Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
DRIVE SYSTEM COMPRISING A CONVERTER AND AN INVERTER FOR SUPPLYING POWER TO AN ELECTRIC MOTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/182339
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a drive system comprising a converter, in particular an AC/DC converter, and an inverter for supplying power to an electric motor which is electrically connected to the AC voltage-side terminal of the inverter, wherein: the DC voltage-side terminal of the inverter is connected to the DC voltage-side terminal of the converter; a first means for detecting the voltage applied to the AC voltage-side terminal of the converter is connected to an input of a first analogue-to-digital converter of a signal electronics system by means of a first signal line; a second means for detecting a voltage, in particular a three-phase voltage, applied to a filter can be connected to an input of a second analogue-to-digital converter of the signal electronics system by means of a second signal line; the signal electronics system comprises an actuator for the semiconductor switch of the converter; the output of the first analogue-to-digital converter and the output of the second analogue-to-digital converter is connected to a comparison means of the signal electronics system; and a switching means of the signal electronics system adjusts the operating mode of the actuator of the semiconductor switches of the converter depending on the output signal of the comparison means.

Inventors:
KOLLAR HANS (DE)
STAMM WALTER (DE)
STARK MARCEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/025069
Publication Date:
September 17, 2020
Filing Date:
February 14, 2020
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SEW EURODRIVE GMBH & CO (DE)
International Classes:
H02M1/12; G06F13/40; H02M1/44; H02M5/458; H02M7/48; H02P27/06; H02P29/50
Foreign References:
DE19642596A11998-04-23
DE10303710A12004-08-12
DE102010007275A12011-08-11
DE102011084509A12013-04-18
DE102009031257A12011-01-13
JP2018113837A2018-07-19
DE102006028103A12007-12-20
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche:

1. Antriebssystem, aufweisend einen Wandler, insbesondere AC/DC-Wandler, und einen Wechselrichter zur Speisung eines Elektromotors, der am wechselspannungsseitigen

Anschluss des Wechselrichters elektrisch verbunden ist, wobei der gleichspannungsseitige Anschluss des Wechselrichters mit dem

gleichspannungsseitigen Anschluss des Wandlers verbunden ist, wobei ein erstes Mittel zur Erfassung der am wechselspanungsseitigen Anschluss des

Wandlers anliegenden Spannung, insbesondere Drehspannung, insbesondere

Spannungsraumzeiger, mittels einer ersten Signalleitung mit einem Eingang eines ersten Analog-Digital-Wandlers, insbesondere Sigma-Delta-Wandlers, einer Signalelektronik

verbunden ist, wobei ein zweites Mittel zur Erfassung einer an einem Filter anliegenden Spannung, insbesondere Drehspannung, insbesondere Spannungsraumzeiger, mittels einer zweiten, insbesondere mehradrigen, Signalleitung (4) mit einem Eingang eines zweiten Analog-Digital- Wandlers, insbesondere Sigma-Delta-Wandlers, der Signalelektronik verbindbar ist, insbesondere wobei der zweite Analog-Digital-Wandler derart ausgeführt ist, dass bei nicht verbundener, insbesondere also nicht angeschlossener, zweiter Signalleitung (4) ein Nullwert, eine Nullspannung, ein festes Potential oder eine verschwindende Spannung am Ausgang des zweiten Analog-Digital-Wandlers ausgegeben wird, wobei die Signalelektronik eine Ansteuerung für die Halbleiterschalter des Wandlers aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass

der Ausgang des ersten Analog-Digital-Wandlers und der Ausgang des zweiten Analog- Digital-Wandlers mit einem Vergleichsmittel der Signalelektronik verbunden ist,

abhängig vom Ausgangssignal des Vergleichsmittels ein Umschaltmittel der Signalelektronik die Betriebsart der Ansteuerung der Halbleiterschalter des Wandlers einstellt.

2. Antriebssystem nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zweite Signalleitung (4) mittels eines Widerstands, insbesondere Pull-Down-Widerstands oder Pull-Up-Widerstands, mit einem festen Potential, insbesondere HIGH oder LOW, verbunden ist.

3. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

am wechselspanungsseitigen Anschluss des Wandlers ein schlanker Zwischenkreis angeordnet ist, insbesondere also kein kondensatorgestützter Zwischenkreis angeordnet ist, und/oder dass die am gleichspanungsseitigen Anschluss des Wandlers anliegende Kapazität, insbesondere kapazitiver Spannungsteiler, insbesondere kapazitiver Spannungsteiler aus nicht-polaren Kondensatoren, höchstens 2 pF oder höchstens 8 pF pro Kilowatt Nennleistung des

Wechselrichters beträgt.

4. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Wandler ein AC/DC-Wandler ist, insbesondere wobei der Wandler ein rückspeisefähiger Gleichrichter ist.

5. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Betriebsart entweder sinusförmige Rückspeisung oder blockförmige Rückspeisung ist, insbesondere abhängig vom Schaltzustand des Umschaltmittels, insbesondere wobei bei blockförmiger Rückspeisung die am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wandlers anliegende Spannung denjenigen Phasenanschluss des

wechselspannungsseitigen Anschlusses des Wandlers, dessen Spannung geringer ist als die am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wandlers anliegende Spannung, solange speist, bis der zugehörige mit einem Stromerfassungsmittel erfasste Phasenstrom dieses

Phasenanschlusses verschwindet. 6. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Vergleichsmittel die mit einem digitalen 1-bit-Datenstrom dargestellten Werte der beiden erfassten Spannungen vergleicht und unterhalb einer zulässigen Abweichung der beiden Werte voneinander einen ersten Zustand an seinem Ausgang, insbesondere als

Ausgangssignal, aufweist und ansonsten einen anderen Zustand.

7. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

abhängig vom Ausgangssignal des Vergleichsmittels, wenn das Ausgangssignal während einer Mindestzeitdauer konstant bleibt, das Umschaltmittel der Signalelektronik die Betriebsart der Ansteuerung der Halbleiterschalter des Wandlers einstellt.

8. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der wechselspannungsseitige Anschluss des Wandlers über eine Netzdrossel, insbesondere Gleichtaktdrossel, mit dem Öffentlichen Wechselspannungsversorgungsnetz verbunden ist, insbesondere wobei die zweite Signalleitung (4) nicht verbunden ist mit, insbesondere also nicht angeschlossen an, dem Eingang des zweiten Analog-Digital-Wandlers, oder dass der wechselspannungsseitige Anschluss des Wandlers über eine Stellerdrossel mit einem Filter verbunden ist, das mit einer Netzdrossel verbunden ist,

insbesondere wobei die zweite Signalleitung (4) verbunden ist mit, insbesondere also angeschlossen an, dem Eingang des zweiten Analog-Digital-Wandlers. 9. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Netzdrossel in jeder Phasenleitung eine Induktivität aufweist wobei die Stellerdrossel in jeder Phasenleitung eine Induktivität aufweist, wobei das Filter einen aus Kapazitäten, insbesondere X-Kondensatoren, des Filters gebildeten Sternpunkt aufweist, wobei jede der Kapazitäten mit ihrem jeweiligen ersten Anschluss mit dem Sternpunkt und mit dem jeweils anderen Anschluss mit einer jeweiligen Phasenleitung verbunden ist, insbesondere

- wobei der geichspannungsseitige Anschluss des Wandlers eine Reihenschaltung aus zwei weiteren Kapazitäten speist, wobei der Verbindungsknoten elektrisch mit dem Sternpunkt verbunden ist

und/oder wobei der geichspannungsseitige Anschluss des Wandlers einen kapazitiven Spannungsteiler speist und die durch den kapazitiven Spannungsteiler erzeugte Teilspannung insbesondere direkt am Sternpunkt anliegt.

10. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

bei der Betriebsart der sinusförmigen Rückspeisung ein Regler den am

gleichspannungsseitigen Anschluss des Wandlers erfassten Spannungswert auf einen Sollwert hin regelt, indem die Ansteuerung die Halbleiterschalter des Wandlers derart ansteuert, dass ein elektrischer Strom phasensynchron zur erfassten zweiten Spannung zur Stellerdrossel hin eingespeist, insbesondere rückgespeist, wird.

11. Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Ausgangssignal eines weiteren Vergleichsmittels der Signalelektronik abhängig von der Differenz der Drehrichtung der mit dem ersten Mittel erfassten Spannung und der Drehrichtung der mit dem zweiten Mittel erfassten Spannung ist. 12. Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems, insbesondere nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Antriebssystem einen Halbleiterschalter aufweisenden Wandler, insbesondere AC/DC-Wandler, und einen Wechselrichter zur Speisung eines Elektromotors, der am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters elektrisch verbunden ist, aufweist, wobei der gleichspannungsseitige Anschluss des Wechselrichters mit dem

gleichspannungsseitigen Anschluss des Wandlers verbunden ist, insbesondere wobei am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wandler Phasenleitungen angeschlossen sind, wobei eine Überprüfung auf das Vorhandensein einer am wechselspannungsseitigen

Anschluss des Wandlers angeschlossenen Stellerdrossel mit Filter ausgeführt wird wobei zur Überprüfung die am wechselspanungsseitigen Anschluss des Wandlers anliegende Spannung, erfasst wird und verglichen wird mit der an einem Signalleitungs-Anschluss des Wandlers anliegenden Spannung, welche bei angeschlossener Stellerdrossel mit Filter einer am Filter anliegenden Spannung gleicht und bei nicht angeschlossener Stellerdrossel mit Filter einer Nullspannung gleicht, wobei abhängig vom Ergebnis des Vergleichens die Betriebsart des Wandlers, insbesondere die Betriebsart der Ansteuerung der Halbleiterschalter des Wandlers, eingestellt wird, wobei die Betriebsart entweder sinusförmige Rückspeisung oder blockförmige Rückspeisung ist,

insbesondere wobei am wechselspanungsseitigen Anschluss des Wandlers ein schlanker Zwischenkreis angeordnet ist,

