KR20210037663A - 구동 시스템을 작동하기 위한 방법 및 구동 시스템 - Google Patents

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brake chopper
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switching
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KR1020217002661A
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마이크 바커
마르셀 슈타크
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에스이더블류-유로드라이브 게엠베하 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 정류기, 전기 모터를 갖는 적어도 하나의 인버터를 포함하는 구동 시스템을 작동하기 위한 방법 및 구동 시스템에 관한 것으로서, 전기 모터는 인버터의 교류 전압 측 연결부에 연결되고, 인버터의 직류 전압 측 연결부는 라인 인덕턴스에 대한 적어도 하나의 추가적인 인덕턴스를 통해 정류기의 직류 전압 측 연결부와 연결되고, 인버터의 직류 전압 측 연결부 및/또는 정류기의 직류 전압 측 연결부에 커패시턴스, 특히 비극성(non-polar) 커패시터, 특히 필름 커패시터가 연결되고, 인버터의 직류 전압 측 연결부 및/또는 정류기의 직류 전압 측 연결부에 저항 및 제어 가능한 반도체 스위치, 즉 브레이크 초퍼로 형성된 직렬 회로가 연결되고, 브레이크 초퍼는 브레이크 초퍼가 작동되는 기간에서, 특히 인덕턴스 및 커패시턴스 또는 복수의 커패시턴스로 형성된 공진 회로의 공진 주파수로부터 이격된 단일 주파수(f)로 작동된다.

Description

구동 시스템을 작동하기 위한 방법 및 구동 시스템
본 발명은 구동 시스템을 작동하기 위한 방법 및 구동 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 전기 모터는 발전기 구동식으로 또는 모터 구동식으로 작동될 수 있고, 이에 따라 전기 모터에 전압을 공급하는 인버터의 직류 전압 측 연결부에서, 이러한 연결부에 커패시터가 연결되어 있을 때 발전기 구동식으로 작동되는 경우 전압이 증가되는 것이 공지되어 있다.
따라서, 본 발명의 과제는 구동 시스템을 안전하게 작동시키는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 과제는 청구항 제1항에 명시된 특징에 따른 구동 시스템을 작동하기 위한 방법 및 청구항 제15항에 명시된 특징에 따른 구동 시스템에서 달성된다.
정류기, 전기 모터를 갖는 적어도 하나의 인버터를 포함하는 구동 시스템을 작동하기 위한 방법에서 본 발명의 중요한 특징은, 전기 모터가 인버터의 교류 전압 측 연결부에 연결된다는 것이고, 여기서 인버터의 직류 전압 측 연결부는 라인 인덕턴스에 대한 적어도 하나의 추가적인 인덕턴스를 통해 정류기의 직류 전압 측 연결부와 연결되고, 인버터의 직류 전압 측 연결부 및/또는 정류기의 직류 전압 측 연결부에 커패시턴스, 특히 비극성(non-polar) 커패시터, 특히 필름 커패시터가 연결되고, 인버터의 직류 전압 측 연결부 및/또는 정류기의 직류 전압 측 연결부에 저항 및 제어 가능한 반도체 스위치, 즉 브레이크 초퍼로 형성된 직렬 회로가 연결되고, 여기서 브레이크 초퍼는 브레이크 초퍼가 작동되는 기간에서, 특히 인덕턴스 및 커패시턴스 또는 복수의 커패시턴스로 형성된 공진 회로의 공진 주파수로부터 이격된 단일 주파수(f)로 작동된다.
여기서 이점은, 주파수가 구동 시스템의 공진 주파수로부터 이격될 수 있다는 것이다. 따라서, 진동의 여자(excitement)가 방지될 수 있으며, 이에 따라 구동 시스템은 안전하게, 특히 전압과 관련하여 안전하게 작동될 수 있다. 이는 복수의 인버터가 직류 전압 회로, 특히 중간 회로로부터 공동으로 공급되는 경우에 특히 유리하다. 여기서, 공진 주파수를 포함하는 어레이를 형성하기 위해 인덕턴스와 커패시턴스 또는 복수의 커패시턴스의 상호 작용이 중요하다.
유리한 실시예에서, 직렬 회로에 공급되는 전압, 즉 중간 회로 전압, 즉 특히 인버터의 직류 전압 측 연결부에 인가되는 전압이 검출된다. 여기서 이점은, 브레이크 초퍼의 작동이 전압 의존적으로 실행될 수 있다는 것이다. 따라서, 브레이크 초퍼에 대한 제어 신호는 제어 전자 장치에 의해 생성될 수 있으며, 여기서 제어 신호는 한편으로는 중간 회로 전압에 의존하여 생성될 수 있고, 다른 한편으로는 제어 가능한 시간 베이스(time base)에 의존하여 생성될 수 있다.
