Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR OPERATING A DRIVE SYSTEM, AND DRIVE SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/025164
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for operating a drive system, and to a drive system, comprising a rectifier, at least one inverter having an electric motor, wherein the electric motor is connected to the AC-voltage side of the inverter, and wherein the DC-voltage-side connection of the inverter is connected to the DC-voltage-side connection of the rectifier via at least one inductance, which is in addition to the line inductance. To the DC-voltage side connection of the inverter and/or to the DC-voltage side connection of the rectifier, a capacitor is connected, in particular a non-polar capacitor, in particular a film capacitor. To the DC-voltage side connection of the converter and/or to the DC-voltage side connection of the rectifier, a series circuit formed from a resistor and a controllable semiconductor switch, that is to say, a brake chopper, is connected. The brake chopper is operated at a single frequency f in the time period, in which the brake chopper is operated, in particular, which is spaced apart from the resonant frequency of the resonant circuit formed from the inductances and the capacitance or capacitances.

Inventors:
WACKER MAIK (DE)
STARK MARCEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/025239
Publication Date:
February 06, 2020
Filing Date:
July 19, 2019
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SEW EURODRIVE GMBH & CO (DE)
International Classes:
H02P3/22; H02P5/74; H02P29/032; H02M1/36
Foreign References:
US20090251081A12009-10-08
EP2631104A12013-08-28
EP2112760A12009-10-28
US20060092057A12006-05-04
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems, aufweisend einen Gleichrichter, zumindest einen Wechselrichter mit Elektromotor, wobei der Elektromotor am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters angeschlossen ist, wobei der gleichspannungsseitige Anschluss des Wechselrichters über zumindest eine zur Leitungsinduktivität zusätzliche Induktivität mit dem gleichspannungsseitigen Anschuss des Gleichrichters verbunden ist, wobei am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters und/oder am

gleichspannungsseitigen Anschluss des Gleichrichters eine Kapazität angeschlossen ist, insbesondere ein nicht polarer Kondensator, insbesondere ein Folienkondensator, wobei am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters und/oder am

gleichspannungsseitigen Anschluss des Gleichrichters eine aus einem Widerstand und einem steuerbaren Halbleiterschalter, also Brems-Chopper, gebildete Reihenschaltung

angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Brems-Chopper in derjenigen Zeitspanne, in welcher der Brems-Chopper betrieben wird, mit einer einzigen Frequenz f betrieben wird, insbesondere welche beabstandet ist von der Resonanzfrequenz des aus den Induktivitäten und der oder den Kapazitäten gebildeten Resonanzkreises.

2. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die die Reihenschaltung speisende Spannung, also Zwischenkreisspannung, insbesondere also die am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters anliegende Spannung, erfasst wird.

3. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der erfasste Wert der Spannung, also Zwischenkreisspannung, als digitaler serieller

Datenstrom einerseits einem ersten digitalen Filter, insbesondere FIR-Filter, zugeführt wird und andererseits einem zweiten digitalen Filter, insbesondere FIR-Filter, zugeführt wird, wobei das zweite digitale Filter relativ zum ersten digitalen Filter mit Zeitversatz gestartet wird, insbesondere wobei der Zeitversatz eine halbe Filterlänge beträgt.

4. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Ausgangssignale beider Filter jeweils einem Vergleichsmittel zum Vergleich mit dem ersten und dem zweiten Schwellwert zugeführt werden, wobei die Ausgangssignale der Vergleichsmittel mit einem von einer steuerbaren Zeitbasis, insbesondere von einem steuerbaren Taktgeber, erzeugten Signal logisch verknüpft werden zur Erzeugung eines Ansteuersignals für den Brems-Chopper.

5. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Brems-Chopper stets dann ausgeschaltet wird, wenn die Zwischenkreisspannung einen Schwellwert U2 unterschreitet.

6. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Brems-Chopper eingeschaltet wird, wenn die Zwischenkreisspannung einen ersten Schwellwert U1 überschreitet, insbesondere und wenn entweder zuvor kein Einschalten stattgefunden hat oder das letzte zeitlich zuvor statt gefundene Einschalten mehr als eine vorgegebene Zeitdauer T zurückliegt, wobei die Zeitdauer T dem Kehrwert der Frequenz f gleicht.

7. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die erste Schaltschwelle U1 größer als die zweite Schaltschwelle U2 ist.

8. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

nach Einschalten des Brems-Choppers ein Ausschalten des Brems-Choppers nach, insbesondere spätestens, einem Zeitabstand, dessen Wert einem Produkt (q x T) aus einer Zeitdauer T und einem Faktor q gleicht, ausgeführt wird, wobei der Faktor q einen Wert zwischen Null und Eins aufweist, insbesondere einen Wert aus dem Bereich zwischen 0,8 und 0,98 liegt.

9. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Kehrwert der Zeitdauer T größer ist als die Resonanzfrequenz des aus den Induktivitäten und der oder den Kapazitäten gebildeten Resonanzkreises.

10. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Brems-Chopper, wenn die Einschaltschwelle U1 zumindest einmal in der Vergangenheit überschritten oder erreicht worden war und die Zwischenkreisspannung U_ZK oberhalb U2 liegt, der Brems-Chopper ausgeschaltet wird, wenn der Zeitabstand zum zeitlich zuvor ausgeführten Ausschalten einen Zeitabstand, dessen Wert einem Produkt (p x T) aus einer Zeitdauer T und einem Faktor p gleicht, erreicht, wobei der Faktor p einen Wert zwischen Null und Eins aufweist, insbesondere einen Wert aus dem Bereich zwischen 0,8 und 0,98 liegt.

1 1. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Brems-Chopper, wenn die Einschaltschwelle U1 zumindest einmal in der Vergangenheit überschritten oder erreicht worden war und die Zwischenkreisspannung U_ZK oberhalb U2 liegt, eingeschaltet wird, wenn der Zeitabstand zum zeitlich zuvor ausgeführten Einschalten einen Zeitabstand, dessen Wert einem Produkt (q x T) aus einer Zeitdauer T und einem Faktor q gleicht, erreicht, wobei der Faktor q einen Wert zwischen Null und Eins aufweist, insbesondere einen Wert aus dem Bereich zwischen 0,8 und 0,98 liegt.

12. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Faktor q dem Faktor p gleicht.

13. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der erfasste Wert der Spannung, also Zwischenkreisspannung, als digitaler serieller

Datenstrom einerseits einem ersten digitalen Filter, insbesondere FIR-Filter, zugeführt wird und andererseits einem zweiten digitalen Filter, insbesondere FIR-Filter, zugeführt wird, wobei das zweite digitale Filter relativ zum ersten digitalen Filter mit Zeitversatz gestartet wird, insbesondere wobei der Zeitversatz eine halbe Filterlänge beträgt.

14. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Ausgangssignale beider Filter jeweils einem Vergleichsmittel zum Vergleich mit dem ersten und dem zweiten Schwellwert zugeführt werden, wobei die Ausgangssignale der Vergleichsmittel mit einem von einer steuerbaren Zeitbasis, insbesondere von einem steuerbaren Taktgeber, erzeugten Signal logisch verknüpft werden zur Erzeugung eines Ansteuersignals für den Brems-Chopper.

15. Antriebssystem zur Durchführung eines Verfahren nach mindestens einem der

vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zusätzliche Induktivität mindestens zehnmal, insbesondere mindestens hundertmal, größer als die Leitungsinduktivität ist.

Description:
Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems und Antriebssystem

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems und Antriebssystem.

Es ist allgemein bekannt, dass ein Elektromotor generatorisch oder motorisch betreibbar ist und daher am gleichspannungsseitigen Anschluss eines den Elektromotor speisenden

Wechselrichters die Spannung im generatorischen Betrieb ansteigt, wenn an diesem

Anschluss ein Kondensator angeschlossen ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem sicher zu betreiben.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems nach den in Anspruch 1 und bei dem Antriebssystem nach den in Anspruch 15 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems, aufweisend einen Gleichrichter, zumindest einen Wechselrichter mit Elektromotor, sind, dass der Elektromotor am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters

angeschlossen ist, wobei der gleichspannungsseitige Anschluss des Wechselrichters über zumindest eine zur Leitungsinduktivität zusätzliche Induktivität mit dem gleichspannungsseitigen Anschluss des Gleichrichters verbunden ist, wobei am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters und/oder am

gleichspannungsseitigen Anschluss des Gleichrichters eine Kapazität angeschlossen ist, insbesondere ein nicht polarer Kondensator, insbesondere ein Folienkondensator, wobei am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters und/oder am

gleichspannungsseitigen Anschluss des Gleichrichters eine aus einem Widerstand und einem steuerbaren Halbleiterschalter, also Brems-Chopper, gebildete Reihenschaltung angeschlossen ist, wobei der Brems-Chopper in derjenigen Zeitspanne, in welcher der Brems-Chopper betrieben wird, mit einer einzigen Frequenz f betrieben wird, insbesondere welche beabstandet ist von der Resonanzfrequenz des aus den Induktivitäten und der oder den Kapazitäten gebildeten Resonanzkreises.

