專利名稱：系統和方法
技術領域：
本發明涉及一種系統和方法。
背景技術：
從JP 2002067747中已知一種用于非接觸能量傳輸的系統，在該系統 中由不同的饋電裝置給多個線路段同步饋電。在此，時鐘信號亦即定時選 通信號從主線5^R傳遞給從線路段，其中光被應用。其中缺點是，必須特 別是以昂貴的方式用電流傳感器確定電流的相位。
發明內容
因此本發明的目的在于，改進這種系統，其中應當能夠盡可能簡單而 經濟地實現同步。
根據本發明，上述目的由按照在權利要求1中給出的特征所述的系統 和按照在權利要求15中給出的特征所述的方法來實現。
本發明在系統方面的重要特征是，該系統包含線,，其中每個線路 段包含一供電線路，可由配設給各自線路段的饋電裝置向該供電線路中饋 入中頻電流，其中每個饋電裝置包含一驅動電路，驅動電路中的第一個特 別是主驅動電膝把用于使另外的饋電裝置同步的時鐘信號傳遞給這些另外 的饋電裝置特別是從屬饋電裝置。
在此優點是，可以使線路段的電流同步而不必檢測電流值并且不必確 定電流的相位。因此，在本發明中足以在(電力)變頻器/逆變器的數字部 分/部件中實現同步并利用回轉器的有利特性一一即在輸入電壓和輸出電 流之間的相移與負荷的無關性。
可替代地，按照權利要求2的本發明的系統包含至少一個線路段，其 中該線路段包含一供電線路，可由至少兩個饋電裝置向該供電線路中饋入 中頻電流，其中每個饋電裝置包含一驅動電路，其中驅動電路中的第一個 特別是主驅動電路把用于使另外的饋電裝置同步的時鐘信號傳遞給這些另 外的饋電裝置特別是從屬饋電裝置。
在此優點是，饋電裝置可并聯連接而不相互干擾。
在一種優選的設計方案中，驅動電路設計成數字系統。在此優點是， 通過使饋電裝置的數字部分同步，可以實現饋電裝置輸出電流的同步。因 此，例如變頻器特別是電壓型中間電路(級間耦合電路)變頻器的輸出級 的電子控制裝置可以同步運行。
在一種優選的設計方案中，所述同步僅基于存在于饋電裝置數字部分
中的信息。在此優點是，可以如此^:計后面的電子部件，即盡管電路^^支術 復雜但可使輸出電流同步。
在一種優選的設計方案中，饋電裝置包含可脈寬調制運行的中頻電壓 源，該電壓源的輸出電壓可凈皮供給到電壓-電流轉換器特別是回轉器，該電 壓-電流轉換器的輸出電流可饋入供電線路中。在此優點是，可應用變頻器 以實現中頻電壓源。因此，通過電壓源純粹地轉變為具有無源元件的電流 源可實現電流源。因為所述同步在變頻器的數字部分中進行，所以不必為 了同步的目的而使用電流檢測。因此實現了特別簡單而經濟的同步。
在一種優選的設計方案中，電壓-電流轉換器和/或供電線路的電感被 調諧成與所配設的電容基本上在中頻諧振。在此優點是，相移恒定并且與 所連接的負載無關。
在一種優選設計方案中，負載可由供電線路感應供電，特別是負載包 含次級線圏，該次級線圏可以與設計成初級導線的供電線路感應耦合，特 別是其中次級線圏如此串聯或并聯連接一電容，使得諧振頻率基本上等于 中頻。在此優點是，可以非接觸地給負載供電。
在一種優選設計方案中，設置有用于產生輸出級的脈寬調制控制信號 的驅動電路。在此優點是，僅需對已知的變頻器略作^"改。
在一種優選i殳計方案中，每個另外的饋電裝置的驅動電路包含用于改 變脈寬調制周期的裝置，其中周期持續時間根據第一饋電裝置的時鐘信號 與脈寬調制信號的相位偏差而改變。在此優點是可以簡單而經濟地實現同 步。
在一種優選i殳計方案中，每周期的脈寬調制周期的變化量在數量上低 于一值，特別是用于限制時鐘信號頻率的頻率偏差。在此優點是，頻率不 階躍地改變，因此避免了大的頻率偏差。
在一種優選設計方案中，另外的饋電裝置的振蕩器電路的輸出頻率根 據第一饋電裝置的時鐘信號與脈寬調制信號的相位偏差而改變，特別是用 以改變用于另外的饋電裝置的微控制器的基本時鐘頻率。在此優點是，可 以簡單而經濟地實現同步。
