Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem, aufweisend einen ersten Umrichter und zumindest einen zweiten Umrichter.

Es ist allgemein bekannt, dass mittels eines Umrichters ein Elektromotor speisbar ist, um die Drehzahl des Motors zu regeln.

Aus der DE 42 35 223 C1 ist als nächstliegender Stand der Technik eine

Schaltungsanordnung zum Betreiben und gemeinsamen Bremsen von mehreren, kraftschlüssig über eine Last verbundenen, einzeln an Umrichter angeschlossneen Drehstrommotoren bekannt.

Aus der GB 2 427 512 A ist ein Umrichter bekannt.

Aus der DE 101 47472 A1 ist ein Stromrichtergerät bekannt.

Aus der DE 10 2005 031 372 A1 ist ein Wechselrichter mit Sinusfilter bekannt.

Aus der WO 2017 / 127 856 A1 ist eine Schaltungsanordnung für einen

Frequenzumrichter bekannt.

Aus der US 10 084 310 B1 ist ein niederinduktiver Gleichstrom-Leistungsbus bekannt.

Aus der US 2016 / 0 327 998 A1 ist ein niederkapazitiver Antrieb mit verbesserter Immunität bekannt.

Aus der US 7 053 569 B2 ist ein Wechselrichtersteuerungsverfahren bekannt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren weiterzubilden, wobei

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Antriebssystem nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Antriebssystem, aufweisend einen ersten Umrichter und zumindest einen zweiten Umrichter, sind, dass der erste Umrichter innerhalb seines Gehäuses einen ersten Gleichrichter aufweist, dessen gleichspannungsseitiger Anschluss, insbesondere direkt, mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss eines ersten

Wechselrichters des ersten Umrichters verbunden ist, wobei dem gleichspannungsseitigen Anschluss des ersten Wechselrichters eine erste

Kapazität parallel zugeschaltet ist, wobei der oder jeder zweite Umrichter innerhalb seines Gehäuses einen zweiten Gleichrichter aufweist, dessen gleichspannungsseitiger Anschluss über Induktivitäten L2, insbesondere also Drosseln, mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss eines zweiten Wechselrichters des zweiten Umrichters verbunden ist, wobei dem gleichspannungsseitigen Anschluss des zweiten Wechselrichters eine zweite Kapazität parallel zugeschaltet ist, wobei der geichspannungsseitige Anschluss des ersten Wechselrichters über erste

Induktivitäten L1 mit dem geichspannungsseitigen Anschluss des zweiten Wechselrichters verbunden ist.

Von Vorteil ist dabei, dass die Zwischenkreise der beiden Umrichter sich gegenseitig stützen und somit bei generatorischem Betrieb des von einem der Umrichter gespeisten Motors dessen Leistung vom motorisch betriebenen Elektromotor, der vom anderen der bei dem Umrichter gespeist wird, verbrauchbar ist. Somit ist ein geringerer Leistungsbezug aus dem Öffentlichen Versorgungsnetz ermöglicht. Wichtig ist dabei, dass der erste Umrichter einen schlanken Zwischenkreis aufweist und dieser trotzdem mit dem zweiten Umrichter verbindbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die ersten Induktivitäten L1 innerhalb eines

Gehäuses angeordnet, welches separat und/oder beabstandet ist zum Gehäuse des ersten Umrichters und zum Gehäuse des zweiten Umrichters. Von Vorteil ist dabei, dass der erste Umrichter verbindbar ist mit dem zweiten Umrichter. Dabei werden aber Schwingungen vermieden, indem die ersten Induktivitäten L1 entsprechend dimensioniert sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die ersten Induktivitäten jeweils L1 als

Spulenwicklung ausgeführt, welche um denselben Spulenkern herumgewickelt sind. Von Vorteil ist dabei, dass somit eine Reduzierung von Schwingungen erreichbar ist und außerdem die Umgebung möglichst gering belastet wird mit magnetischen Streufeldern.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die zweite Kapazität C2 ist als Folienkondensator oder als polarer Kondensator ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass bei Ausführung als