Von Vorteil ist dabei, dass die Frequenz beabstandbar ist von einer Resonanzfrequenz des Antriebssystems. Somit ist die Anregung von Schwingungen vermeidbar und somit das Antriebssystem sicher, insbesondere spannungsmäßig sicher, betreibbar. Dies ist

insbesondere dann vorteilhaft, wenn mehrere Wechselrichter gemeinsam aus einem

Gleichspannungskreis, insbesondere Zwischenkreis, versorgt werden. Wichtig ist hierbei die Zusammenwirkung der Induktivitäten mit der oder den Kapazitäten zur Bildung einer eine Resonanzfrequenz aufweisenden Anordnung.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die die Reihenschaltung speisende Spannung, also Zwischenkreisspannung, insbesondere also die am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters anliegende Spannung, erfasst. Von Vorteil ist dabei, dass das Betreiben des Brems-Choppers spannungsabhängig ausführbar ist. Somit ist das Ansteuersignal für den Brems-Chopper von einer Steuerelektronik erzeugbar, wobei das Ansteuersignal einerseits von der Zwischenkreisspannung und andererseits von einer steuerbaren Zeitbasis abhängig erzeugbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der erfasste Wert der Spannung, also

Zwischenkreisspannung digitalisiert und als digitaler serieller Datenstrom einerseits einem ersten digitalen Filter, insbesondere FIR-Filter, zugeführt und andererseits einem zweiten digitalen Filter, insbesondere FIR-Filter, zugeführt, wobei das zweite digitale Filter relativ zum ersten digitalen Filter mit Zeitversatz gestartet wird, insbesondere wobei der Zeitversatz eine halbe Filterlänge beträgt. Von Vorteil ist dabei, dass die Totzeit verringerbar ist, indem der digitale Datenstrom mit schnellerer Wiederholungsrate auswertbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Ausgangssignale beider Filter jeweils einem Vergleichsmittel zum Vergleich mit dem ersten und dem zweiten Schwellwert zugeführt, wobei die Ausgangssignale der Vergleichsmittel mit einem von einer steuerbaren Zeitbasis, insbesondere von einem steuerbareren Taktgeber, erzeugten Signal logisch zur Erzeugung eines Ansteuersignals für den Brems-Chopper verknüpft werden. Von Vorteil ist dabei, dass eine spannungsabhängige Bedingung mit einer zeitabhängigen Bedingung verknüpfbar ist. Somit ist das Ansteuersignal für den Brems-Chopper derart erzeugbar, dass der Brems- Chopper immer dann mit einer, insbesondere einzigen, festen Frequenz betreibbar ist, wenn die Zwischenkreisspannung in dem dafür vorgesehenen Wertebereich liegt. Das Einhalten der zeitabhängigen Bedingung stellt sicher, dass der Brems-Chopper im Takt der Frequenz eingeschaltet wird und dass der Brems-Chopper im Takt der Frequenz ausgeschaltet wird.

Das Betreiben steht dabei aber stets unter dem Vorbehalt, dass die Spannung in dem vorgesehenen Bereich liegt, da ansonsten der Brems-Chopper abgeschaltet bleibt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Brems-Chopper stets dann ausgeschaltet, wenn die Zwischenkreisspannung einen Schwellwert U2 unterschreitet. Von Vorteil ist dabei, dass die Zwischenkreisspannung somit nicht vom Brems-Chopper verursacht auf einen

unbeabsichtigt niedrigen Wert absinkt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Brems-Chopper eingeschaltet, wenn die Zwischenkreisspannung einen ersten Schwellwert U1 überschreitet, insbesondere und wenn entweder zuvor kein Einschalten stattgefunden hat oder das letzte zeitlich zuvor statt gefundene Einschalten mehr als eine vorgegebene Zeitdauer T zurückliegt, wobei die Zeitdauer T dem Kehrwert der Frequenz f gleicht. Von Vorteil ist dabei, dass zwar nach Überschreiten von U1 der Brems-Chopper eingeschaltet wird, jedoch nur, wenn der Brems-Chopper zum ersten Mal oder nach einer Unterbrechung seines Betriebs wieder zeitbedingt eingeschaltet wird. Die Unterbrechung muss dabei aber länger angedauert haben als der Kehrwert der Frequenz und die Zwischenkreisspannung größer dem Schwellwert U2 sein. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Schaltschwelle U1 größer als die zweite Schaltschwelle U2. Von Vorteil ist dabei, dass U1 als Einschaltschwelle und U2 als

