DE10217495A1

DE10217495A1 - Energy storage circuit for electric motors, especially asynchronous or synchronous servo motors, has voltage detection stage that detects motor generator state; storage device is charged up as result

Info

Publication number: DE10217495A1
Application number: DE10217495A
Authority: DE
Inventors: Edgar Argauer; Paul Verdugo-Althoefer
Original assignee: IND SERVICE ARGAUER GmbH
Current assignee: IND SERVICE ARGAUER GmbH
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2003-11-13

Abstract

The energy storage circuit (6) has a stage for voltage detection for connection to the electric motor (4) via an intermediate circuit of a frequency inverter or servo-actuator (2) and an energy storage unit connected to the voltage detection stage, which detects a generator state of the electric motor and the energy storage device is charged up as a result.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiespeicherschaltung für Elektromotoren. The present invention relates to an energy storage circuit for Electric motors.

Es ist bekannt, dass Elektromotoren, beispielsweise Asynchronmotoren oder Synchronservomotoren sowohl motorisch als auch generatorisch arbeiten können. Um im generatorischen Zustand des Elektromotors Energie aufnehmen zu können, wird in den Zwischenkreis eines Frequenzumrichters Energie eingespeist. Solche Zwischenkreise können diese Energie aber nur bis zu einer bestimmten Menge aufnehmen. Wird diese Energiemenge überschritten, muss der Frequenzumrichter bzw. Servorsteller diese Energie weiter abgeben. It is known that electric motors, for example asynchronous motors or Synchronous servomotors can work both as a motor and as a generator. Around to be able to absorb energy in the generator state of the electric motor Energy is fed into the intermediate circuit of a frequency converter. Such Intermediate circuits can only use this energy up to a certain amount take up. If this amount of energy is exceeded, the frequency converter or Servo controllers pass on this energy.

Hierfür gibt es im Stand der Technik einerseits die Möglichkeit, sogenannte Bremsmodule einzusetzen, d. h. die zurückgespeiste Energie wird über diverse Bremswiderstände in Wärme umgewandelt. Diese Bremsmodule besitzen den Nachteil, dass die Energie irreversibel verloren geht, da die Umwandlung in Wärme nicht genutzt wird. Ferner unterliegen diese Bremsmodule einem Verschleiß, wobei auch eine Gefährdung auftreten kann, wenn der Bremswiderstand zu stark erhitzt wird. Zudem müssen solche Bremsmodule extern angeordnet werden, was einen Installationsaufwand erfordert. For this there is the possibility in the prior art, so-called Use brake modules, d. H. the energy that is fed back is distributed via various Braking resistors converted into heat. These brake modules have the Disadvantage that the energy is lost irreversibly because the conversion into heat is not used. Furthermore, these brake modules are subject to wear, whereby A hazard can also arise if the braking resistor heats up too much becomes. In addition, such brake modules must be arranged externally, which is one Installation effort required.

Ferner gibt es sogenannte Netzrückspeiseeinheiten, bei denen die Energie im generatorischen Zustand des Motors in das Netz zurückgespeist wird. Die Schaltungen für eine soche Rückspeisung sind jedoch sehr kompliziert, da ein exakter Gleichlauf zwischen der generatorisch erzeugten Spannung sowie der Netzspannung erzeugt werden muss. Daher sind solche Netzrückspeiseeinheiten kompliziert aufgebaut und vergleichsweise teuer. Zudem ergibt sich bei der Rückeinspeisung eine hohe Verlustleistung, wobei die eingespeiste Energie meist auch nur gering bezahlt wird. There are also so-called regenerative power units in which the energy in the regenerative state of the motor is fed back into the network. The circuits for such a recovery, however, are very complicated because they are exactly synchronized generated between the generator generated voltage and the mains voltage must become. Therefore, such regenerative power units are complex and constructed comparatively expensive. In addition, there is a high level of feedback Power loss, whereby the energy fed in is usually only paid very little.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Energiespeicherschaltung für Elektromotoren zu schaffen, mit der die im generatorischen Zustand des Elektromotors erzeugte Energie effektiv genutzt werden kann. It is therefore an object of the present invention to provide an energy storage circuit for To create electric motors with which in the generator state of the Electric motor generated energy can be used effectively.

