DE102017009878A1 - Steuerungssystem und Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Motors - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Steuerungssystem für einen Elektromotor eines Roboters, welches einen Gleichrichterschaltkreis, einen Gleichspannungs-Zwischenkreis und eine Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit aufweist. Ein erster Wechselrichterschaltkreis der Wechselrichterbaueinheit ist eingerichtet, an einem ersten Wechselspannungskanal eine steuerbare Wechselspannung zur gesteuerten Versorgung des Elektromotors im Motorbetrieb bereitzustellen und im Generatorbetrieb des Elektromotors eine dadurch generierte Wechselspannung zum Entnehmen in eine Gleichspannung umzuwandeln und zum Gleichspannungs-Zwischenkreis rückzuspeisen. Ein zweiter Wechselrichterschaltkreis der Wechselrichterbaueinheit ist eingerichtet, gespeist vom Gleichspannungs-Zwischenkreis an einem zweiten Wechselspannungskanal eine Wechselspannung zur Rückspeisung in das Wechselspannungsnetz bereitzustellen. Dabei weisen der erste und der zweite Wechselrichterschaltkreis einen gemeinsam genutzten Schaltkreis auf.

Description

• Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Wechselrichtersysteme für Elektroantriebe, insbesondere in der Robotik, und betrifft insbesondere ein elektrisches Steuerungssystem zum gesteuerten Betreiben eines elektrischen Motors, ein Verfahren dafür sowie eine Roboteranordnung mit einem elektrischen Motor, welche zum gesteuerten Betreiben des elektrischen Motors eingerichtet ist.
• Elektrische Motoren - oder kurz Elektromotoren - werden üblicherweise betrieben, um eine mechanische Last zu beschleunigen, zu bremsen und/oder zu halten. So werden insbesondere in der Robotik die einzelnen Glieder eines Roboters mittels eines oder mehrerer Elektromotoren bewegt. Zum Beschleunigen oder Halten der mechanischen Last muss der elektrische Motor mit elektrischer Energie versorgt werden und arbeitet dabei im Motorbetrieb. Wenn die mechanische Last aus einer Bewegung heraus gebremst werden soll, so kann der elektrische Motor grundsätzlich auch als Generator arbeiten. Bei diesem Generatorbetrieb generiert der elektrische Motor elektrische Energie, d.h. er wandelt mechanische Energie in elektrische Energie um. Zudem lässt sich ein solcher elektrischer Motor üblicherweise im Motorbetrieb durch die gesteuerte Versorgung mit elektrischer Energie und insbesondere auch im Generatorbetrieb durch das gesteuerte Entnehmen elektrischer Energie in seiner Bewegung steuern - insbesondere kann also dadurch das Beschleunigen, Bremsen und/oder Halten der mechanischen Last - durch das gesteuerte Betreiben, also durch gesteuerte Versorgung mit oder Entnehmen von elektrischer Energie - gesteuert werden.
• Üblicherweise wird zum gesteuerten Betreiben eines solchen Elektromotors ein Steuerungssystem mit einem Wechselrichter verwendet, welcher im Motorbetrieb eine Gleichspannung in eine steuerbare Wechselspannung, also insbesondere eine variable Spannung mit wechselbarer Polarität, umwandelt sowie den elektrischen Motor damit versorgt. Insbesondere kann ein solcher Wechselrichter im Generatorbetrieb auch eine aufgrund des Generatorbetriebs des elektrischen Motors erzeugte - und insbesondere von seiner jeweiligen mechanischen Last und/oder Bewegungsgeschwindigkeit und/oder Bewegungsrichtung abhängige Wechselspannung - in eine Gleichspannung umwandeln.
• Besonders bei Anwendungen mit hohen mechanischen Lasten - etwa in der industriellen Robotik - und/oder bei einer stationären Anwendung und/oder bei der Verwendung von einer Mehrzahl von elektrischen Motoren - etwa bei einem Roboter mit einer Mehrzahl an Gliedern, die mittels elektrischer Motoren bewegt werden, und/oder einer Roboteranordnung mit einem oder mehreren solcher Roboter - kann eine primäre Energiequelle und/oder ein primärer Energiespeicher in einem anderen räumlichen Bereich als die elektrischen Motoren angeordnet werden, also insbesondere von den elektrischen Motoren getrennt werden. So kann etwa die elektrische Energie in einem Kraftwerk gewonnen und in einer Produktionsstätte mit Robotern verwendet werden. Diese elektrische Energie kann mittels eines Wechselspannungsnetzes übertragen und dann zur Speisung des Wechselrichters in eine Gleichspannung umgewandelt werden.
• Im Generatorbetrieb kann die vom elektrischen Motor erzeugte elektrische Energie, insbesondere zur Steuerung des Bremsens, dem elektrischen Motor entnommen und gespeichert oder in eine andere Energieform umgewandelt werden. Üblicherweise wird diese elektrische Energie mittels eines Ballast-Widerstands in Wärmeenergie umgewandelt. Auch kann diese elektrische Energie in einen Gleichspannungsspeicher gespeist werden, mittels welchem im Motorbetrieb der Wechselrichter und damit der elektrische Motor wieder betrieben werden kann. Außerdem kann diese generierte elektrische Energie mittels eines Rückspeisemoduls, also insbesondere einem netzgeführten Wechselrichter, in das Wechselspannungsnetz zurückgespeist werden. Jedoch bedingt die Verwendung des Ballast-Widerstands eine Wärmeentwicklung, welche insbesondere bei hohen Leistungswerten - etwa bei hohen Lasten und/oder bei der industriellen Robotik - zusätzliche Wärmeabführungsmaßnahmen erforderlich macht. Auch die zur Verfügung stehende Speicherkapazität zur (Zwischen-) Speicherung der elektrischen Energie ist üblicherweise aus technischen und/oder wirtschaftlichen Gründen begrenzt. Schließlich erhöht ein Rückspeisemodul den technischen Aufwand und somit insbesondere den Raumbedarf, die Fehleranfälligkeit und/oder die Kosten.