insbesondere wobei bei blockförmiger Rückspeisung spannungsgesteuert die am

gleichspannungsseitigen Anschluss des Wandlers anliegende Spannung einer jeweiligen Phase des wechselspannungsseitigen Anschlusses des Wandlers solange zugeführt wird, bis der in der Phase fließende Strom verschwindet. 13. Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems, insbesondere nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Antriebssystem einen Halbleiterschalter aufweisenden Wandler, insbesondere AC/DC-Wandler, und einen Wechselrichter zur Speisung eines Elektromotors, der am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters elektrisch verbunden ist, aufweist, wobei der gleichspannungsseitige Anschluss des Wechselrichters mit dem

gleichspannungsseitigen Anschluss des Wandlers verbunden ist, insbesondere wobei am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wandler Phasenleitungen angeschlossen sind, wobei die am wechselspanungsseitigen Anschluss des Wandlers anliegende Spannung, insbesondere drei Phasenspannungen aufweisende Drehspannung, insbesondere

Spannungsraumzeiger, erfasst wird und mittels einer ersten, insbesondere mehradrigen, Signalleitung zu einem Eingang eines ersten Analog-Digital-Wandlers, insbesondere Sigma- Delta-Wandlers, einer Signalelektronik geleitet wird, wobei mittels einer zweiten, insbesondere mehradrigen, Signalleitung eine an einem Filter anliegende Spannung, insbesondere Drehspannung, insbesondere Spannungsraumzeiger, zu einem Eingang eines zweiten Analog-Digital-Wandlers, insbesondere Sigma-Delta-Wandlers, der Signalelektronik leitbar ist, wobei abhängig vom Vergleich des Ausgangsignals des ersten Analog-Digital-Wandlers mit dem Ausgangsignal des zweiten Analog-Digital-Wandlers die Betriebsart der Ansteuerung der Halbleiterschalter des Wandlers eingestellt wird, insbesondere wobei der zweite Analog-Digital-Wandler derart geeignet ausgeführt ist, dass sein Ausgangssignal eine Nullspannung oder ein festes Potential ist, wenn seinem Eingang keine Spannung, insbesondere keine am Filter anliegende Spannung, zugeführt wird, insbesondere wobei jede der gegeneinander elektrisch isolierten Adern der zweiten

Signalleitung mittels eines jeweiligen Widerstands, insbesondere Pull-Down-Widerstands oder Pull-Up-Widerstands, jeweils mit einem festen Potential, insbesondere HIGH oder LOW, verbunden ist.

14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

abhängig vom Vergleich der Drehrichtung der am Filter erfassten Spannung mit der

Drehrichtung der am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wandlers erfassten Spannung ein Fehlerzustand, insbesondere Verdrahtungsfehler, weitergemeldet und/oder angezeigt wird, und/oder dass das Filter einen aus Kapazitäten gebildeten Sternpunkt aufweist, wobei jede der Kapazitäten mit ihrem jeweiligen ersten Anschluss mit dem Sternpunkt und mit dem jeweils anderen Anschluss mit einer jeweiligen Phasenleitung verbunden ist.

15. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zweite Signalleitung mehradrig ausgeführt ist, insbesondere so dass eine jeweilige Ader der zweiten Signalleitung eine jeweilige Phasenspannung zum Eingang des zweiten Analog- Digital-Wandlers, insbesondere zu einem jeweiligen Kanal des mehrkanalig ausgeführten Analog-Digital-Wandlers, leitet, und/oder dass die erste Signalleitung mehradrig ausgeführt ist, insbesondere so dass eine jeweilige Ader der ersten Signalleitung eine jeweilige Phasenspannung zum Eingang des ersten Analog-Digital- Wandlers, insbesondere zu einem jeweiligen Kanal des mehrkanalig ausgeführten ersten Analog-Digital-Wandlers, leitet.

Description:
Antriebssystem, aufweisend einen Wandler und einen Wechselrichter zur Speisung eines Elektromotors

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem, aufweisend einen Wandler und einen Wechselrichter zur Speisung eines Elektromotors.

Es ist allgemein bekannt, dass ein generatorisch betriebener, von einem Wechselrichter gespeister Elektromotor elektrische Leistung zum gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters hintreibt.

Aus der DE 10 2006 028 103 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik eine

unterbrechungsfreie Umschaltung zwischen sinusförmigem und blockförmigem netzseitigem Stromrichterbetrieb bekannt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem, aufweisend einen Wandler und einen Wechselrichter zur Speisung eines Elektromotors, weiterzubilden, wobei eine erhöhte Sicherheit beim Betrieb erreichbar sein soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Antriebssystem nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 12 oder 13 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Antriebssystem sind, dass das Antriebssystem einen Wandler, insbesondere AC/DC-Wandler, und einen Wechselrichter zur Speisung eines Elektromotors, der am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters elektrisch verbunden ist, aufweist, wobei der gleichspannungsseitige Anschluss des Wechselrichters mit dem

gleichspannungsseitigen Anschluss des Wandlers verbunden ist, wobei ein erstes Mittel zur Erfassung der am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wandlers anliegenden Spannung, insbesondere Drehspannung, insbesondere