Diese Aufgabe wird mit einer Energiespeicherschaltung für Elektromotoren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. This task is accomplished with an energy storage circuit for electric motors Features of claim 1 solved.

Erfindungsgemäß ist eine Schaltung zur Spannungserfassung vorgesehen, die mit einem Zwischenkreis eines Frequenzumrichters oder Servorstellers an einem Elektromotor verbindbar ist, um einen generatorischen Zustand des Elektromotors zu erfassen. Die Schaltung zur Spannungserfassung ist ferner mit einer Energiespeichereinheit verbunden, so dass im generatorischen Zustand des Elektromotors die Energiespeichereinheit aufladbar ist. Die erzeugte Energie wird somit weder vernichtet noch direkt ins Netz zurück eingespeist, sondern lediglich ein oder mehrere Verbraucher zwischengespeichert, um bei Bedarf die Energiespeichereinheit wieder zu entladen und auf Strom aus dem Netz verzichten zu können. Eine solche Energiespeichereinheit lässt sich mit vergleichsweise einfachen Mitteln bei der Elektronikschaltung realisieren. Die Energiespeicherschaltung lässt sich dabei besonders gut für motorisch angetriebene Maschinen einsetzen, bei denen öfters ein generatorischer Zustand auftritt, beispielsweise bei Aufzügen, Zentrifugen und anderen Anwendungsfällen mit elektrischen Antrieben. According to the invention, a circuit for voltage detection is provided, which with an intermediate circuit of a frequency converter or servo controller on one Electric motor is connectable to a generator state of the electric motor to capture. The circuit for voltage detection is also with a Energy storage unit connected so that in the generator state of the electric motor Energy storage unit is rechargeable. The energy generated is therefore neither destroyed directly fed back into the network, but only one or more Consumers are cached to restore the energy storage unit if necessary to discharge and to be able to dispense with electricity from the network. Such Energy storage unit can be comparatively simple with the Realize electronic circuit. The energy storage circuit can be particularly use well for motor-driven machines, where a frequently generator state occurs, for example in elevators, centrifuges and others Applications with electrical drives.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Schaltung zur Spannungserfassung einen Leistungsschalter auf, der bei einem generatorischen Zustand des Elektromotors die Leitung zwischen dem Zwischenkreis eines Frequenzumrichters oder Servostellers zu der Energiespeichereinheit freischaltet. Durch den Leistungsschalter wird vermieden, dass während des motorischen Zustandes über den Zwischenkreis Strom zu dem Energiespeicher geleitet wird. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Leistungsschalter bei Beendigung des generatorischen Zustandes des Elektromotors dafür sorgt, dass von der Energiespeichereinheit Energie an den Elektromotor abgegeben wird. Dies vermindert die Verluste durch die Zwischenspeicherung der Energie, da im Laufe der Zeit eine Entladung stattfindet. Sobald die Energiespeichereinheit entladen ist bzw. nicht mehr die nötige Leistung für den Elektromotor bereitstellen kann, muss der Elektromotor zumindest teilweise über das Versorgungsnetz gespeist werden. According to a preferred embodiment of the invention, the circuit for Voltage detection on a circuit breaker on a generator State of the electric motor connecting the line between the intermediate circuit Frequency converter or servo controller to the energy storage unit. By the Circuit breaker is avoided over during the motor condition the intermediate circuit current is passed to the energy store. It is advantageous if the circuit breaker at the end of the generator state of the electric motor ensures that energy is transferred from the energy storage unit to the Electric motor is delivered. This reduces the losses from the Intermediate storage of energy, as a discharge takes place over time. As soon as the Energy storage unit is discharged or no longer has the necessary power for the Can provide electric motor, the electric motor must at least partially over the supply network can be fed.