유리한 실시예에서, 전압, 즉 중간 회로 전압의 검출된 값이 디지털화되고, 디지털 직렬 데이터 스트림으로서 한편으로는 제1 디지털 필터, 특히 FIR 필터에 공급되고, 다른 한편으로는 제2 디지털 필터, 특히 FIR 필터에 공급되고, 여기서 제2 디지털 필터는 제1 디지털 필터에 대해 시간 오프셋으로 시작되고, 특히 시간 오프셋은 필터 길이의 절반이다. 여기서 이점은, 디지털 데이터 스트림이 보다 빠른 반복 속도로 평가될 수 있음으로써, 데드 타임이 감소될 수 있다는 것이다.
유리한 실시예에서, 2개의 필터의 출력 신호는 제1 및 제2 임계값과의 비교를 위한 비교 수단에 각각 공급되고, 여기서 비교 수단의 출력 신호는 브레이크 초퍼에 대한 제어 신호를 생성하기 위해 제어 가능한 시간 베이스에 의해, 특히 제어 가능한 클록 발생기에 의해 생성된 신호와 논리적으로 결합된다. 여기서 이점은, 전압 의존적 조건이 시간 의존적 조건과 결합될 수 있다는 것이다. 따라서, 브레이크 초퍼에 대한 제어 신호는 중간 회로 전압이 이를 위해 제공된 값 범위 내에 존재할 때, 브레이크 초퍼가 항상 하나, 특히 단일 고정 주파수로 작동될 수 있는 방식으로 생성될 수 있다. 시간 의존적 조건을 준수하면 브레이크 초퍼가 주파수의 클록에서 스위칭 온되고, 브레이크 초퍼가 주파수의 클록에서 스위칭 오프되는 것이 보장된다. 그러나, 여기서 작동에는 항상 전압이 제공된 범위 내에 존재한다는 조건이 적용되는데, 그렇지 않으면 브레이크 초퍼가 셧다운된 상태로 유지되기 때문이다.
유리한 실시예에서, 브레이크 초퍼는 중간 회로 전압이 임계값(U2)의 미만이 되는 경우 항상 스위칭 오프된다. 여기서 이점은, 중간 회로 전압이 이에 따라 브레이크 초퍼로부터 야기되는, 의도하지 않게 낮은 값으로 감소하지는 않는다는 것이다.
유리한 실시예에서, 브레이크 초퍼는 중간 회로 전압이 제1 임계값(U1)을 초과할 때, 특히 사전에 스위칭 온이 발생하지 않았거나 또는 이전에 발생한 마지막 스위칭 온이 사전 설정된 기간(T)을 초과하여 지나간 경우 스위칭 온되고, 여기서 기간(T)은 주파수(f)의 역수와 동일하다. 여기서 이점은, U1의 초과 후에 브레이크 초퍼가 스위칭 온되지만, 그러나 브레이크 초퍼가 처음으로, 또는 그 작동이 중단된 후에만 다시 시간과 관련하여 스위칭 온된다는 것이다. 중단은 여기서 주파수의 역수보다 오래 지속되어야 하며, 중간 회로 전압은 임계값(U2)보다 더 커야 한다.
유리한 실시예에서, 제1 스위칭 임계값(U1)은 제2 스위칭 임계값(U2)보다 크다. 여기서 이점은, U1이 스위칭 온 임계값으로서, U2는 스위칭 오프 임계값으로서 기능을 수행한다는 것이다.
유리한 실시예에서, 브레이크 초퍼의 스위칭 온 후에, 특히 늦어도 기간(T)과 인자(q)의 곱(q x T)과 동일한 값을 갖는 시간 간격 후에 브레이크 초퍼의 스위칭 오프가 실행되고, 여기서 인자(q)는 0과 1 사이의 값, 특히 0.8과 0.98 사이의 범위의 값을 포함한다.
이는 기간(T) 내 브레이크 초퍼의 최대 연속 스위칭 온에 대응한다. 이를 통해, 강제 스위칭 오프가 강제된다. 반대의 경우에도 또한 이에 대응하여 동일하게 적용되므로, 이전에 최대로 스위칭 오프된 경우 강제로 스위칭 온된다.