在一種優選^:計方案中，根據第一饋電裝置的時鐘信號與脈寬調制信 號的相位偏差而改變計數器內容的時間歷程的周期持續時間。在此優點是， 可以簡單而經濟地實現同步。
在一種優選i殳計方案中，時鐘信號經由總線系統特別是現場總線系統 和/或以太網傳遞。在此優點是，可以使用已知的總線系統。
在一種優選^:計方案中，借助于總線系統除時鐘信號外還可以傳輸其 它數據.對此優點是，可以傳輸另外的安全數據或控制數據。
一種用于運行系統的方法的重要特征是，第一饋電裝置向另外的饋電 裝置傳遞時鐘信號，其中時鐘信號在第一饋電裝置中如此產生，即該時鐘 信號與輸出級、特別是包含電子大功率半導體的用于產生輸出電壓的輸出 級的控制信號同步。對此優點是，可在數字部分中實現同步。
在一種優選i更計方案中，時鐘信號和控制信號轉接時刻由同 一個數字 式時間確定裝置特別是計數器導出。在此優點是，能夠以筒單而經濟的軟 件進行實施。
在一種優選設計方案中，另外的饋電裝置如此產生脈寬調制的控制信 號，使得實現控制信號、特別是脈寬調制信號與時鐘信號的同步。在此優 點是，控制信號、例如PWM控制信號可在沒有特別的附加費用的情況下
同步實現。
在一種優選設計方案中，使用調節器來實現同步。特別是向該調節器 輸入相位差。在此優點是，從作為調節偏差的相位差中可改變時鐘、比如 振蕩器電路或計時器的周期持續時間并因而可實現同步。該時鐘可以用軟 件和/或硬件實現。
在一種優選^:計方案中，由調節器的輸出影響脈寬調制周期持續時間， 亦即PWM周期持續時間，以便實現同步。
在一種優選設計方案中，各自的相位差由相應的脈寬調制信號的相位 和時鐘信號的相位確定。在此優點是，為了確定相位例如可以考慮信號的 脈沖邊沿和/或考慮與特征值相比較，并因此可以簡單但非常精確地確定相 位差。
在一種優選設計方案中，頻率改變或周期持續時間改變通過調節器僅 以一受限制的最大速率進行。在此優點是，從屬裝置的頻率基本保持不變。 細微的頻率失調僅僅無關緊要地改變頻率，但足以匹配相位和頻率。
其它優點由從屬權利要求中得出。
具體實施例方式
現根據附圖詳細闡述本發明
在
圖1中示意性示出了根據本發明的系統。在此可感應供電的負載6 可沿著初級導線移動。此外示出了第一線路段5，其初級導線7可通過電 壓-電流轉換器4由電壓型中間電路變頻器3供電。電壓型中間電路變頻器 3可設置為特別是輸出頻率在1和100kHz之間的中頻電壓源。
電壓型中間電路變頻器3包含一由電網供電的整流器，在該整流器后 面連接一電容器，亦即中間電路電容器，從該電容器可為輸出級特別是變 流器供電。
該變流器為這里設計成所謂的回轉器的電壓-電流轉換器4饋電。在此 重要的是，變頻器3的電壓源特性在電壓-電流轉換器4的輸出端上轉變為 電流源特性。在電壓-電流轉換器4上，其輸出交流電流的幅值與其輸入交
流電壓的幅值成正比，而與負栽無關。
因此，在第一線路段5的初級導線中可饋入電流，其中為了使初級導 線的電感和電容器的諧振頻率匹配于中頻，所述電容器設置在線路段5中。
第二線路度15也包含一初級導線17，該初級導線同樣可經由電壓-電 流轉換器14由變頻器13供電，該變頻器可由電網特別是三相電流供電網 供電。
為了使負載6在從第一線路段5過渡到第二線落度15時可被連續供 電，初級導線(7， 17)的電流必須彼此同步，也就是在頻率和相位上盡可 能精確地一致。
由此在本發明中重要的是，這樣實現同步，即，使第一變頻器3的驅 動電路1與另一變頻器13的驅動電路11，必要時以及其它變頻器的其它 驅動電路ll同步。
為此設置一用于傳遞時鐘信號的線路2。該時鐘信號由第一驅動電路1 產生并傳遞給所有的其它驅動電路11。
在才艮據本發明的其它實施例中，所述傳遞可借助于總線系統來實現， 該總線系統例如可i殳計成現場總線，如CAN總線、Profibus總線或Interbus 總線。