Ausschaltschwelle fungiert.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird nach Einschalten des Brems-Choppers ein

Ausschalten des Brems-Choppers nach, insbesondere spätestens, einem Zeitabstand, dessen Wert einem Produkt (q x T) aus einer Zeitdauer T und einem Faktor q gleicht, ausgeführt, wobei der Faktor q einen Wert zwischen Null und Eins aufweist, insbesondere einen Wert aus dem Bereich zwischen 0,8 und 0,98 liegt.

Dies entspricht dem maximal andauernden Einschalten des Brems-Chopper innerhalb der Periode T. Dadurch wird ein Zwangs-Ausschalten erzwungen. Gleiches gilt entsprechend auch für den umgekehrten Fall, so dass die Zwangseinschalten, wenn vorher maximal

ausgeschaltet.

Von Vorteil ist dabei, dass zur Einhaltung der Frequenz das Ausschalten auch dann erzwungen wird, wenn die Zwischenkreisspannung eigentlich derart hoch ist, dass die

Zwischenkreisspannung abgesenkt werde sollte, also Energie des Zwischenkreises über den Brems-Chopper und den in Reihe geschalteten, als Bremswiderstand fungierende Widerstand in Wärme umgewandelt werden sollte. Somit ist es zwar ein Nachteil, den Brems-Chopper auf ein derartiges Einhalten der Frequenz festzulegen, jedoch wird somit das Anregen von Resonanzschwingungen verhindert. Der Brems-Chopper ist hierbei vorzugsweise an der Stellgrenze betreibbar. Er ist dann für maximal 0,98xT eingeschaltet und 0,02xT

ausgeschaltet, anstelle von dauerhaften Einschalten. Dieser Verlust an Stellreserve ist in der Projektierung/Auslegung des Bremswiderstands berücksichtigt und stellt in Wirklichkeit keinen Nachteil dar!!!

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Kehrwert der Zeitdauer T größer als die

Resonanzfrequenz des aus den Induktivitäten und der oder den Kapazitäten gebildeten Resonanzkreises. Von Vorteil ist dabei, dass eine Beabstandung der Frequenz von der Resonanzfrequenz ermöglicht ist, insbesondere um mehr als 40% des Wertes der

Resonanzfrequenz. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Brems-Chopper, wenn die Einschaltschwelle U1 zumindest einmal in der Vergangenheit überschritten oder erreicht worden war und die Zwischenkreisspannung U_ZK oberhalb U2 liegt, der Brems-Chopper ausgeschaltet, wenn der Zeitabstand zum zeitlich zuvor ausgeführten Ausschalten einen Zeitabstand, dessen Wert einem Produkt (p x T) aus einer Zeitdauer T und einem Faktor p gleicht, erreicht, wobei der Faktor p einen Wert zwischen Null und Eins aufweist, insbesondere einen Wert aus dem Bereich zwischen 0,8 und 0,98 liegt. Von Vorteil ist dabei, dass der Brems-Chopper rechtzeitig ausgeschaltet wird, so dass die Frequenz noch eingehalten wird.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Brems-Chopper, wenn die Einschaltschwelle U1 zumindest einmal in der Vergangenheit überschritten oder erreicht worden war und die Zwischenkreisspannung U_ZK oberhalb U2 liegt, eingeschaltet, wenn der Zeitabstand zum zeitlich zuvor ausgeführten Einschalten einen Zeitabstand, dessen Wert einem Produkt (q x T) aus einer Zeitdauer T und einem Faktor q gleicht, erreicht, wobei der Faktor q einen Wert zwischen Null und Eins aufweist, insbesondere einen Wert aus dem Bereich zwischen 0,8 und 0,98 liegt. Von Vorteil ist dabei, dass der Brems-Chopper rechtzeitig eingeschaltet wird, so dass die Frequenz noch eingehalten wird.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung gleicht der Faktor q dem Faktor p. Von Vorteil ist dabei, dass Einschaltfrequenz und Ausschaltfrequenz gleich sind und somit keine

Schwebefrequenzen und deren Oberschwingungen zusätzlich angeregt werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der erfasste Wert der Spannung, also