여기서 이점은, 중간 회로 전압이 실제로 너무 높아서 중간 회로 전압이 감소되어야 하는 경우, 즉 중간 회로의 에너지가 브레이크 초퍼를 통해, 그리고 브레이크 저항으로서 기능하는 직렬로 접속된 저항을 통해 열로 변환되어야 하는 경우에도 또한 주파수를 유지하기 위해 스위칭 오프가 강제된다는 것이다. 따라서, 브레이크 초퍼를 주파수의 이러한 유형의 준수에 맞게 고정하는 것은 단점이지만, 그러나 이에 따라 공진 진동의 여자는 방지된다. 브레이크 초퍼는 여기서 바람직하게는 제어 한계에서 작동될 수 있다. 이 경우, 이러한 브레이크 초퍼는 영구적으로 스위칭 온되는 대신, 최대 0.98 x T에서 스위칭 온되고, 0.02 x T에서 스위칭 오프된다. 이러한 제어 예비량의 손실은 브레이크 저항의 기획 / 설계에서 고려되고, 실제로 단점을 나타내지는 않는다.
유리한 실시예에서, 기간(T)의 역수는 인덕턴스 및 커패시턴스 또는 복수의 커패시턴스로 형성된 공진 회로의 공진 주파수보다 더 크다. 여기서 이점은, 주파수가 공진 주파수로부터 특히 공진 주파수 값의 40 % 초과만큼 이격되는 것이 가능해진다는 것이다.
유리한 실시예에서, 과거에 적어도 한 번 스위칭 온 임계값(U1)을 초과했거나 또는 이에 도달했고 중간 회로 전압(U_ZK)이 U2보다 높은 경우, 시간적으로 이전에 실행된 스위칭 오프까지의 시간 간격이 기간(T)과 인자(p)의 곱(p x T)과 동일한 값을 갖는 시간 간격에 도달하면, 브레이크 초퍼는 스위칭 오프되고, 여기서 인자(p)는 0과 1 사이의 값, 특히 0.8과 0.98 사이의 범위의 값을 포함한다. 여기서 이점은, 브레이크 초퍼가 적절한 시간에 스위칭 오프되므로, 주파수가 여전히 유지된다는 것이다.
유리한 실시예에서, 과거에 적어도 한 번 스위칭 온 임계값(U1)을 초과했거나 또는 이에 도달했고 중간 회로 전압(U_ZK)이 U2보다 높은 경우, 시간적으로 이전에 실행된 스위칭 온까지의 시간 간격이 기간(T)과 인자(q)의 곱(q x T)과 동일한 값을 갖는 시간 간격에 도달하면, 브레이크 초퍼는 스위칭 온되고, 여기서 인자(q)는 0과 1 사이의 값, 특히 0.8과 0.98 사이의 범위의 값을 포함한다. 여기서 이점은, 브레이크 초퍼가 적절한 시간에 스위칭 온되므로, 주파수가 여전히 유지된다는 것이다.
유리한 실시예에서, 인자(q)는 인자(p)와 동일하다. 여기서 이점은, 스위칭 온 주파수와 스위칭 오프 주파수가 동일하고, 이에 따라 비트 주파수와 고조파가 추가적으로 여자되지 않는다는 것이다.
유리한 실시예에서, 전압, 즉 중간 회로 전압의 검출된 값이 검출되고, 디지털화되어, 디지털 직렬 데이터 스트림으로서 한편으로는 제1 디지털 필터, 특히 FIR 필터에 공급되고, 다른 한편으로는 제2 디지털 필터, 특히 FIR 필터에 공급되고, 여기서 제2 디지털 필터는 제1 디지털 필터에 대해 시간 오프셋으로 시작되고, 특히 여기서 시간 오프셋은 필터 길이의 절반이다. 여기서 이점은, 임계값의 초과 또는 미만이 보다 신속하게 인식될 수 있다는 것이다.
유리한 실시예에서, 2개의 필터의 출력 신호는 제1 및 제2 임계값과의 비교를 위한 비교 수단에 각각 공급되고, 여기서 비교 수단의 출력 신호는 브레이크 초퍼에 대한 제어 신호를 생성하기 위해 제어 가능한 시간 베이스, 특히 제어 가능한 클록 발생기에 의해 생성된 신호와 논리적으로 결합된다. 여기서 이점은, 전압 의존적 조건이 시간 의존적 조건과 결합될 수 있다는 것이다.