Spannungsraumzeiger, mittels einer ersten Signalleitung mit einem Eingang eines ersten Analog-Digital-Wandlers, insbesondere Sigma-Delta-Wandlers, einer Signalelektronik verbunden ist, wobei ein zweites Mittel zur Erfassung einer an einem Filter anliegenden Spannung, insbesondere Drehspannung, insbesondere Spannungsraumzeiger, mittels einer zweiten Signalleitung mit einem Eingang eines zweiten Analog-Digital-Wandlers, insbesondere Sigma- Delta-Wandlers, der Signalelektronik verbindbar ist, wobei die Signalelektronik eine Ansteuerung für die Halbleiterschalter des Wandlers aufweist, wobei der Ausgang des ersten Analog-Digital-Wandlers und der Ausgang des zweiten Analog- Digital-Wandlers mit einem Vergleichsmittel der Signalelektronik verbunden ist, abhängig vom Ausgangssignal des Vergleichsmittels ein Umschaltmittel der Signalelektronik die Betriebsart der Ansteuerung der Halbleiterschalter des Wandlers einstellt.

Von Vorteil ist dabei, dass automatisch erkannt wird, ob ein Filter vorhanden, also angebaut und elektrisch angeschlossen, und somit der sinusförmige Betrieb ausführbar ist oder ob kein Filter vorhanden ist, also das Netz über die Netzdrosseln direkt mit dem Wandler verbunden, also angeschlossen ist, und somit der blockförmige Betrieb ausgeführt werden muss. Denn für die sinusförmige Rückspeisung ist die Stellerdrossel in der Regelstrecke notwendig, da ansonsten das zur Netzspannung phasensynchrone

Rückspeisen nicht ausführbar ist. Der blockförmige Betrieb jedoch benötigt keine

Stellerdrossel und auch kein Filter. Ein harter Betrieb am Netz ist durchführbar, wobei spannungsgesteuert das jeweils blockförmige Rückspeisen gestartet und stromabhängig beendet wird.

Der Wandler weist vorzugsweise ein eigenes Gehäuse auf, das separat ist von den

Netzdrosseln oder eventuell vorhandener Stellerdrossel mit Filter. Beim Anschließen der zuletzt genannten Komponenten muss auch die zweite Signalleitung verbunden, also anschlossen werden. Mit dem erfindungsgemäßen Antriebssystem ist ein untenstehend näher erläutertes Verfahren zum Betreiben des Antriebssystems ausführbar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die zweite Signalleitung mittels eines Widerstands, insbesondere Pull-Up-Widerstands, mit einem festen Potential, insbesondere HIGH oder LOW, verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass der Eingang des Sigma-Delta-Wandlers dauerhaft festes Potential aufweist und somit einfach erkennbar ist, dass die zweite

Signalleitung offen endet, also kein Mittel zur Spannungserfassung am Filter angeordnet ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am wechselspanungsseitigen Anschluss des

Wandlers ein schlanker Zwischenkreis angeordnet, insbesondere also kein

kondensatorgestützter Zwischenkreis angeordnet, und/oder die am gleichspanungsseitigen Anschluss des Wandlers anliegende Kapazität, insbesondere kapazitiver Spannungsteiler, insbesondere kapazitiver Spannungsteiler aus nicht-polaren Kondensatoren, beträgt höchstens 2 pF oder höchstens 8 pF pro Kilowatt Nennleistung des Wechselrichters.

Von Vorteil ist also, dass ein schlanker Zwischenkreis verwendbar ist, also kein

kondensatorgestützter Zwischenkreis. Somit sind Elektrolytkondensatoren und die damit verbundene niedrige Standzeit eines Elektrogeräts vermeidbar. Die geringe Kapazität am Zwischenkreis genügt somit nicht einmal zur Pufferung einer halben Netzperiode.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Wandler ein AC/DC-Wandler, insbesondere wobei der Wandler ein rückspeisefähiger Gleichrichter ist. Von Vorteil ist dabei, dass von einer Ansteuerung pulsweitenmodulierte Ansteuersignal für die Halbleiterschalter des Wandlers ausreichen, um den Wandler als Stromsteller beim Rückspeisen zu verwenden. Dabei werden beim sinusförmigen Betrieb die Ansteuersignale derart erzeugt, dass der rückgespeiste Strom phasensynchron zur Netzspannung rückgespeist wird. Der Betrag des Stroms wird derart gestellt, dass die am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wandlers erfasste Spannung auf einen Sollwert hin geregelt wird. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Betriebsart entweder sinusförmige Rückspeisung oder blockförmige Rückspeisung, insbesondere abhängig vom Schaltzustand des

Umschaltmittels. Von Vorteil ist dabei, dass der Schaltzustand des Umschaltmittels vom Erkennen des Vorhandenseins der Filter bestimmt ist. Insbesondere steuert die

Signalelektronik die Halbleiterschalter des Wandlers derart an, dass bei blockförmiger Rückspeisung die am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wandlers anliegende

Spannung denjenigen Phasenanschluss des wechselspannungsseitigen Anschlusses des Wandlers, dessen Spannung geringer ist als die am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wandlers anliegende Spannung, solange speist, bis der zugehörige mit einem

Stromerfassungsmittel erfasste Phasenstrom dieses Phasenanschlusses verschwindet.