Vorzugsweise weist die Energiespeichereinheit mindestens einen Kondensator auf, um eine Zwischenspeicherung der Energie vorzunehmen. Bei Anordnung von mehreren Kondensatoren können diese sowohl in Reihe als auch parallel geschaltet sein. Der oder die Kondensatoren können als Doppelschicht-Kondensator ausgebildet sein. The energy storage unit preferably has at least one capacitor, to temporarily store the energy. When ordering Several capacitors can be connected both in series and in parallel. The capacitor or capacitors can be designed as a double-layer capacitor his.

Ferner kann an der Energiespeichereinheit und/oder der Schaltung zur Spannungserfassung ein Anschluss für einen weiteren Verbraucher vorgesehen sein, so dass die Energie auch dann genutzt werden kann, wenn der Elektromotor nach einem generatorischen Zustand für einen längeren Zeitraum abgeschaltet wird. Furthermore, on the energy storage unit and / or the circuit for Voltage detection, a connection can be provided for another consumer, so that the energy can also be used if the electric motor generator state is switched off for a longer period of time.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention is described below using an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings explained. Show it:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Energiespeicherschaltung an einem Elektromotor, und Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of an energy storage circuit according to the invention on an electric motor, and

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Details der Energiespeicherschaltung der Fig. 1. FIG. 2 is a block diagram of a detail of the energy storage circuit of FIG. 1.

Eine Zuleitung 1 liefert Strom aus einem Netz zu einem Frequenzumrichter oder Servosteller 2, der über eine Leitung 3 mit einem Elektromotor 4 verbunden ist. Der Elektromotor 4 kann als Asynchronmotor oder Synchronservomotor ausgebildet sein. Der Frequenzumrichter 2 bzw. Servosteller umfasst einen Zwischenkreis, der im generatorischen Zustand des Elektromotors 4 gesättigt wird. Dieser Zwischenkreis ist über eine Verbindung 5 mit einer Energiespeicherschaltung 6 verbunden. Die Energiespeicherschaltung 6 umfasst eine Schaltung zur Spannungserfassung, mittels der der gesättigte Zustand der Zwischenkreises erfasst wird. Dadurch wird über einen Leistungsschalter eine Verbindung zwischen der Zwischenkreisverbindung und einer Energiespeichereinheit 9 hergestellt, damit die Energiespeichereinheit 9 durch den generatorisch erzeugten Strom des Elektromotors 4 aufgeladen wird. Die Energieaufnahme wird so lange zugelassen, bis der Zwischenkreis des Frequenzumrichters bzw. Servostellers 2 nicht mehr gesättigt ist. A feed line 1 supplies current from a network to a frequency converter or servo actuator 2 , which is connected to an electric motor 4 via a line 3 . The electric motor 4 can be designed as an asynchronous motor or synchronous servo motor. The frequency converter 2 or servo controller comprises an intermediate circuit which is saturated in the generator state of the electric motor 4 . This intermediate circuit is connected via a connection 5 to an energy storage circuit 6 . The energy storage circuit 6 comprises a circuit for voltage detection, by means of which the saturated state of the intermediate circuit is detected. As a result, a connection between the intermediate circuit connection and an energy storage unit 9 is established via a circuit breaker, so that the energy storage unit 9 is charged by the generator-generated current of the electric motor 4 . The energy consumption is permitted until the intermediate circuit of the frequency converter or servo controller 2 is no longer saturated.

Sobald eine fehlende Sättigung des Zwischenkreises durch die Schaltung zur Spannungserfassung ermittelt wird, d. h. der generatorische Zustand des Elektromotors 4 ist beendet und der Elektromotor benötigt wieder Strom, wird von der Energiespeichereinheit 9 Strom zu dem Zwischenkreis des Frequenzumrichters bzw. Servostellers 2 rückgeführt und dann an den Elektromotor 4 weitergeleitet. Dadurch muss keine oder nur geringe Energie aus dem Netz entnommen werden. As soon as a lack of saturation of the intermediate circuit is determined by the circuit for voltage detection, that is, the regenerative state of the electric motor 4 has ended and the electric motor requires electricity again, current is returned from the energy storage unit 9 to the intermediate circuit of the frequency converter or servo controller 2 and then to the Electric motor 4 forwarded. This means that little or no energy has to be drawn from the network.