在圖1中如此設計其它驅動電路，即，使變頻器(3， 13)的輸出電壓 同步運行，因此使在初級導線中屬于各自的線路段的電流也同步。
如此設計電壓電流轉換器，使得輸入電壓到輸出電流的相移亦即相對 相位恒定并且與負荷亦即負載無關。
在圖2中詳細示出了用于建立同步的裝置。在此來自于驅動電路l的 時鐘信號同步于變頻器3的輸出電壓Up
在圖2中，關于相位的所屬信息以cpm(t)表示并且作為額定值與實際 值、亦即變頻器13的輸出電壓U2的相位cpu2(t)進行比較。調節偏差』cp被 輸入調節器Rcp(s)，該調節器產生中頻輸出電壓U2的頻率fU2(t)。相位9m(t)
通過對該頻率fk(t)的積分得出。
通過在圖2中描述的、變頻器13的調節結構也^f吏變頻器(3， 13)的
輸出電壓的相位同步。因此不僅輸出電壓的頻率同步而且輸出電壓的相位 也同步。由此也得出初級導線的電流是同步的。
電壓-電流轉換器(4， 14)被調諧到中頻。特別是在轉換器設計成回 轉器或等效電路形式的情況下，如此確定電感和電容的參數，使得該回轉 器或等效電路形式的諧振頻率與該中頻一致或至少基本上一致。
在根據本發明的其它實施例中，除時鐘信號外，經由線路2特別是總 線系統也可以傳輸另外的數據。
在根據本發明的其它實施例中，可以使用P調節器、P1調節器或PID 調節器作為調節器。其它已知的調節器也是優選的。
在圖3a至3d中示出了根據本發明的另一個實施例。在此，該實施形 式是時間離散的。驅動電路包含一振蕩器，該振蕩器產生如在圖3a中示出 的基本時鐘信號。所述基本時鐘信號的產生例如借助于一包含石英的振蕩 器電路來實現。由此產生在圖3b中圖解示出的計數器內容，其借助于比較 器與四個預定值進行比較。從四個比較結果中確定了輸出級的轉接時刻并
因此產生在圖3c中示出的輸出電壓Up通過另外與其它值的比較，產生 按照圖3d的時鐘信號，因此該時鐘信號與按照圖3b的計數器內容的時間 歷程同步并且也具有相同的相位。
變頻器13同樣具有一振蕩器電路，給計數器提供時鐘脈沖并因此又產 生計數器內容的時間歷程。根據時鐘倌號相對于計數器內容的時間歷程的 相位，延長或縮短后面的周期持續時間。
為此在跟隨時鐘信號邊沿的周期中，使周期持續時間或計數器的溢出 值延長或縮短1。通過這種方式使從屬變頻器的相位以受限制的變化速度 跟隨變頻器3亦即主變頻器的輸出電壓的相位。
在根據本發明的其它實施例中，振蕩器電路設計成VCO電路。這就 是說，振蕩器電路頻率可根據待施加的信號電壓而失諧。因此僅須如此設 計變頻器13,使得調節器從時鐘信號與變頻器13的電壓歷程的相位比較 中產生一信號電壓，該信號電壓改變VCO的頻率。在此有利的是，軟件 和/或硬件基本上不必改變并且可以設置一較精細的分級。
在才艮據本發明的其它實施例中，應用饋電裝置的同步，以便電壓-電流 轉換器的輸出端并聯在一起來僅為 一個共同的線路段饋電。
附圖標記列表
1驅動電路
2用于傳遞時鐘信號的線路
3電壓型中間電路變頻器
4電壓-電流轉換器
5第一線路段
6可感應供電的負載
7初級導線
11驅動電路
13電壓型中間電路變頻器
14電壓-電流轉換器
15第一線路段
16可感應供電的負載
17初級導線
權利要求
1. 一種包含線路段的系統，其中每個線路段包含供電線路，可由配設給各自線路段的饋電裝置向該供電線路中饋入中頻電流，其特征在于，每個饋電裝置包含驅動電路，其中驅動電路中的第一個，特別是主驅動電路把用于使另外的饋電裝置同步的時鐘信號傳遞給所述另外的饋電裝置，特別是從屬饋電裝置。
2. —種包含至少一個線路段的系統，其中每個線路段包含供電線 路，可由至少兩個饋電裝置向該供電線路中饋入中頻電流，其特征在于，每個饋電裝置包含驅動電路，其中驅動電路中的第一個，特別是主驅動電漆fe用于使另外的饋電裝 置同步的時鐘信號傳遞給所述另外的饋電裝置，特別是從屬饋電裝置。
3. 按照上述權利要求中至少一項的系統，其特征在于，驅動電路設 計成數字系統。