Zwischenkreisspannung, erfasst, digitalisiert und als digitaler serieller Datenstrom einerseits einem ersten digitalen Filter, insbesondere FIR-Filter, zugeführt und wird andererseits einem zweiten digitalen Filter, insbesondere FIR-Filter, zugeführt, wobei das zweite digitale Filter relativ zum ersten digitalen Filter mit Zeitversatz gestartet wird, insbesondere wobei der Zeitversatz eine halbe Filterlänge beträgt. Von Vorteil ist dabei, dass das Überschreiten oder Unterschreiten der Schwellwerte schneller erkennbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Ausgangssignale beider Filter jeweils einem Vergleichsmittel zum Vergleich mit dem ersten und dem zweiten Schwellwert zugeführt, wobei die Ausgangssignale der Vergleichsmittel mit einem von einer steuerbaren Zeitbasis, insbesondere von einem steuerbaren Taktgeber, erzeugten Signal logisch verknüpft werden zur Erzeugung eines Ansteuersignals für den Brems-Chopper. Von Vorteil ist dabei, dass die spannungsabhängige Bedingung mit einer zeitabhängigen Bedingung verknüpfbar ist.

Wichtige Merkmale bei dem Antriebssystem zur Durchführung eines vorgenannten Verfahrens sind, dass die zusätzliche Induktivität mindestens zehnmal, insbesondere mindestens hundertmal, größer als die Leitungsinduktivität ist. Von Vorteil ist dabei, dass die

Resonanzfrequenz im Wesentlichen unabhängig von der Leitungsinduktivität ist. Auf diese Weise ist die zusätzliche Induktivität derart dimensionierbar, dass die Resonanzfrequenz in einem vorgegebenen Wertebereich liegt und die Frequenz zum Betreiben des Brems- Choppers genügend weit beabstandet ist von dieser Resonanzfrequenz.

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 der Aufbau eines Umrichters mit Brems-Chopper schematisch skizziert.

In der Figur 2 ist ein erfindungsgemäßes Antriebssystem schematisch skizziert.

In der Figur 3 ist die zwischenkreisspannungsabhängige Erzeugung von Signalen dargestellt.

In der Figur 4 ist die abhängig von den Signalen ausgeführte Erzeugung des Ansteuersignals für den Brems-Chopper schematisch dargestellt.

In der Figur 5 ist der bei Nichtvorhandensein zusätzlicher Zwischenkreisinduktivitäten L aus Leitungsinduktivität und zwischenkreisseitigen Kapazitäten C_ZK gebildete Schwingkreis dargestellt.

Wie in Figur 1 dargestellt, weist ein Umrichter einen Gleichrichter 1 auf, der auch als rückspeisefähiger Gleichrichter ausführbar ist. Gleichspannungsseitig ist am Gleichrichter 1 eine Kapazität C vorgesehen, welche allerdings nur als nicht-polarer Kondensator ausgeführt ist, insbesondere als Folienkondensator.

Die am Kondensator C anliegende Spannung wird erfasst und einer Signalelektronik 1 zugeführt, welche die Ansteuersignale für die in Halbbrücken angeordneten, steuerbaren Halbleiterschalter erzeugt.

Aus dem wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters wird ein Elektromotor M, insbesondere Drehstrommotor, gespeist.

Die am Kondensator C anliegende Spannung wird dem gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters zugeführt.

Zum Schutz gegen überhöhte Spannungen am Kondensator C, also zum Schutz gegen überhöhte Zwischenkreisspannung, ist eine Reihenschaltung aus einem Bremswiderstand R und einem steuerbaren Halbleiterschalter 4 vorgesehen, wobei Freilaufdioden ebenfalls vorgesehen sind. Somit ist mit einem solchen Brems-Chopper Energie aus dem Zwischenkreis mittels des Bremswiderstandes, also eines im Wesentlichen als Ohm’scher Widerstand ausgeführten Bremswiderstands, in Wärme umwandelbar. Auf diese Weise sind überhöhte systemkritische Spannungswerte vermeidbar.

Das Ansteuersignal für den Halbleiterschalter 4 wird von der Signalelektronik 2 erzeugt, welcher auch die erfassten Zwischenkreisspannungswerte zugeführt werden.

Der Gleichrichter 1 ist mit seinem wechselspannungsseitigen Anschluss am

Wechselspannungsversorgungsnetz angeschlossen.

Der Gleichrichter 1 ist auch als rückspeisefähiger AC/DC-Wandler ausführbar.