전술한 방법을 수행하기 위한 구동 시스템의 중요한 특징은, 추가적인 인덕턴스가 라인 인덕턴스보다 적어도 10배, 특히 적어도 100배 더 크다는 것이다. 여기서 이점은, 공진 주파수가 실질적으로 라인 인덕턴스와 무관하다는 것이다. 이러한 방식으로, 추가적인 인덕턴스는 공진 주파수가 사전 설정된 값 범위 내에 존재하고, 브레이크 초퍼를 작동하기 위한 주파수가 이러한 공진 주파수로부터 충분히 멀리 이격되도록 치수가 지정될 수 있다.
추가적인 이점들은 종속 청구항으로부터 명백해진다. 본 발명은 청구범위의 특징 조합에 제한되지는 않는다. 당업자에게는, 청구항 및/또는 개별 청구항 특징 및/또는 특히 제시된 과제 및/또는 종래 기술과 비교하여 제시된 과제로부터의 설명 및/또는 도면의 특징들의 추가적인 의미 있는 조합 가능성이 명백해진다.
본 발명은 이제 개략적인 도면을 참조하여 보다 상세히 설명된다.
도 1에는 브레이크 초퍼를 구비하는 컨버터의 구조가 개략적으로 도시되어 있다.
도 2에는 본 발명에 따른 구동 시스템이 개략적으로 도시되어 있다.
도 3에는 중간 회로 전압에 의존적인 신호의 생성이 도시되어 있다.
도 4에는 신호에 의존하여 실행되는 브레이크 초퍼에 대한 제어 신호의 생성이 개략적으로 도시되어 있다.
도 5에는 추가적인 중간 회로 인덕턴스(L)가 존재하지 않는 경우, 라인 인덕턴스 및 중간 회로 측 커패시턴스(C_ZK)로 형성된 공진 회로가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 컨버터는 재공급 가능한 정류기로서 설계될 수도 있는 정류기(1)를 포함한다. 직류 전압 측에서, 정류기(1)에는 커패시턴스(C)가 제공되지만, 그러나 이는 단지 비극성 커패시터로서만, 특히 필름 커패시터로서만 설계된다.
커패시터(C)에 인가되는 전압이 검출되고, 신호 전자 장치(1)에 공급되며, 이러한 신호 전자 장치는 하프 브리지에 배치된 제어 가능한 반도체 스위치에 대한 제어 신호를 생성한다.
인버터의 교류 전압 측 연결부로부터, 전기 모터(M), 특히 3상 모터에 전압이 공급된다.
커패시터(C)에 인가되는 전압은 인버터의 직류 전압 측 연결부에 공급된다.
커패시터(C)로의 과도한 전압으로부터 보호하기 위해, 즉 과도한 중간 회로 전압으로부터 보호하기 위해, 브레이크 저항(R)과 제어 가능한 반도체 스위치(4)로 형성된 직렬 회로가 제공되며, 여기서 프리 휠링 다이오드도 또한 제공된다.
따라서, 이러한 브레이크 초퍼에 의해 중간 회로의 에너지가 브레이크 저항, 즉 실질적으로 옴 저항으로 설계된 브레이크 저항에 의해 열로 변환될 수 있다. 이러한 방식으로, 과도한 시스템 임계 전압 값이 방지될 수 있다.
반도체 스위치(4)에 대한 제어 신호는 검출된 중간 회로 전압 값도 또한 공급되는 신호 전자 장치(2)에 의해 생성된다.
정류기(1)는 교류 전압 측 연결부에 의해 교류 전압 공급 네트워크에 연결된다.
정류기(1)는 또한 재공급 가능한 AC/DC 변환기로도 또한 설계될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 복수의 인버터가 추가적인 인덕턴스(L)를 통해 중간 회로에 연결될 수 있으므로, 각각의 인버터(20)에 의해 전압이 공급되는 전기 모터, 특히 3상 모터의 모터 구동식 작동 시, 중간 회로에서 에너지가 인출되어 발전기 구동식 작동에 공급된다.
각각의 인버터(20)에는 브레이크 저항(R)을 갖는 브레이크 초퍼도 또한 할당된다.
커패시턴스(C_ZK)는 비극성 커패시터로서, 특히 필름 커패시터로서 설계될 수 있다.
그러나 복수의 인버터가 있는 구동 시스템의 안전한 작동을 위해, 단지 하나의 단일 브레이크 저항만이 인버터에 연결되어야 한다. 다른 인버터의 브레이크 초퍼는 개방된 상태로 유지될 수 있다.