Folienkondensator höher frequente Spannungsschwankungen besser abpufferbar sind und bei Verwendung des polaren Kondensators kostengünstig eine große Zwischenkreiskapazität, also ein effizientes Abpuffern, bereitstellbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die zweite Kapazität C2 abhängig von der in Kilowatt kW angegebenen Leistung des zweiten Umrichters einen Wert von mehr als 15pF / kW auf. Von Vorteil ist dabei, dass eine leistungsfähige Abpufferung der

Zwischenkreisspannung erreichbar ist. Insbesondere bricht diese Zwischenkreisspannung innerhalb einer Netzhalbperiode somit nur geringfügig ein, auch wenn vom Motor eine große Leistungsentnahme bewirkt wird.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Kapazität C1 ist als Folienkondensator ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass ein kostengünstiger Folienkondensator mit geringer Kapazität verwendbar ist. Trotz der somit stark einbrechenden Zwischenkreisspannung bei großer Leistungsentnahme durch den Motor ist der Motor weiterhin drehzahlregelbar betreibbar. Hierzu ist eine entsprechende Regelung in der die Halbleiterschalter des

Wechselrichters des ersten Umrichters ansteuernden Signalelektronik vorgesehen, welcher auch die erfassten Werte der Zwischenkreisspannung zugeführt werden und abhängig von diesen erfassten Werten der Zwischenkreisspannung die Pulsweitenmodulationsdauer der Ansteuersignale der Halbleiterschalter gestellt wird.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die erste Kapazität C1 abhängig von der in Kilowatt kW angegebenen Leistung des ersten Umrichters einen Wert von 5pF / kW oder weniger auf. Von Vorteil ist dabei, dass der Umrichter trotz des schlanken Zwischenkreises den Elektromotor drehzahlgeregelt betreibbar macht.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der gleichspannungsseitige Anschluss des ersten Wechselrichters zu einer ersten Anschlusseinheit am Gehäuse des ersten Umrichters herausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass durch den am Gehäuse vorgesehenen elektrischen Anschluss der zweite Umrichter elektrisch verbindbar ist und somit der Zwischenkreis stützbar ist. Der Anschluss kann beispielsweise auch als Steckverbinder ausgeführt sein.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der gleichspannungsseitige Anschluss des zweiten Wechselrichters zu einer zweiten Anschlusseinheit am Gehäuse des zweiten Umrichters herausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass somit ein elektrischer Anschluss am Gehäuse vorgesehen ist und somit der Zwischenkreis stützbar ist. Der Anschluss kann beispielsweise auch als Steckverbinder ausgeführt sein.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der gleichspannungsseitige Anschluss des zweiten Gleichrichters zu einer dritten Anschlusseinheit am Gehäuse des zweiten Umrichters herausgeführt, insbesondere so dass eine dritte Anschlusseinheit am Gehäuse eines weiteren zweiten Umrichters elektrisch verbindbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein elektrischer Anschluss herausgeführt und somit eine elektrische Anbindung weiterer Umrichter ermöglicht ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die ersten Induktivitäten L1 zusammen mit der Kapazität C1 einen ersten Schwingkreis bilden und derart dimensioniert, dass die

Resonanzfrequenz des ersten Schwingkreises zwischen 1kHz und 2kHz beträgt. Von Vorteil ist dabei, dass Schwingungen und/oder Resonanzen vermeidbar sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die zweiten Induktivitäten L2 zusammen mit der Kapazität C2 einen zweiten Schwingkreis bilden und derart dimensioniert, dass die

Resonanzfrequenz des zweiten Schwingkreises einen Wert aufweist, der kleiner ist als das Sechsfache der Frequenz des am wechselspannungsseitigen Anschluss des zweiten

Gleichrichters anliegenden Wechselspannungssystems, insbesondere kleiner als 300 Hz. Von Vorteil ist dabei, dass Schwingungen durch pulsweitenmodulierte Leistungshalbleiterschalter des Wechselrichters nicht anregbar sind, da diese mit höherer Frequenz als mit der

Resonanzfrequenz betrieben werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die ersten Induktivitäten L1 jeweils als um einen Ferritkern herum angeordnete Spulenwicklung ausgeführt, wobei auf jedem der Ferritkerne jeweils eine Hilfswicklung angeordnet ist, welche mit einem Strom beaufschlagt ist. Von Vorteil ist dabei, dass in einfacher Wesie ein Steuereingriff bereitstellbar ist, wobei mittels des Gleichstroms ein Arbeitspunkt einstellbar ist, der die Resonanzfrequenz des ersten Schwingkreises bestimmt und mit einem überlagerten