Wie in Figur 2 gezeigt, sind erfindungsgemäß mehreren Wechselrichtern über zusätzliche Induktivitäten L am Zwischenkreis anschließbar, so dass im motorischen Betrieb des vom jeweiligen Wechselrichter 20 gespeisten Elektromotors, insbesondere Drehstrommotors, dem Zwischenkreis Energie entzogen wird und im generatorischen Betrieb zugeführt wird.

Jedem Wechselrichter 20 ist auch ein Brems-Chopper mit Bremswiderstand R zugeordnet.

Die Kapazität C_ZK ist als nicht-polarer Kondensator, insbesondere als Folienkondensator ausführbar.

Zum sicheren Betrieb des Antriebssystems mit mehreren Wechselrichtern, muss aber nur ein einziger Bremswiderstand an einem Wechselrichter angeschlossen sein. Die Brems-Chopper der anderen Wechselrichter können geöffnet bleiben.

Alternativ ist in jedem Wechselrichter 20 an dessen jeweiligem gleichspannungsseitigen Anschluss jeweils eine Kapazität C_ZK angeschlossen, welcher jeweils eine Reihenschaltung aus einem jeweiligen steuerbaren Halbleiterschalter, insbesondere Brems-Chopper, und einem Widerstand, insbesondere Bremswiderstand, parallelgeschaltet ist.

Einerseits ist das obere Potential des gleichspannungsseitigen Anschlusses des

Wechselrichters 20 über eine Induktivität L mit dem oberen Potential der

Zwischenkreisspannung U_ZK verbunden. Andererseits ist das untere Potential des gleichspannungsseitigen Anschlusses des Wechselrichters 20 über eine Induktivität L mit dem unteren Potential der Zwischenkreisspannung U_ZK verbunden.

Die Zwischenkreisspannung wird wiederum mit einem netzgespeisten Gleichrichter 21 erzeugt, an dessen gleichspannungsseitigem Anschluss ein nicht-polarer Kondensator angeordnet ist.

Wie in Figur 5 dargestellt, wären somit die Kapazitäten C_ZK der Wechselrichter über die Leitungsinduktivität L_ZK verbunden, wenn die zusätzlichen Induktivitäten nicht vorhanden wären. Somit würden von den Wechselrichtern 20 Anregungen 50 in das Antriebssystem eingebracht werden, die Schwingungen des aus den Kapazitäten C_ZK und der

Leitungsinduktivität L_ZK gebildeten Schwingkreises anregen.

DA aber die in Figur 2 gezeigten Induktivitäten L zusätzlich vorhanden sind, welche

mindestens zehnmal größer als die Leitungsinduktivitäten L_ZK des Zwischenkreises sind, ist die Resonanzfrequenz somit auf einen vorgesehenen Wertebereich, beispielsweise 2 kHz mit einer Abweichung von weniger als 10% genau, bringbar.

Erfindungsgemäß wird der Brems-Chopper mit einer Frequenz von 3 kHz, insbesondere bei einer Netzspannung von 400V bis 500V, betrieben, so dass der Brems-Chopper keine

Schwingung des Resonanzkreises anregen kann. Da die Pulsweitenmodulationsfrequenzen der steuerbaren Halbleiterschalter der Wechselrichter ebenfalls mit einer Frequenz oberhalb des Wertebereichs, insbesondere mit 4kHz, 8 kHz oder 16 kHz, betrieben werden, können auch diese Wechselrichter keine Schwingung des Resonanzkreises anregen.

Bei geringerer Netzspannung, wie beispielsweise 200 Volt bis 240 Volt ist als Frequenz beispielhaft auch 5kHz wählbar.

Die Betriebsweise und Betriebsbedingungen des Brems-Choppers sind in den Figuren 3 und 4 näher erläutert, wobei Figur 3 die spannungsabhängigen Bedingungen und Figur 4 die zeitabhängigen Bedingungen für das Ansteuern des Brems-Choppers schematisch darstellt.

Wie in Figur 3 dargestellt, wird die erfasste und mittels Delta-Sigma-Wandler in einen seriell digitalen Datenstrom verwandelte Zwischenkreisspannung zwei digitalen Filtern 31 , insbesondere FIR-Filtern, zugeführt, deren jeweiliges Startsignal um eine halbe Filterlänge Ta/2 gegeneinander zeitlich versetzt sind. Die Startsignale werden von einer Zeitbasis 30 erzeugt, dem ein Synchronisationssignal Sync zugesendet wird.