대안적으로, 각각의 인버터(20)에서 각각의 직류 전압 측 연결부에는 커패시턴스(C_ZK)가 각각 연결되며, 여기에 각각의 제어 가능한 반도체 스위치, 특히 브레이크 초퍼, 및 저항, 특히 브레이크 저항으로 형성된 직렬 회로가 각각 병렬 접속된다. 한편으로는, 인버터(20)의 직류 전압 측 연결부의 상부 전위가 인덕턴스(L)를 통해 중간 회로 전압(U_ZK)의 상부 전위와 연결된다. 다른 한편으로는. 인버터(20)의 직류 전압 측 연결부의 하부 전위가 인덕턴스(L)를 통해 중간 회로 전압(U_ZK)의 하부 전위와 연결된다.
중간 회로 전압이 다시 전원 공급 정류기(21)에 의해 생성되며, 그 직류 전압 측 연결부에는 비극성 커패시터가 배치된다.
따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 인버터의 커패시턴스(C_ZK)는 추가적인 인덕턴스가 존재하지 않는 경우, 라인 인덕턴스(L_ZK)를 통해 연결된다. 따라서, 인버터(20)에 의해 구동 시스템에 여자(50)가 도입되고, 이는 커패시턴스(C_ZK) 및 라인 인덕턴스(L_ZK)로 형성된 공진 회로의 진동을 여자시킨다.
그러나, 중간 회로의 라인 인덕턴스(L_ZK)보다 적어도 10배 더 큰, 도 2에 도시된 인덕턴스(L)도 추가적으로 존재하기 때문에, 이에 따라 공진 주파수는 제공된 값 범위로, 예를 들어 정확히 10 % 미만의 편차를 갖는 2 kHz로 될 수 있다.
본 발명에 따르면, 브레이크 초퍼는 3 kHz의 주파수, 특히 400 V 내지 500 V의 네트워크 전압에서 작동되므로, 브레이크 초퍼가 공진 회로의 어떠한 진동도 여자시킬 수 없다. 인버터의 제어 가능한 반도체 스위치의 펄스 폭 변조 주파수도 마찬가지로 값 범위 초과의 주파수, 특히 4 kHz, 8 kHz 또는 16 kHz로 작동되기 때문에, 이러한 인버터는 또한 공진 회로의 진동을 여자시킬 수 없다.
예를 들어 200 V 내지 240 V와 같은 낮은 네트워크 전압에서, 주파수로서 예를 들어 5 kHz가 또한 선택될 수 있다.
브레이크 초퍼의 작동 모드 및 작동 조건은 도 3 및 도 4에서 보다 상세히 설명되고, 여기서 도 3은 브레이크 초퍼의 제어를 위한 전압 의존적 조건을, 도 4는 시간 의존적 조건을 개략적으로 나타낸다.
도 3에 도시된 바와 같이, 검출된, 델타-시그마 변환기에 의해 직렬 디지털 데이터 스트림으로 변환된 중간 회로 전압은 2개의 디지털 필터(31), 특히 FIR 필터에 공급되며, 그 각각의 시작 신호는 필터 길이의 절반(Ta/2)만큼 서로에 대해 시간적으로 오프셋된다. 시작 신호는 동기화 신호(Sync)가 발송되는 시간 베이스(30)에 의해 생성된다.
디지털 필터(31)는 디지털 저역 통과의 방식에 따라, 즉 특히 주파수에 의존하는 윈도우 형상의 감쇠 강도로 작용한다.
필터(31)의 출력 신호는 각각의 직렬-병렬 변환기(32)에 각각 공급되고, 그 디지털 병렬 출력 신호는 출력 신호, 즉 검출된 각각의 전압 값을 제1 임계값(U1) 및 제2 전압값(U2)과 비교하는 각각의 비교 장치(33)에 각각 공급된다.
제1 임계값(U1)은 브레이크 초퍼가 이전에 스위칭 오프되었던 경우 스위칭 온을 발생시키기 위해 필요한 최소 전압에 대응한다. 제2 임계값(U2)은 전압을 표시하고, 이러한 전압이 미만되면 어떠한 경우에도 브레이크 초퍼가 스위칭 오프된다.
제1 임계값(U1)과의 비교 결과는 신호 라인(37)에 각각 출력된다.
제2 임계값(U2)과의 비교 결과는 논리 수단(39)으로 가이드되는 제2 신호 라인(38)에 각각 출력된다.
전압 모니터링을 위한 수단(34)에서 제1 임계값(U1)이 0보다 더 큰지의 여부가 검사되고, 그렇지 않은 경우 음의 전압이 감지되면 구동 시스템의 셧다운이 개시되거나 또는 구동 시스템이 안전한 상태가 된다.