Somit ist beim blockförmigen Rückspeisebetrieb keine Stellerdrossel vorhanden. Außerdem ist auch kein Filter vorhanden. Es wird dann also spannungsabhängig Energie aus dem

Gleichspannungszwischenkreis direkt der jeweiligen Phase, insbesondere also der der jeweiligen Phase zugeordneten Netzdrossel, zugeführt und dieses Zuführen stromabhängig beendet. Der blockförmige Betrieb ist also ein harter Betrieb am Netz, wobei nur die

Netzdrossel zwischengeordnet ist zwischen dem Wandler und dem Netz.

Beim sinusförmigen Rückspeisebetrieb hingegen ist eine Stellerdrossel und ein Filter zwischen dem Wandler und der Netzdrossel vorhanden, so dass ein geregelter Betrieb ermöglicht ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung vergleicht das Vergleichsmittel die mit einem digitalen 1- Bit-Datenstrom dargestellten Werte der jeweiligen Phasen der beiden erfassten Spannungen und weist unterhalb einer zulässigen Abweichung der beiden Werte voneinander einen ersten Zustand an seinem Ausgang auf und ansonsten einen anderen Zustand. Von Vorteil ist dabei, dass das Ausgangssignal somit den Schaltzustand des Umschaltmittels bestimmt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung stellt abhängig vom Ausgangssignal des

Vergleichsmittels, wenn das Ausgangssignal während einer Mindestzeitdauer konstant bleibt, ein Umschaltmittel der Signalelektronik die Betriebsart der Ansteuerung der Halbleiterschalter des Wandlers ein. Von Vorteil ist dabei, dass das Erkennen des Filters sicher gewährleistbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der wechselspannungsseitige Anschluss des

Wandlers über eine Netzdrossel mit dem Öffentlichen Wechselspannungsversorgungsnetz verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Netzdrossel dreiphasig ausführbar ist, also in jeder Phasenleitung jeweils eine der Induktivitäten der Netzdrossel angeordnet ist.

Bei einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung ist der wechselspannungsseitige Anschluss des Wandlers über eine Stellerdrossel mit einem Filter verbunden, das mit einer Netzdrossel verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine sinusförmige Rückspeisung ermöglicht ist, da die Stellerdrossel zwischen dem als Steller benutzten Wandler und der netzseitigen

Spannungserfassung angeordnet ist und somit die Stellgröße die erfasste Größe nicht alleine bestimmt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Netzdrossel in jeder Phasenleitung eine Induktivität auf, wobei die Stellerdrossel in jeder Phasenleitung eine Induktivität aufweist, wobei das Filter einen aus Kapazitäten gebildeten Sternpunkt aufweist, wobei jede der Kapazitäten mit ihrem jeweiligen ersten Anschluss mit dem Sternpunkt und mit dem jeweils anderen Anschluss mit einer jeweiligen Phasenleitung verbunden ist, insbesondere wobei der gleichspannungsseitige Anschluss des Wandlers eine

Reihenschaltung aus zwei weiteren Kapazitäten speist, wobei der Verbindungsknoten elektrisch mit dem Sternpunkt verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Sternpunkt direkt oder über eine weitere Kapazität mit elektrisch Erde, also PE, verbindbar ist. Der Filter wirkt als Kurzschluss für hochfrequente Spannungsanteile in den Differenzspannungen der

Phasenleitungen. Der Netzfilter unterdrückt in die Phasenleitungen eingekoppelte

hochfrequente Spannungsanteile.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung regelt bei der Betriebsart der sinusförmigen

Rückspeisung ein Regler den am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wandlers erfassten Spannungswert auf einen Sollwert hin, indem die Ansteuerung die Halbleiterschalter des Wandlers derart ansteuert, dass ein elektrischer Strom phasensynchron zur erfassten zweiten Spannung zur Stellerdrossel hin eingespeist, insbesondere rückgespeist, wird. Von Vorteil ist dabei, dass mittels der sinusförmigen Rückspeisung möglichst wenig Störung ins Öffentliche Wechselspannungsversorgungsnetz eingebracht wird.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Ausgangssignal eines weiteren Vergleichsmittels der Signalelektronik abhängig von der Differenz der Drehrichtung der mit dem ersten Mittel erfassten Spannung und der Drehrichtung der mit dem zweiten Mittel erfassten Spannung. Von Vorteil ist dabei, dass ein Verdrahtungsfehler erkennbar ist.

Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems sind, dass das Antriebssystem einen Halbleiterschalter aufweisende Wandler, insbesondere AC/DC-Wandler, und einen Wechselrichter zur Speisung eines Elektromotors, der am

wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters elektrisch verbunden ist, aufweist, wobei der gleichspannungsseitige Anschluss des Wechselrichters mit dem

gleichspannungsseitigen Anschluss des Wandlers verbunden ist, insbesondere wobei am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wandler Phasenleitungen angeschlossen sind, wobei die am wechselspanungsseitigen Anschluss des Wandlers anliegende Spannung, insbesondere drei Phasenspannungen aufweisende Drehspannung, insbesondere

Spannungsraumzeiger, erfasst wird und mittels einer ersten, insbesondere mehradrigen, Signalleitung zu einem Eingang eines ersten Analog-Digital-Wandlers, insbesondere Sigma- Delta-Wandlers, einer Signalelektronik geleitet wird, wobei mittels einer zweiten, insbesondere mehradrigen, Signalleitung eine an einem Filter anliegende Spannung, insbesondere Drehspannung, insbesondere Spannungsraumzeiger, zu einem Eingang eines zweiten Analog-Digital-Wandlers, insbesondere Sigma-Delta-Wandlers, der Signalelektronik leitbar ist, wobei abhängig vom Vergleich des Ausgangsignals des ersten Analog-Digital-Wandlers mit dem Ausgangsignal des zweiten Analog-Digital-Wandlers die Betriebsart der Ansteuerung der Halbleiterschalter des Wandlers eingestellt wird, insbesondere wobei jede der gegeneinander elektrisch isolierten Adern der zweiten

Signalleitung mittels eines jeweiligen Widerstands, insbesondere Pull-Up-Widerstands, jeweils mit einem festen Potential, insbesondere HIGH oder LOW, verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass abhängig vom Vorhandensein der Stellerdrossel die Betriebsart sinusförmig oder blockförmig eingestellt wird.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird abhängig vom Vergleich der Drehrichtung der am Filter erfassten Spannung mit der Drehrichtung der am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wandlers erfassten Spannung ein Fehlerzustand, insbesondere Verdrahtungsfehler, weitergemeldet und/oder angezeigt. Von Vorteil ist dabei, dass ein Verdrahtungsfehler erkennbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Filter einen aus Kapazitäten gebildeten Sternpunkt auf, wobei jede der Kapazitäten mit ihrem jeweiligen ersten Anschluss mit dem Sternpunkt und mit dem jeweils anderen Anschluss mit einer jeweiligen Phasenleitung verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass hochfrequente Differenzspannungen zwischen den Phasenleitungen unterdrückt und somit die erfassten Spannungen nur entsprechend langsam veränderlich sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die zweite Signalleitung mehradrig ausgeführt, insbesondere so dass eine jeweilige Ader der zweiten Signalleitung eine jeweilige

Phasenspannung zum Eingang des zweiten Analog-Digital-Wandlers, insbesondere zu einem jeweiligen Kanal des mehrkanalig ausgeführten Analog-Digital-Wandlers, leitet. Von Vorteil ist dabei, dass als Wechselspannung eine Drehspannung verwendbar ist und somit nicht nur eine einzige Spannung, sondern eine Drehspannung, also eine dreikomponentige

Raumzeigergröße, erfassbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Signalleitung mehradrig ausgeführt, insbesondere so dass eine jeweilige Ader der ersten Signalleitung eine jeweilige Phasenspannung zum Eingang des ersten Analog-Digital-Wandlers, insbesondere zu einem jeweiligen Kanal des mehrkanalig ausgeführten ersten Analog-Digital-Wandlers, leitet. Von Vorteil ist dabei, dass als Wechselspannung eine Drehspannung verwendbar ist und somit nicht nur eine einzige Spannung, sondern eine Drehspannung, also eine dreikomponentige Raumzeigergröße, erfassbar ist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen

Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.

Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:

In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Antriebssystem in erster Betriebsart für sinusförmige Rückspeisung bei generatorischem Betrieb eines Elektromotors 8 dargestellt.

In der Figur 2 ist das erfindungsgemäße Antriebssystem in zweiter Betriebsart für blockförmige Rückspeisung bei generatorischem Betrieb des Elektromotors 8 dargestellt.

Wie in den Figuren dargestellt, wird der Elektromotor 8, insbesondere ein Drehstrommotor, von einem Wechselrichter 7 gespeist, der eine Steuerelektronik aufweist, welche

pulsweitenmodulierte Ansteuersignale für steuerbare Halbleiterschalter des Wechselrichters erzeugt, wobei der Wechselrichter eine Parallelschaltung von Halbbrücken aufweist, die aus einer Gleichspannung, insbesondere Zwischenkreisspannung, versorgt ist. Jede Halbbrücke ist als Reihenschaltung zweier steuerbarer Halbleiterschalter, insbesondere MOSFET-Schalter oder IGBT-Schalter, aufgebaut, wobei jedem dieser Halbleiterschalter jeweils eine

Freilaufdiode parallel zugeschaltet ist.

Somit ist im motorischen Betrieb des Elektromotors 8 vom Wechselrichter 7 dem Elektromotor 8 eine Drehspannung zur Verfügung stellbar.