Die digitalen Filter 31 wirken nach Art eines digitalen Tiefpasses, insbesondere also mit einer von der Frequenz fensterförmig abhängigen Dämpfungsstärke.

Das Ausgangssignal der Filter 31 wird jeweils einem jeweiligen Seriell-Parallel-Wandler 32 zugeführt, dessen digital paralleles Ausgangssignal jeweils einem jeweiligen Vergleicher 33 zugeführt wird, der das Ausgangssignal, also den erfassten jeweiligen Spannungswert mit einem ersten Schwellwert U1 vergleicht und mit einem zweiten Spannungswert U2.

Der erste Schwellwert U1 entspricht einer minimal benötigten Spannung, um ein Einschalten zu bewirken, wenn zuvor der Brems-Chopper ausgeschaltet war. Der zweite Schwellwert U2 markiert eine Spannung, bei deren Unterschreiten in jedem Fall der Brems-Chopper ausgeschaltet wird.

Das Ergebnis des Vergleichs mit dem ersten Schwellwert U1 wird jeweils auf einer

Signalleitung 37 ausgegeben.

Das Ergebnis des Vergleichs mit dem zweiten Schwellwert U2 wird jeweils auf einer zweiten Signalleitung 38 ausgegeben, die zu einem Verknüpfungsmittel 39 geführt ist.

In einem Mittel zur Spannungsüberwachung 34 wird überprüft, ob der erste Schwellwerte U1 größer Null ist, Falls dies nicht so ist, wird bei Detektierung von negative Spannungen eine Abschaltung des Antriebssystems eingeleitet oder das Antriebssystem in einen sicheren Zustand gebracht.

Hierzu führt jeweils die erste Signalleitung 37 vom jeweiligen Vergleicher 33 zu einer jeweiligen UND-Verknüpfung 35 mit dem jeweiligen Ergebnis der Überwachung des ersten

Schwellwertes U 1 , also mit dem Ausgangssignal des Mittels zur Spannungsüberwachung 34 zur Abschaltung bei Detektierung von negativen Spannungen.

Der Vergleicher 33 ist derart ausgeführt, dass er beim jeweiligen Vergleich jeweils eine Hysterese berücksichtigt. Das Verknüpfungsmittel 39 verknüpft die beiden Signale auf beiden Signalleitungen 38 zu einer 2 Bit Information, welche als BRCJnfo weitergeleitet wird. Dabei wird also die

Information codiert, ob beide Signale Null sind oder ob zumindest eines der beiden Signale nicht Null ist oder ob beide Signale nicht Null sind. Somit ist codiert, ob die

Zwischenkreisspannung größer als die Einschaltschwelle, kleiner also die Ausschaltschwelle oder zwischen den beiden Schwellwerten liegt.

Die Ausgangssignale der UND-Verknüpfungen 35 werden ebenso wie das Ausgangssignal des Verknüpfungsmittels 39 der Signalerzeugung 36 zugeführt. Dieses Mittel zur

Signalerzeugung 36 stellt somit das obengenannte Signal BRCJnfo und ein Signal

Ein_U_puls, dass bei Überschreiten des Schwellwertes U1 gesetzt wird und bei Unterschreiten zurückgesetzt wird, bereit.

Durch die doppelte Spannungsverarbeitung mit zeitlichem Versatz von einer halben Filterzeit nach Figur 3 wird ein schnelleres Erkennen des Überschreitens oder Unterschreitens der Schwellwerte (U 1 , U2) ermöglicht.

Wie in Figur 4 gezeigt, wird das Signal BRCJnfo einer Zeitbasis 41 zugeführt, dessen Ausgangssignale Verknüpfungsmitteln 42 und 43 zugeführt werden, deren Ausgangssignale einem Signalerzeugungsmittel 44 zugeführt werden.

Auf diese Weise ist gemäß Figur 3 und 4 eine Zeitbedingung und eine Spannungsbedingung bei der Erzeugung des Ansteuersignals BRC für den Brems-Chopper berücksichtigt.

Einerseits wird der Brems-Chopper eingeschaltet, wenn die Spannung über dem Schwellwert U1 liegt und ausgeschaltet, wenn er unter dem Schwellwert U2 liegt.

U2 ist dabei kleiner als U1.

Wenn also die Zwischenkreisspannung U_ZK von Null ansteigt, wird der Brems-Chopper erst dann eingeschaltet, wenn U1 überschritten wird. Sobald U2 unterschritten wird, wird in jedem Fall der Brems-Chopper ausgeschaltet.