Erst wenn die Energiespeichereinheit 9 keine Energie mehr hat, wird der Elektromotor 4 wieder über das Netz mit Energie versorgt. Der Elektromotor 4 kann durch die Einspeisung der generatorisch erzeugten Energie zumindest für eine gewisse Zeit lang mit kostenloser Energie versorgt werden. Dadurch lassen sich gerade bei elektrischen Antrieben, wie bei Aufzügen, Zentrifugen oder anderen elektrischen Antrieben beträchtliche Kosten sparen. Only when the energy storage unit 9 has no more energy is the electric motor 4 again supplied with energy via the network. The electric motor 4 can be supplied with free energy at least for a certain time by feeding in the generator-generated energy. This can save considerable costs, especially for electrical drives, such as elevators, centrifuges or other electrical drives.

Die Energiespeichereinheit 9 ist vorzugsweise als spezieller Doppelschicht- Kondensator ausgebildet, der besonders gut auch zur längeren Energiespeicherung in der Lage ist. Es ist auch möglich, mehrere Kondensatoren zu einer Energiespeichereinheit zusammenzufassen. The energy storage unit 9 is preferably designed as a special double-layer capacitor, which is particularly well able to store energy for a long time. It is also possible to combine several capacitors into one energy storage unit.

Um andere elektrische Verbraucher an die Energiespeichereinheit 9 anschließen zu können, ist vorzugsweise ein Anschluss 7 mit der Schaltung 8 zur Spannungserfassung oder der Energiespeichereinheit 9 verbunden. Dadurch kann bei Bedarf auch ein anderer Verbraucher versorgt werden. In order to be able to connect other electrical consumers to the energy storage unit 9 , a connection 7 is preferably connected to the circuit 8 for voltage detection or the energy storage unit 9 . This means that another consumer can also be supplied if required.

Claims

1. energy storage circuit for electric motors ( 4 ), in particular for asynchronous motors or synchronous servomotors with a circuit ( 8 ) for voltage detection, which can be connected to an intermediate circuit of a frequency converter or servo controller ( 2 ) on an electric motor ( 4 ), and an energy storage unit ( 9 ), which is connected to the circuit ( 8 ) for voltage detection, wherein the circuit ( 8 ) for voltage detection detects a generator state of the electric motor ( 4 ) and the energy storage unit ( 9 ) can be charged thereby.

2. Energy storage circuit according to claim 1, characterized in that the circuit ( 8 ) for voltage detection has a circuit breaker which, in a regenerative state of the electric motor ( 4 ), the line ( 5 ) between the intermediate circuit of a frequency converter or servo controller ( 2 ) to the energy storage unit ( 9 ) unlocked.

3. Energy storage circuit according to claim 2, characterized in that the circuit breaker at the end of the generator state of the electric motor ( 4 ) via the line ( 5 ) between the intermediate circuit of a frequency converter or servo controller ( 2 ) to the energy storage unit ( 9 ) current for the electric motor ( 4 ) feeds into the DC link.

4. Energy storage circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that when the energy storage unit ( 9 ) is discharged, the electric motor ( 4 ) is fed again via the network and the circuit breaker the connection between the intermediate circuit of a frequency converter or servo controller ( 2 ) to the Energy storage unit ( 9 ) separates.

5. Energy storage circuit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the energy storage unit ( 9 ) has at least one capacitor.

6. Energy storage circuit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the energy storage unit ( 9 ) is designed as a double-layer capacitor.

7. Energy storage circuit according to one of claims 1 to 6, characterized in that a connection for further consumption is provided on the energy storage unit ( 9 ) and / or the circuit ( 8 ) for voltage detection.