이를 위해, 제1 신호 라인(37)은 제1 임계값(U1)의 모니터링의 각각의 결과와 함께, 즉 음의 전압이 감지될 때 셧다운하기 위한 전압 모니터링 수단(34)의 출력 신호와 함께 각각의 비교 장치(33)로부터 각각의 AND 게이트(35)로 이어진다.
비교 장치(33)는 각각의 비교 시 히스테리시스(Hysteresis)를 각각 고려하도록 설계된다.
논리 수단(39)은 2개의 신호 라인(38) 상의 2개의 신호를 결합하여 2 비트 정보를 형성하며, 이는 BRC_Info로서 전달된다. 이 경우, 정보는 두 신호가 모두 0인지 또는 두 신호 중 적어도 하나가 0이 아닌지 또는 두 신호가 모두 0이 아닌지 여부에 대해 코딩된다. 따라서, 중간 회로 전압이 스위칭 온 임계값보다 더 큰지, 스위칭 오프 임계값보다 더 작은지 또는 두 임계값 사이에 있는지 여부가 코딩된다.
AND 게이트(35)의 출력 신호는 논리 수단(39)의 출력 신호와 같이 신호 생성기(36)에 공급된다. 신호 생성을 위한 이러한 수단(36)은 따라서 임계값(U1)이 초과될 때 설정되고, 미만될 때 리셋되는 전술한 신호 BRC_Info 및 신호 Ein_U_puls를 제공한다.
도 3에 따른 필터 시간의 절반의 시간적인 오프셋에 의한 이중 전압 처리를 통해, 임계값(U1, U2)의 초과 또는 미만이 신속하게 인식될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 신호(BRC_Info)는 시간 베이스(41)에 공급되고, 그 출력 신호는 논리 수단(42 및 43)에 공급되고, 그 출력 신호는 신호 생성 수단(44)에 공급된다.
이러한 방식으로, 도 3 및 도 4에 따르면, 브레이크 초퍼에 대한 제어 신호(BRC)를 생성할 때 시간 조건 및 전압 조건이 고려된다.
한편으로는, 브레이크 초퍼는 전압이 임계값(U1)보다 높을 때 스위칭 온되고, 임계값(U2)보다 낮을 때 스위칭 오프된다.
U2는 여기서 U1보다 더 작다.
따라서, 중간 회로 전압(U_ZK)이 0에서부터 상승하는 경우, U1이 초과될 때에만 브레이크 초퍼가 스위칭 온된다. U2의 미만이 되는 즉시, 브레이크 초퍼는 어떠한 경우에도 스위칭 오프된다. 브레이크 초퍼가 스위칭 온된 후, 브레이크 초퍼의 스위칭 오프는 늦어도 기간(q x T) 후에 실행되고, 여기서 기간(T)은 브레이크 초퍼에 대해 사전 설정된 주파수의 역수이며, 특히 예를 들어 3 kHz이다. 인자(q)는 0과 1사이의 값을 포함하며, 여기서 바람직하게는 크게 선택된다. 예를 들어 0.95이다.
또한, 과거에 적어도 한 번 스위칭 온 임계값(U1)에 도달했고 중간 회로 전압(U_ZK)이 여전히 U2보다 높은 경우, 시간적으로 이전에 스위칭 오프가 실행된 이후 만료된 기간(T)에 도달되면, 브레이크 초퍼가 스위칭 오프되고, 시간적으로 이전에 스위칭 온이 실행된 이후 기간(T)이 만료되면 브레이크 초퍼가 스위칭 온된다.
이러한 전압 조건 및 시간 조건의 효과는, 브레이크 초퍼가 작동될 때 항상 주파수(f = 1/T)로 작동된다는 것이다. 그렇지 않으면, 스위칭 오프된 상태가 유지된다.
따라서 이러한 방식으로, 브레이크 초퍼의 작동을 통해 중간 회로에 원하지 않는 진동이 여자될 수 없다.
브레이크 초퍼의 유한한 작동 시간을 통해 순전히 이론적으로 시간적 프로파일에 대한 퓨리에 분석에서 상이한 주파수가 소멸하지 않는 진폭을 포함하더라도, 그러나 공진 주파수에서 에너지 엔트리는 위험하거나 또는 원하지 않는 진동을 여자시키기에는 너무 낮다.