Wechselstrom eine Schwingungsdämpfung realisierbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Strom ein Gleichstrom, dem ein Wechselstrom überlagert ist, dessen Amplitude kleiner als die Hälfte des Wertes des Gleichstroms ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Werte der ersten Induktivitäten steuerbar sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein am gleichspannungsseitigen Ausgang des Gleichrichters des ersten Umrichters erfasster Wechselspannungsanteil einem ersten Regler zugeführt, der den Strom, insbeosndere den Wechselstrom, der Hilfswicklung derart stellt, dass der Wechselspannungsanteil auf Null hin geregelt wird. Von Vorteil ist dabei, dass vom schlanken Zwischenkreis kommende Oberschwingungen in einfacher Weise aktiv ausregelbar sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Gleichstromanteil des Stroms der Hilfswicklung von einem zweiten Regler derart gestellt, dass die Resonanzfrequenz des ersten

Schwingkreises auf einen Sollwert hin geregelt wird. Von Vorteil ist dabei, dass die Dämpfung optmierbar 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 gezeigt.

Ein erster Umrichter weist innerhalb seines Gehäuses 17 einen von einem Öffentlichen Wechselspannungsversorgungsnetz 5, insbesondere Drehspannungsversorgung, versorgten Gleichrichter 11 auf, an dessen gleichspannungsseitigem Anschluss der

gleichspannungsseitige Anschluss eines Wechselrichters 12 direkt angeschlossen ist und parallel dazu eine erste Kapazität C1.

Diese erste Kapazität C1 ist als Folienkondensator ausgeführt und weist abhängig von der in Kilowatt kW angegebenen Leistung des ersten Umrichters einen Wert von 5pF / kW oder weniger auf. Somit ist der erste Umrichter mit schlankem Zwischenkreis ausgeführt.

Am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters 12 ist ein Elektromotor 15 angeschlossen, der vorzugsweise als Drehstrommotor ausgeführt. Ist.

Entsprechend weist der Wechselrichter 12 drei parallel angeordneten Halbbrücken aus jeweils einem unteren und einem oberen steuerbaren Halbleiterschalter, wie IGBT oder MOSFET, auf, so dass motorseitig eine dreiphasige Spannung bereitstellbar ist. Die aus den drei

Halbbrücken gebildete Parallelschaltung wird von der am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters 12 anliegenden Spannung versorgt. Die Halbleiterschalter werden jeweils pulsweitenmoduliert angesteuert.

Wegen der geringen Kapazität C1 könnte die Zwischenkreisspannung Uz, also die am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters 12 anliegende Spannung bei großer Leistungsentnahme des vom Wechselrichter gespeisten Elektromotors 16 pro Netzperiode stark schwanken. Um dies zu verhindern weist der erste Umrichter einen ersten

Zwischenkreisanschluss 14 auf, an den das obere Potential +Uz der Zwischenkreisspannung, also der am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters 12 anliegenden

Spannung, herausgeführt ist und ebenso das untere Potential -Uz dieser

Zwischenkreisspannung. Ein zweiter Umrichter weist ebenfalls innerhalb seines Gehäuses 7 einen von dem Öffentlichen Wechselspannungsversorgungsnetz 5, insbesondere Drehspannungsversorgung, versorgten Gleichrichter 1 auf, an dessen gleichspannungsseitigem Anschluss der

gleichspannungsseitige Anschluss eines Wechselrichters 2 über Induktivitäten, also Drosseln, L2 angeschlossen ist. Parallel ist am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters 2 eine zweite Kapazität C2 angeschlossen.

Diese zweite Kapazität C2 ist als Folienkondensator oder als polarer Kondensator ausgeführt und weist abhängig von der in Kilowatt kW angegebenen Leistung des zweiten Umrichters einen Wert von mehr als 15pF / kW auf. Somit ist die am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters 2 anliegende Spannung stabilisiert.

Am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters 2 ist ein Elektromotor 6 angeschlossen, der vorzugsweise als Drehstrommotor ausgeführt. Ist.