Nach Einschalten des Brems-Choppers wird ein Ausschalten des Brems-Choppers nach spätestens einer Zeitdauer q x T ausgeführt, wobei Die Zeitdauer T ist der Kehrwert der für den Brems-Chopper vorgegebenen Frequenz, insbesondere beispielshaft 3 kHz. Der Faktor q weist einen Wert zwischen Null und Eins auf und ist dabei vorzugsweise groß gewählt. Beispielsweise beträgt er 0,95.

Darüber hinaus, wenn die Einschaltschwelle U1 zumindest einmal in der Vergangenheit erreicht worden war und die Zwischenkreisspannung U_ZK oberhalb U2 noch liegt, wird der Brems-Chopper ausgeschaltet, wenn die Zeitdauer T erreicht wird, welche seitdem zeitlich zuvor ausgeführten Ausschalten abgelaufen ist, und der Brems-Chopper eingeschaltet, wenn die Zeitdauer T nach dem zeitlich zuvor ausgeführten Einschalten abgelaufen ist.

Effekt dieser Spannungsbedingungen und Zeitbedingungen ist, dass der Brems-Chopper auf jeden Fall mit der Frequenz f = 1/ T betrieben wird, wenn er betrieben wird. Ansonsten bleibt er ausgeschaltet.

Auf diese Weise ist somit keine ungewünschte Schwingung im Zwischenkreis anregbar durch den Betrieb des Brems-Choppers.

Auch wenn durch die endliche Betriebsdauer des Brems-Choppers rein theoretisch in der Fourieranalyse des zeitlichen Verlaufs verschiedene Frequenzen nicht verschwindende Amplituden aufweisen, ist jedoch der Energieeintrag bei der Resonanzfrequenz zu gering, um eine gefährliche oder ungewünschte Schwingung anzuregen.

Bei der Erfindung ergeben sich vorteilhafterweise ein robuster Betrieb des Antriebssystems mit mehreren gemeinsam gleichspannungsversorgten Wechselrichtern und die Vermeidung von Resonanzschwingungen und Resonanzerhöhungen. Außerdem ist eine Reduzierung der Belastung der Komponenten bewirkbar, da der Wechselspannungs-Anteil des

Zwischenkreisstroms reduziert wird. Darüber hinaus ist keine Information über die aktuelle Zwischenkreiskapazität des Verbunds notwendig. Somit muss keine Regelung jeweils individuell parametriert werden. Auf diese Weise ist sogar eine Plug & Play Ausführung ermöglicht. Weiter vorteilhaft ist, dass nachträglich noch Wechselrichter hinzuschaltbar sind, ohne dass ein Umparametrieren des Systems erforderlich wäre. Die Hysterese des Brems- Chopper stellt sich automatisch durch die geschilderte Regelung richtig ein. Dazu ist aber auch die Anschlussstelle des Bremswiderstands an verschiedenen Postionien ausführbar. Bezugszeichenliste

1 Gleichrichter

2 Signalelektronik

3 Wechselrichter

4 steuerbarer Schalter, insbesondere Brems-Chopper

5 Umrichter

20 Wechselrichter

21 Gleichrichter

30 Zeitbasis

31 Filter, insbesondere digitaler Filter

32 Seriell-Parallel-Wandler

33 Vergleicher mit Hysterese

34 Spannungsüberwachung zur Abschaltung bei Detektierung von negativen Spannungen

35 UND-Verknüpfung

36 Signalerzeugung

37 erste Signalleitung

38 zweite Signalleitung

39 Verknüpfungsmittel

40 Spannungsabhängige Logik

41 steuerbare Zeitbasis, insbesondere steuerbarer Zähler

42 Verknüpfungsmittel

43 Verknüpfungsmittel

44 Signalerzeugungsmittel

50 Anregung

Clk Taktsignal

BRC Ansteuersignal für steuerbaren Halbleiterschalter, insbesondere Brems-Chopper

BRCJnfo Eingangssignal für Zeitbasis 41

Ein_U_puls Einschaltsignal

Aus_U_puls Ausschaltsignal

Sync Synchronisationssignal Load Ladesignal

Koeff Koeffizienten

Data Clock Taktsignal

U1 Einschaltschwelle

U2 Ausschaltschwelle

R Bremswiderstand

M Elektromotor

C Kondensator

L Induktivität

L_ZK Leitungsinduktivität

C_ZK zwischenkreisseitige Kapazität des jeweiligen Wechselrichters