본 발명에서 유리하게는 직류 전압이 공동으로 공급되는 복수의 인버터를 갖고, 공진 진동 및 공진 증가를 방지하는 구동 시스템의 견고한 작동이 명백해진다. 또한, 중간 회로 전압의 교류 전압 성분이 감소되기 때문에, 컴포넌트의 부하가 감소될 수 있다. 또한, 네트워크의 현재 중간 회로 커패시턴스에 대한 정보를 필요로 하지 않는다. 따라서, 제어가 각각 개별적으로 파라미터화될 필요가 없다. 이러한 방식으로, 플러그 앤 플레이(Plug & Play) 설계도 또한 가능하다. 또한, 시스템을 다시 파라미터화할 필요 없이 추후에 인버터가 추가 스위칭될 수 있다는 것이 유리하다. 브레이크 초퍼의 히스테리시스는 설명된 제어에 의해 자동으로 올바르게 설정된다. 그러나, 이를 위해 브레이크 저항의 연결 지점이 상이한 위치에 설계될 수도 있다.
1 정류기
2 신호 전자 장치
3 인버터
4 제어 가능한 회로, 특히 브레이크 초퍼
5 컨버터
20 인버터
21 정류기
30 시간 베이스(time base)
31 필터, 특히 디지털 필터
32 직렬-병렬-변환기
33 히스테리시스를 갖는 비교 장치
34 음의 전압이 감지될 때 셧다운을 위한 전압 모니터링
35 And 게이트
36 신호 생성기
37 제1 신호 라인
38 제2 신호 라인
39 논리 수단
40 전압 의존적 로직
41 제어 가능한 시간 베이스, 특히 제어 가능한 카운터
42 논리 수단
43 논리 수단
44 신호 생성 수단
50 여자(excitement)
Clk 클록 신호
BRC 제어 가능한 반도체 스위치, 특히 브레이크 초퍼에 대한 제어 신호
BRC_Info 시간 베이스(41)용 입력 신호
Ein_U_puls 스위칭 온 신호
Aus_U_puls 스위칭 오프 신호
Sync 동기화 신호
Load 로딩 신호
Koeff 계수
Data Clock 클록 신호
U1 스위칭 온 임계값
U2 스위칭 오프 임계값
R 브레이크 저항
M 전기 모터
C 커패시터
L 인덕턴스
L_ZK 라인 인덕턴스
C_ZK 각각의 인버터의 중간 회로 측 커패시턴스

Claims (15)

  1. 정류기, 전기 모터를 갖는 적어도 하나의 인버터를 포함하는 구동 시스템을 작동하기 위한 방법에 있어서,
    상기 전기 모터는 상기 인버터의 교류 전압 측 연결부에 연결되고,
    상기 인버터의 직류 전압 측 연결부는 라인 인덕턴스에 대한 적어도 하나의 추가적인 인덕턴스를 통해 상기 정류기의 직류 전압 측 연결부와 연결되고,
    상기 인버터의 직류 전압 측 연결부 및/또는 상기 정류기의 직류 전압 측 연결부에 커패시턴스, 특히 비극성(non-polar) 커패시터, 특히 필름 커패시터가 연결되고,
    상기 인버터의 직류 전압 측 연결부 및/또는 상기 정류기의 직류 전압 측 연결부에 저항 및 제어 가능한 반도체 스위치, 즉 브레이크 초퍼로 형성된 직렬 회로가 연결되는, 상기 방법에 있어서,
    상기 브레이크 초퍼는 상기 브레이크 초퍼가 작동되는 기간에서, 특히 상기 인덕턴스 및 상기 커패시턴스 또는 복수의 커패시턴스로 형성된 공진 회로의 공진 주파수로부터 이격된 단일 주파수(f)로 작동되는 것을 특징으로 하는 구동 시스템을 작동하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 직렬 회로에 공급되는 전압, 즉 중간 회로 전압, 특히 상기 인버터의 직류 전압 측 연결부에 인가되는 전압이 검출되는 것을 특징으로 하는 구동 시스템을 작동하기 위한 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전압, 즉 중간 회로 전압의 상기 검출된 값은 디지털 직렬 데이터 스트림으로서 한편으로는 제1 디지털 필터, 특히 FIR 필터에 공급되고, 다른 한편으로는 제2 디지털 필터, 특히 FIR 필터에 공급되고, 상기 제2 디지털 필터는 상기 제1 디지털 필터에 대해 시간 오프셋으로 시작되고, 특히 상기 시간 오프셋은 필터 길이의 절반인 것을 특징으로 하는 구동 시스템을 작동하기 위한 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2개의 필터의 출력 신호는 상기 제1 및 제2 임계값과의 비교를 위한 비교 수단에 각각 공급되고, 상기 비교 수단의 출력 신호는 상기 브레이크 초퍼에 대한 제어 신호를 생성하기 위해, 제어 가능한 시간 베이스(time base)에 의해, 특히 제어 가능한 클록 발생기에 의해 생성된 신호와 논리적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 구동 시스템을 작동하기 위한 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 브레이크 초퍼는 상기 중간 회로 전압이 임계값(U2)의 