und somit eine optimierte Steuerung und/oder Regelung der Stromwandlungseinheit 124 ermöglicht. Zudem sind hierdurch Vorzugs- weise Wartungsdienste und/oder Prädiktionsfunktionen integrierbar und/oder nutzbar, um einen zuverlässigen, störungsfreien und effizienten Betrieb der Stromwandlungseinheit 124 zu gewährleisten.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsform der Stromwandlungseinheit 124 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig. 2 dargestellten Stromwandlungseinheit 124 überein, so dass auf deren vor stehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Bei weiteren (nicht dargestellten) Ausführungsformen können beliebige Merk malskombinationen der beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen sein. Beispielsweise kann auch mit weniger als vier Ausgangsanschlüssen 147 sowie ohne eine Zusatzstromquelle 166 ein als Siliciumcarbid-Leistungsschalter 162 ausgebildeter Leistungsschalter 134 vorgesehen sein.

Claims

Patentansprüche
1. Stromwandlungseinheit (124), insbesondere für eine Beschichtungs anlage (100) zum Beschichten von Werkstücken (112), wobei die Stromwandlungseinheit (124) Folgendes umfasst: einen Eingang (130) zum Anschluss der Stromwandlungseinheit
(124) an eine Versorgungsstromquelle (108); einen Ausgang (146) zum Anschluss der Stromwandlungseinheit
(124) an einen oder mehrere Verbraucher, insbesondere an eine oder mehrere Elektroden (110); einen Leistungsschalter (134); einen Trenntransformator (138) zur galvanischen Trennung des Eingangs (130) von dem Ausgang (146), wobei der Leistungsschalter (134) eingangsseitig mit dem Eingang (130) und ausgangsseitig mit dem Trenntransformator (138) verbunden ist und wobei der Trenntransformator (138) eingangsseitig mit dem Leistungs schalter (134) und ausgangsseitig mit dem Ausgang (146) verbunden ist.
2. Stromwandlungseinheit (124) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsschalter (134) einen Siliciumcarbid-Leistungsschalter (162) umfasst.
3. Stromwandlungseinheit (124) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Siliciumcarbid-Leistungsschalter (126) eine oder mehrere Siliciumcarbid-MISFET-Einheiten und/oder eine oder mehrere Siliciumcarbid-IGBT-Einheiten umfasst oder hieraus gebildet ist.
4. Stromwandlungseinheit (124) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromwandlungseinheit (124) eine Steuerungsvorrichtung (148) und eine Schnittstelle (150) zur infor mationstechnischen Anbindung der Steuerungsvorrichtung (148) an ein übergeordnetes Steuerungssystem (164) umfasst, wobei die Schnitt stelle (150) vorzugsweise eine Schnittstelle (150) zur Integration in ein Feldbus-System, insbesondere eine Profinet-Schnittstelle, ist.
5. Stromwandlungseinheit (124) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromwandlungseinheit (124) eine von der Versorgungsstromquelle (108) separate und/oder unabhängige Zusatzstromquelle (166) umfasst, mittels welcher eine Steuerungs vorrichtung (148) der Stromwandlungseinheit (124) und/oder eine Schnittstelle (150) der Stromwandlungseinheit (124) unabhängig von der Versorgungsstromquelle (108) mit elektrischer Energie versorgbar sind.
6. Stromwandlungseinheit (124) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Eingang (130) und dem Leistungsschalter (134) ein Eingangsfilter (133) und/oder eine Gleich richtungsvorrichtung (132) und/oder eine Glättungsvorrichtung ange ordnet ist.
7. Stromwandlungseinheit (124) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichtungsvorrichtung (132) eine aktive Gleichrichtungs steuerung (168), insbesondere ein Active Front End, ist oder umfasst.
8. Stromwandlungseinheit (124) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Gleichrichtungssteuerung (168) mehrere Leistungs schaltereinheiten (169), insbesondere IGBT-Einheiten, zur Gleichrichtung einer von der Versorgungsstromquelle (108) bereitgestellten Versor gungsspannung umfasst.