Entsprechend weist auch der Wechselrichter 2 drei parallel angeordneten Halbbrücken aus jeweils einem unteren und einem oberen steuerbaren Halbleiterschalter, wie IGBT oder MOSFET, auf, so dass motorseitig eine dreiphasige Spannung bereitstellbar ist. Die aus den drei Halbbrücken gebildete Parallelschaltung wird von der am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters 2 anliegenden Spannung versorgt. Die Halbleiterschalter werden jeweils pulsweitenmoduliert angesteuert.

Der gleichspannungsseitige Anschluss des Wechselrichters 2 ist als erster

Zwischenkreisanschluss 4 auch beim zweiten Umrichter herausgeführt und über in einem Gehäuse 13 angeordnete Drossel, welche die Induktivitäten L1 aufweist, mit dem ersten Zwischenkreisanschluss 4 des ersten Umrichters verbunden.

Auf diese Weise ist eine weitere Stützung des Zwischenkreises erreichbar, insbesondere, wenn einer der beiden Umrichter generatorisch und der andere motorisch betrieben wird.

Am zweiten Umrichter ist aber auch der gleichspannungsseitige Anschluss des Gleichrichters 1 herausgeführt, so dass ein weiterer zweiter Umrichter mit seinem gleichspannungsseitigen Anschluss seines Gleichrichters 1 verbindbar ist. Auf diese Weise sind also auch die gleichspannungsseitigen Anschlüsse der Gleichrichter 1 der beiden zweiten Umrichter parallelgeschaltet und stützen sich gegenseitig.

Die Induktivitäten L1 bilden zusammen mit der Kapazität C1 einen Schwingkreis, dessen Resonanzfrequenz vorzugswiese zwischen 1 kHz und 2kHz beträgt. Somit werden durch den Wechselrichter des ersten Umrichters angeregte Schwingungen unterdrückt.

In jedem zweiten Umrichter bilden die Induktivitäten L2 zusammen mit der Kapazität C2 einen Schwingkreis, dessen Resonanzfrequenz einen Wert aufweist, der kleiner ist als 300 Hz.

Somit ist der Zwischenkreis des jeweiligen zweiten Umrichters von der

Drehspannungsversorgung entkoppelt.

Die beiden oberen Potentiale der gleichspannungsseitigen Anschlüsse der Wechselrichter (2, 12) des ersten und des zweiten Umrichters sind über eine erste Induktivität L1 verbunden. Ebenso sind die beiden unteren Potentiale der gleichspannungsseitigen Anschlüsse der Wechselrichter (2, 12) des ersten und des zweiten Umrichters sind über eine zweite

Induktivität L1 verbunden.

Die beiden Induktivitäten L1 sind jeweils als Wicklung um einen Kern ausgeführt, wobei der Kern für beide Induktivitäten derselbe ist.

Der erste Zwischenkreisanschluss 4 und der zweite Zwischenkreisanschluss 3 ist jeweils als Anschluss für Stromschienen ausgeführt.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird der erste

Zwischenkreisanschluss 4 anstatt für Stromschienen für Kupferkabel ausgeführt, also nicht für Stromschienen.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird an den ersten Induktivitäten L1 eine Hilfswicklung vorgesehen und jeweils mit einem Strom beaufschlagt, so dass die

Resonanzfrequenz des ersten Schwingkreises auf einen Sollwert hin regelbar ist und

Oberschwingungen mittels eines Wechselspannungsanteils des Stroms zu nullen versucht wird. Bezugszeichenliste

1 Gleichrichter

2 Wechselrichter

3 zweiter Zwischenkreisanschluss

4 erster Zwischenkreisanschluss

5 Wechselspannungsversorgungsnetz, insbesondere Drehspannungsversorgung

6 Elektromotor

7 Gehäuse des zweiten Umrichters

11 Gleichrichter

12 Wechselrichter

13 Gehäuse der externen Drossel

14 erster Zwischenkreisanschluss

16 Elektromotor

17 Gehäuse des ersten Umrichters

L1 Induktivität der externen Drossel

L2 Induktivität der internen Drossel

C1 erste Kapazität

C2 zweite Kapazität

+Uz oberes Zwischenkreispotential des ersten Umrichters

-Uz unteres Zwischenkreispotential des ersten Umrichters

+Uz_2 oberes Zwischenkreispotential des zweiten Umrichters

-Uz_2 unteres Zwischenkreispotential des zweiten Umrichters