미만이 되는 경우 항상 스위칭 오프되는 것을 특징으로 하는 구동 시스템을 작동하기 위한 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 브레이크 초퍼는 상기 중간 회로 전압이 제1 임계값(U1)을 초과할 때, 특히 사전에 스위칭 온이 발생하지 않았거나 또는 이전에 발생한 마지막 스위칭 온이 사전 설정된 기간(T)을 초과하여 지나간 경우 스위칭 온되고, 상기 기간(T)은 상기 주파수(f)의 역수와 동일한 것을 특징으로 하는 구동 시스템을 작동하기 위한 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 임계값(U1)은 상기 제2 스위칭 임계값(U2)보다 큰 것을 특징으로 하는 구동 시스템을 작동하기 위한 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 브레이크 초퍼의 스위칭 온 후에, 특히 늦어도 기간(T)과 인자(q)의 곱(q x T)과 동일한 값을 갖는 시간 간격 후에 상기 브레이크 초퍼의 스위칭 오프가 실행되고, 상기 인자(q)는 0과 1 사이의 값, 특히 0.8과 0.98 사이의 범위의 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 시스템을 작동하기 위한 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기간(T)의 역수는 상기 인덕턴스 및 상기 커패시턴스 또는 복수의 커패시턴스로 형성된 상기 공진 회로의 상기 공진 주파수보다 더 큰 것을 특징으로 하는 구동 시스템을 작동하기 위한 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    과거에 적어도 한 번 상기 스위칭 온 임계값(U1)을 초과했거나 또는 이에 도달했고 상기 중간 회로 전압(U_ZK)이 U2보다 높은 경우, 시간적으로 이전에 실행된 상기 스위칭 오프까지의 시간 간격이 기간(T)과 인자(p)의 곱(p x T)과 동일한 값을 갖는 시간 간격에 도달하면, 상기 브레이크 초퍼는 스위칭 오프되고, 상기 인자(p)는 0과 1 사이의 값, 특히 0.8과 0.98 사이의 범위의 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 시스템을 작동하기 위한 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    과거에 적어도 한 번 상기 스위칭 온 임계값(U1)을 초과했거나 또는 이에 도달했고 상기 중간 회로 전압(U_ZK)이 U2보다 높은 경우, 시간적으로 이전에 실행된 상기 스위칭 온까지의 시간 간격이 기간(T)과 인자(q)의 곱(q x T)과 동일한 값을 갖는 시간 간격에 도달하면, 상기 브레이크 초퍼는 스위칭 온되고, 상기 인자(q)는 0과 1 사이의 값, 특히 0.8과 0.98 사이의 범위의 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 시스템을 작동하기 위한 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인자(q)는 상기 인자(p)와 동일한 것을 특징으로 하는 구동 시스템을 작동하기 위한 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전압, 즉 중간 회로 전압의 상기 검출된 값은 디지털 직렬 데이터 스트림으로서 한편으로는 제1 디지털 필터, 특히 FIR 필터에 공급되고, 다른 한편으로는 제2 디지털 필터, 특히 FIR 필터에 공급되고, 상기 제2 디지털 필터는 상기 제1 디지털 필터에 대해 시간 오프셋으로 시작되고, 특히 상기 시간 오프셋은 필터 길이의 절반인 것을 특징으로 하는 구동 시스템을 작동하기 위한 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2개의 필터의 출력 신호는 상기 제1 및 상기 제2 임계값과의 비교를 위한 비교 수단에 각각 공급되고, 상기 비교 수단의 출력 신호는 상기 브레이크 초퍼에 대한 제어 신호를 생성하기 위해 제어 가능한 시간 베이스, 특히 제어 가능한 클록 발생기에 의해 생성된 신호와 논리적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 구동 시스템을 작동하기 위한 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 구동 시스템에 있어서,
    상기 추가적인 인덕턴스는 상기 라인 인덕턴스보다 적어도 10배, 특히 적어도 100배 더 큰 것을 특징으로 하는 구동 시스템.
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