9. Stromwandlungseinheit (124) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Gleichrichtungssteuerung (168) zur aktiven Steuerung und/oder Regelung derselben informations- technisch mit einer Steuerungsvorrichtung (148) der Stromwandlungs einheit (124) gekoppelt ist.
10. Stromwandlungseinheit (124) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Gleichrichtungssteuerung (168) derart ausgebildet und eingerichtet ist, a) dass ein Ist-Stromverlauf und/oder ein Ist-Spannungsverlauf eines von der Versorgungsstromquelle (108) bereitgestellten Versorgungs stroms ermittelbar ist oder ermittelt wird; b) dass Abweichungen des Ist-Stromverlaufs und/oder des Ist- Spannungsverlaufs von einem Soll-Stromverlauf und/oder einem Soll- Spannungsverlauf ermittelbar sind oder ermittelt werden; und c) dass die Abweichungen mittels der Gleichrichtungssteuerung (168) insbesondere durch korrigierende Ansteuerung von Leistungsschalter einheiten (169) der Gleichrichtungssteuerung (168) zumindest teilweise kompensierbar sind.
11. Stromwandlungseinheit (124) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (146) mehrere Ausgangs anschlüsse (147) aufweist, welche insbesondere auf positivem Potenzial liegen, wobei einem oder mehreren der Ausgangsanschlüsse (147) jeweils ein Stromwandler (170) zur Stromstärkenmessung am jeweiligen Ausgangsanschluss (147) zugeordnet ist.
12. Beschichtungsanlage (100) zum Beschichten von Werkstücken (112), umfassend: ein Tauchbecken (102), in welches die Werkstücke (112) zum Beschichten derselben einbringbar sind; ein Stromwandlungssystem (106) zur Bereitstellung eines Be schichtungsstroms, welcher zum Beschichten der Werkstücke (112) durch das Tauchbecken (102) hindurchleitbar ist; und eine Elektrode (110), welche in dem Tauchbecken (102) anorden bar oder angeordnet ist und welche mit dem Stromwandlungs system (106) elektrisch verbunden ist, wobei das Stromwandlungssystem (106) eine oder mehrere Strom wandlungseinheiten (124) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 umfasst.
13. Beschichtungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromwandlungssystem (106) mindestens zwei im Wesentlichen identisch ausgebildete Stromwandlungseinheiten (124) umfasst.
14. Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsanlage (100) mindestens zwei Stromwandlungseinheiten (124) umfasst, welchen voneinander ver schiedene einzelne Elektroden (110) oder voneinander verschiedene Elektrodengruppen (160) zugeordnet sind, wobei eine oder mehrere der Elektrodengruppen (160) jeweils mindestens drei separat angesteuerte Elektroden (110), insbesondere mindestens vier separat angesteuerte Elektroden (110), umfasst.
15. Kombination aus einer Versorgungsstromquelle (108) und einer Beschichtungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsschalter (134) einer Strom wandlungseinheit (124) der Beschichtungsanlage (100) ohne galvanische Trennung eingangsseitig an die Versorgungsstromquelle (108) an schließbar oder angeschlossen ist.
EP21708914.3A 2020-02-07 2021-02-04 Stromwandlungseinheit und beschichtungsanlage Pending EP4100561A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020201562.7A DE102020201562A1 (de) 2020-02-07 2020-02-07 Stromwandlungseinheit und Beschichtungsanlage
PCT/DE2021/100110 WO2021155888A1 (de) 2020-02-07 2021-02-04 Stromwandlungseinheit und beschichtungsanlage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4100561A1 true EP4100561A1 (de) 2022-12-14

Family

ID=74844628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21708914.3A Pending EP4100561A1 (de) 2020-02-07 2021-02-04 Stromwandlungseinheit und beschichtungsanlage

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4100561A1 (de)
CN (2) CN216437076U (de)
DE (2) DE102020201562A1 (de)
WO (1) WO2021155888A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022118410A1 (de) * 2022-07-22 2024-01-25 Dürr Systems Ag Gleichrichtermodul