Im generatorischen Betrieb des Elektromotors 8 wird elektrische Leistung vom Elektromotor 8 über den Wechselrichter 7, insbesondere über dessen Freilaufdioden, in den Zwischenkreis, also an den gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters gefördert.

Am gleichspannungsseitigen Anschluss ist eine Kapazität C zur Glättung zumindest hochfrequenter Spannungsschwankungen angeordnet. Außerdem ist ein

gleichspannungsseitiger Anschluss eines Wandlers 5 der Kapazität und dem

gleichspannugnsseitigen Anschluss des Wechselrichters parallelgeschaltet, so dass elektrische Leistung aus dem Zwischenkreis vom Wandler 5 in ein Öffentliches

Wechselspannungsversorgungsnetz förderbar ist, das über eine Netzdrossel 1 , ein Filter 2 und eine Stellerdrossel 3 mit dem wechselspannungsseitigen Anschluss des Wandlers 5 verbunden ist. Der Wandler 5 ist dabei vorzugsweise als bidirektional betreibbarer AC/DC-Wandler ausgeführt. Insbesondere ist hierzu ein steuerbarer rückspeisefähiger Gleichrichter 5 geeignet.

Am Wandler 5, vorzugsweise am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wandlers 5, wird die Spannung erfasst. Hierzu werden vorzugsweise die drei Phasenspannungen der am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wandlers 5 anliegenden Drehspannung erfasst und analog über eine mehradrige erste Signalleitung an einen ersten Analog-Digital-Wandler geleitet, dessen digitaler, insbesondere 1 -Bit breiter, Datenstrom an eine Auswerteeinheit der Signalelektronik geleitet wird, welche daraus den Betrag und die Richtung des zugehörigen Spannungsraumzeigers bestimmt.

Darüber hinaus wird am Filter 2 die Spannung erfasst. Auch hierbei werden vorzugsweise die drei Phasenspannungen der am Filter 2 anliegenden Drehspannung erfasst und analog über eine mehradrige zweite Signalleitung an einen zweiten Analog-Digital-Wandler geleitet, dessen digitaler, insbesondere 1 -Bit breiter, Datenstrom an die Auswerteeinheit der

Signalelektronik 4 geleitet wird, welche daraus den Betrag und die Richtung des zugehörigen Spannungsraumzeigers bestimmt.

Die Adern der mehradrigen Signalleitungen sind gegeneinander elektrisch isoliert und jeweils mittels eines jeweiligen Push-Up-Widerstandes mit dem Potential HIGH verbunden.

Die Differenz der beiden Spannungsraumzeiger, insbesondere die Differenz der Beträge der beiden Spannungsraumzeiger, wird der Steuerelektronik des Wechselrichters 7 zugeführt.

Das Filter 2 weist vorzugsweise drei Kapazitäten auf, wobei jede der Kapazitäten mit ihrem ersten Anschluss mit einem Sternpunkt verbunden ist und mit dem jeweiligen anderen

Anschluss mit einer jeweiligen der Phasen der am Filter 2 anliegenden Drehspannung.

Das Filter 2 ist über eine dreiphasige Netzdrossel 1 mit dem Öffentlichen

Wechselspannungsversorgungsnetz verbunden.

Mittels einer dreiphasigen Stellerdrossel 3 ist das Filter 2 mit dem Wandler 5 verbunden. Der Sternpunkt ist elektrisch leitend mit dem Verbindungsknoten zweier in Reihe geschalteten, insbesondere gleiche Kapazitätswerte aufweisenden Kapazitäten verbunden, wobei die so gebildete Reihenschaltung am gleichspannungsseitigen Ausgang des Wandlers 5 angeordnet ist, also parallel zur Kapazität C des Zwischenkreises.

Die Differenz fällt an der Stellerdrossel 3 ab. Somit ist bei generatorischem Betrieb eine sinusförmige Rückspeisung ermöglicht.

Dabei wird die Zwischenkreisspannung auf einen Sollwert hin geregelt, indem der vom

Wandler 5 über die Stellerdrossel zum Filter 2 hin gestellte Strom phasensynchron zur am Filter 2 erfassten Spannung ausgeführt wird. Der Regler bestimmt also den Strom als

Stellgröße derart, dass die Phase der am Filter 2 erfassten Spannung, insbesondere

Drehspannung, gleicht und der Betrag des Stroms wird vom Regler derart gestellt, dass die Zwischenkreisspannung auf den Sollwert hin geregelt wird.

Der Strom wird gestellt, indem die steuerbaren Halbleiterschalter des Wandlers 5

entsprechend pulsweitenmoduliert angesteuert werden.

Vorzugsweise wird der zu stellende Strom einem Stromregler als Sollwert vorgegeben und der Istwert des Stroms auf diesen Sollwert hin geregelt, indem das Pulsweitenmodulations verhältnis der Ansteuersignale der Halbleiterschalter des Wandlers 5 entsprechend vom Stromregler gestellt werden unter Berücksichtigung der Phasengleichheit zur am Filter 2 erfassten Spannung.