4. 按照上述權利要求中至少一項的系統，其特征在于，同步僅基于 存在于饋電裝置的數字部分中的信息。
5. 按照上述權利要求中至少一項的系統，其特征在于，饋電裝置包 含可脈寬調制運行的中頻電壓源，該電壓源的輸出電壓可供給至電壓-電流 轉換器特別是回轉器，該電壓-電流轉換器的輸出電流可饋入供電線路中。
6. 按照上迷權利要求中至少一項的系統，其特征在于，電壓-電流轉 換器和/或供電線路的電感被調諧成與所配設的電容基本上在中頻諧振。
7. 按照上迷權利要求中至少一項的系統，其特征在于，可由供電線 路給負載感應供電，特別是負栽包含次級線圏，該次級線圏可以與設計成 初級導線的供電線路感應耦合，特別是其中次級線圏串聯或并聯連接一電 容，使得諧振頻率基本上等于中頻。
8. 按照上述權利要求中至少一項的系統，其特征在于，設置有用于 產生輸出級的脈寬調制的控制信號的驅動電路。
9. 按照上述權利要求中至少一項的系統，其特征在于，每個另外的 饋電裝置的驅動電路包含用于改變脈寬調制周期的裝置，其中周期持續時 間根據第一饋電裝置的時鐘信號與脈寬調制信號的相位偏差而改變。
10. 按照上述權利要求中至少一項的系統，其特征在于，每周期的脈寬調制周期的變化量在數量上小于一值，特別是用以限制時鐘信號頻率的 頻率偏差。
11. 按照上述權利要求中至少一項的系統，其特征在于，另外的饋電 裝置的振蕩器電路的輸出頻率根據第一饋電裝置的時鐘信號與脈寬調制信 號的相位偏差而改變，特別是用以改變用于另外的饋電裝置的微控制器的 基本時鐘頻率。
12. 按照上述權利要求中至少一項的系統，其特征在于，計數器內容 的時間歷程的周期持續時間根據第一饋電裝置的時鐘信號與脈寬調制信號 的相位偏差而改變。
13. 按照上述權利要求中至少一項的系統，其特征在于，時鐘信號經 由總線系統特別是現場總線系統和/或以太網來傳遞。
14. 按照上述權利要求中至少一項的系統，其特征在于，借助于總線 系統，除時鐘信號外還可傳遞其它數據。
15. —種用于運行系統的方法，其特征在于， 第一饋電裝置向另外的饋電裝置傳遞時鐘信號，其中該時鐘信號在第一饋電裝置中產生，使得該時鐘信號與輸出級特 別是用于產生輸出電壓的包含電子大功率半導體的輸出級的控制信號同 步。
16. 按照上述權利要求中至少一項的方法，其特征在于，時鐘信號和 控制信號轉接時刻由同 一個數字式時間確定裝置特別是計數器導出。
17. 按照上述權利要求中至少一項的方法，其特征在于，另外的饋電 裝置產生脈寬調制的控制信號，使得實現控制信號特別是脈寬調制信號與 時鐘信號的同步。
18. 按照上述權利要求中至少一項的方法，其特征在于，使用調節器 以實現所述同步。
19. 按照上述權利要求中至少一項的方法，其特征在于，向所述調節 器輸入相位差。
20. 按照上述權利要求中至少一項的方法，其特征在于，調節器的輸 出影響振蕩器電路的頻率。
21. 按照上述權利要求中至少一項的方法，其特征在于，調節器的輸 出影響脈寬調制周期。
22. 按照上述權利要求中至少一項的方法，其特征在于，各自的相位 差由相應的脈寬調制信號的相位和時鐘信號的相位確定。
23. 按照上述權利要求中至少一項的方法，其特征在于，頻率改變或 周期持續時間改變僅以受限制的最大速率通過調節器實現。
全文摘要
本發明涉及一種包含線路段的系統和方法，其中每個線路段包含一供電線路，可由配設給各自線路段的饋電裝置向該供電線路中饋入中頻電流，其中每個饋電裝置包含一驅動電路，驅動電路中的第一個把用于使另外的饋電裝置同步的時鐘信號傳遞給所述另外的饋電裝置。
文檔編號H02J5/00GK101395028SQ200780007283
公開日2009年3月25日 申請日期2007年1月27日 優先權日2006年3月2日
發明者C·特雷爾, H·沃爾夫, J·施密特 申請人:索尤若驅動有限及兩合公司