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202004021146U1 (de) 2004-12-22 2006-12-21 Dürr Systems GmbH Elektrotauchlackieranlage
AU2008303654A1 (en) 2007-09-20 2009-04-02 Siemens Aktiengesellschaft Power control device of a power network of an electrochemical coating facility
CN202721890U (zh) 2009-02-13 2013-02-06 许廷格电子两合公司 用于等离子体供给装置的模块和等离子体供给装置
DE102011056496A1 (de) 2011-12-15 2013-06-20 Dürr Systems GmbH Beschichtungsanlage und Verfahren zum Beschichten von Werkstücken
US9774246B2 (en) 2013-10-11 2017-09-26 University Of Tennessee Research Foundation Three-phase current source rectifier for power supplies
JP6295173B2 (ja) * 2014-05-19 2018-03-14 ローム株式会社 電源装置
EP3361617A1 (de) * 2017-02-14 2018-08-15 Siemens Aktiengesellschaft Gleichrichterschaltung für eine elektrolyse-anlage
US11323038B2 (en) * 2017-08-17 2022-05-03 University Of Houston System Single phase single stage bi-directional level 1 electric vehicle battery charger

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020201562A1 (de) 2021-08-12
CN216437076U (zh) 2022-05-03
CN113258799A (zh) 2021-08-13
DE112021000931A5 (de) 2022-11-17
WO2021155888A1 (de) 2021-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE202018006711U1 (de) Leistungswandlereinheit, Plasmabearbeitungseinrichtung und Steuereinrichtung zur Steuerung mehrerer Plasmaprozesse
DE202018006714U1 (de) Leistungswandlereinheit, Plasmabearbeitungseinrichtung und Steuereinrichtung zur Steuerung mehrerer Plasmaprozesse
DE202018006738U1 (de) Leistungswandlereinheit, Plasmabearbeitungseinrichtung und Steuereinrichtung zur Steuerung mehrerer Plasmaprozesse
DE102012107414A1 (de) Energieverteilung in einem Flugzeug
DE102014115139A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überspannungsbegrenzung einer Wechselspannungserzeugungsanordnung
DE68921773T2 (de) Kraftfahrzeugversorgungsschaltung mit zwei Betriebsspannungen.
EP0664613B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Symmetrierung der Belastung parallelgeschalteter Leistungshalbleitermodule
DE10329064A1 (de) Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem und -Verfahren
DE102008058737A1 (de) HF-Chirurgiegenerator
DE102019106485B4 (de) Weissach-Gleichrichteranordnung
WO1997023665A1 (de) Verfahren und schaltungsanordnung zur erzeugung von strompulsen zur elektrolytischen metallabscheidung
DE69607081T2 (de) Spannungsabwärtswandler und denselben benutzendes, von einem Einphasennetz gespeistes, asynchrones Betriebssystem
WO2016012061A1 (de) Elektrolysesystem
DE10325656B3 (de) Elektrophoretische Tauchlackieranlage
EP4100561A1 (de) Stromwandlungseinheit und beschichtungsanlage
EP4324064A1 (de) Leistungsfluss-regelmodul zum einsatz in einem niederspannungs-ortsnetz
WO2009040250A2 (de) Stromsteuerungsvorrichtung eines stromnetzes einer elektrochemischen beschichtungsanlage
EP4040623A1 (de) Modulares batteriespeichersystem mit wiederaufladbaren energiespeichermodulen und verfahren zum betreiben des batteriespeichersystems
DE102021214412B4 (de) Vorrichtung zum Bereitstellen elektrischer Leistung für ein Elektrofahrzeug
EP2791397B1 (de) Beschichtungsanlage und verfahren zum beschichten von werkstücken
DE29780374U1 (de) Anordnung mit einem elektronisch kommutierten Motor
EP4309277B1 (de) Verfahren zum betrieb eines gleichstromstellers zur versorgung einer elektrolyseeinrichtung mit elektrischer betriebsenergie und gleichspannungswandler
DE3918164A1 (de) Generator zum betreiben einer drehanoden-roentgenroehre
DE3609296C2 (de)
EP1609236B1 (de) Verfahren und steuereinheit zur ansteuerung von lüftermotoren

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: 20220727

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)
P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Effective date: 20230628