Der Istwert des Stroms ist entweder mittels Stromsensoren erfassbar oder bei bekannter Induktivität der Stellerdrossel aus der Differenz bestimmbar.

Infolge des Netzfilters 1 werden hochfrequente Störungen gehindert am Eindringen ins Öffentliche Versorgungsnetz. Insbesondere aber stellt das Filter 2 einen Kurzschluss für hochfrequente Störungen dar. Somit werden diese Störungen unterdrückt.

Wie in Figur 2 gezeigt, ist bei nicht vorhandener Stellerdrossel 3 und nicht vorhandenem Filter 2 nur eine blockförmige Rückspeisung ermöglicht. Hierbei wird die an der Kapazität C anliegende Zwischenkreisspannung erfasst und bei Überschreiten eines Schwellwerts, insbesondere welcher der Spitzenspannung der am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wandlers 5 anliegenden Spannung entspricht, elektrische Leistung durch Öffnen eines jeweiligen Halbleiterschalter des Wandlers 5 ins Öffentliche Wechselspannungsversorgungsnetz geleitet. Dabei wird stets derjenige

Halbleiterschalter geöffnet, dessen zugehörige Phasenspannung kleiner ist als die

Zwischenkreisspannung.

Die Halbleiterschalter des Wandlers 5 sind in parallel geschalteten Halbbrücken angeordnet, wobei diese Parallelschaltung aus der Zwischenkreisspannung versorgbar ist. Jede

Halbbrücke ist aus einer Reihenschaltung von zwei Halbleiterschaltern gebildet, denen jeweils eine Freilaufdiode parallel zugeschaltet ist. Jede der Halbbrücken ist als Reihenschaltung von zwei der Halbleiterschalter ausgeführt, deren Verbindungsknoten mit einer jeweiligen der drei Phasenspannungen verbunden ist.

Zur Unterdrückung von Störungen ist das Netzfilter 1 eingangsseitig am Wandler 5

angeordnet.

Die Erfassung der Spannung am Filter 2, also der externen Spannung, wird unter Verwendung eines Delta-Sigma-Wandlers als zweiter Analog-Digital-Wandler ausgeführt. Wenn die drei Adern der Signalleitung 4 jeweils ein offenes Ende aufweisen, weil kein Filter 2 und keine Stellerdrossel 3 vorhanden ist, sondern die Netzdrossel 1 direkt mit dem Wandler 5 verbunden ist, steht am Ausgang des Delta-Sigma-Wandlers für jede der Phasen ein dauerhaftes Zustandssignal, insbesondere HIGH-Signal, an, weil ein jeweiliger Pull-Up Widerstand die jeweilige offene Ader der zweiten Signalleitung mit dem oberen Potential HIGH verbindet. Wenn dieses HIGH-Signal länger als eine kritische Zeitdauer ansteht, wird daraus

geschlossen, dass die Netzdrossel 1 direkt am Wandler 5 anliegt und somit wird die blockförmige Rückspeisung als Betriebsart aktiviert.

Wenn jedoch für eine Mindestzeitspanne eine nicht verschwindende Differenz zwischen der am Filter 2 erfassten Spannung und der am Wandler 5 erfassten Spannung bestimmt wird, wird die sinusförmige Rückspeisung als Betriebsart aktiviert. Als nicht verschwindende Differenz wird hier das Überschreiten eines Schwellwerts verstanden. Wenn also der Betrag der Differenz der beiden Spannungen, insbesondere Drehspannungsraumzeiger, für die Zeitdauer der Mindestzeitspanne den Schwellwert überschreitet, wird die sinusförmige Rückspeisung als Betriebsrat aktiviert. Denn aus der nicht-verschwindenden Differenz wird geschlossen, dass die Stellerdrossel 3 und das Filter 2 vorhanden sind. Außerdem wird die Drehrichtung des am Filter 2 erfassten Spannungsraumzeigers und die Drehrichtung des am Wandler 5 erfassten Spannungsraumzeigers bestimmt. Sind die beiden Drehrichtungen ungleich, liegt ein Verdrahtungsfehler vor. In diesem Fall wird ein

Fehlerzustand angezeigt. Erfindungsgemäß wird bei Inbetriebnahme oder beim Einschalten des Antriebssystems zunächst die Spannung an der Signalleitung 4 mit der am Wandler 5 erfassten Spannung verglichen, also die Differenz bestimmt.

Der Delta-Sigma-Wandler ist auch als Sigma-Delta -Wandler bezeichenbar.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist statt HIGH alternativ LOW verwendet.

Bezugszeichenliste

1 Netzdrossel

2 Filter

3 Stellerdrossel

4 Signalleitung zur Übertragung des am Filter 2, insbesondere extern, erfassten

Spannungssignals

5 Wandler, insbesondere AC/DC-Wandler, insbesondere rückspeisefähiger Gleichrichter 6 Spannungserfassung am Wandler

7 Wechselrichter mit Steuerelektronik

8 Elektromotor, insbesondere Drehstrommotor

C Kapazität

R Bremswiderstand