• Der Erfindung liegt als eine Aufgabe zu Grunde, die Effizienz beim Betreiben eines elektrischen Motors im Generatorbetrieb zu verbessern und insbesondere die elektrische Energieeffizienz bei der im Generatorbetrieb dem elektrischen Motor entnommenen elektrischen Energie zu steigern, die Fehleranfälligkeit zu verringern und/oder den Raumbedarf zu reduzieren.
• Die Erfindung löst diese Aufgabe jeweils durch ein elektrisches Steuerungssystem gemäß der Lehre des Anspruchs 1, durch ein Verfahren gemäß der Lehre des Anspruchs 14, eine Vorrichtung gemäß der Lehre des Anspruchs 14 und durch eine Roboteranordnung gemäß der Lehre des Anspruchs 15. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind insbesondere Gegenstand der Unteransprüche.
• Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein elektrisches Steuerungssystem zum gesteuerten Betreiben eines elektrischen Motors, insbesondere für einen Roboter. Das Steuerungssystem weist einen Gleichrichterschaltkreis auf, der eingerichtet ist eine von einem Wechselspannungsnetz bereitgestellte Wechselspannung in eine Gleichspannung umzuwandeln, und eine Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit, welche wenigstens einen ersten Wechselrichterschaltkreis, der einen ersten Wechselspannungskanal bereitstellt, und einen zweiten Wechselrichterschaltkreis, der einen zweiten Wechselspannungskanal bereitstellt, aufweist. Zudem ist ein Gleichspannungs-Zwischenkreis des elektrischen Steuerungssystems eingerichtet, mit der Gleichspannung des Gleichrichterschaltkreises gespeist zu werden, wie Gleichspannung mittels Speicherung von elektrischer Energie zu Puffern und/oder zu glätten und der Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit bereitzustellen. Außerdem ist der erste Wechselrichterschaltkreis, insbesondere mittels einer ersten Konfigurationsschaltung, eingerichtet, am ersten Wechselspannungskanal eine steuerbare Wechselspannung zum gesteuerten Antrieb des elektrischen Motors im Motorbetrieb bereitzustellen und im Generatorbetrieb des elektrischen Motors eine dadurch generierte Wechselspannung in eine Gleichspannung umzuwandeln und zum Gleichspannungs-Zwischenkreis rückzuspeisen. Zudem ist der zweite Wechselrichterschaltkreis, insbesondere mittels einer zweiten Konfigurationsschaltung, eingerichtet, die Gleichspannung am Gleichspannungs-Zwischenkreis in eine Wechselspannung umzuwandeln und diese am zweiten Wechselspannungskanal zur Rückspeisung in das Wechselspannungsnetz bereitzustellen.
• Insbesondere kann optional der elektrische Motor ein Bestandteil des erfindungsgemäßen elektrischen Steuerungssystems sein. Insbesondere sind der gemeinsam genutzte Schaltkreis und der Gleichspannung-Zwischenkreis voneinander separat.
• Im Sinne der Erfindung ist unter einer „Einbaueinheit“ zumindest eine physische Einheit zu verstehen, welche zumindest im Wesentlichen in einem physischen Stück in eine Vorrichtung oder ein System eingebaut werden kann. Insbesondere kann eine Einbaueinheit ein Modul zum Einbau in eine Vorrichtung oder ein System sein. Auch können insbesondere alle Bestandteile der Einbaueinheit in dieser physisch integriert und/oder miteinander physisch verbunden sein. Insbesondere zum physischen Verbinden kann ein Bestandteil von einem anderen Bestandteil räumlich umfasst und/oder physisch gehalten und/oder physisch umschlossen sein. Des Weiteren können die Bestandteile einer solchen Einbaueinheit miteinander formschlüssig, stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder integral verbunden sein.
• Im Sinne der Erfindung ist eine „physische Verbindung“ insbesondere eine mechanische Verbindung. Insbesondere kann eine physische Verbindung stoffschlüssig, formschlüssig und/oder kraftschlüssig sein. Insbesondere kann eine physische Verbindung mittels eines Verbindungsmittels ausgebildet sein.
• Im Sinne der Erfindung können „Verbindungsmittel“ insbesondere ein Klebstoff, korrespondierende Einrastelemente, Magnete - etwa in Zusammenwirkung mit einem zusätzlichen ferromagnetischen Material -, Schraubverbindungselemente, ein Lötmittel wie Lötzinn, ein Gehäuse oder ein Zusammenschweißen sein.
• Im Sinne der Erfindung ist unter einem „Wechselspannungskanal“ zumindest eine Vorrichtung für eine oder mehrere elektrische Spannungen, insbesondere Wechselspannungen, zu verstehen, die eine Anordnung von elektrischen Leitern und/oder elektrischen Anschlüssen für diese elektrischen Spannungen aufweist oder daraus zumindest im Wesentlichen besteht sowie insbesondere bei mehreren elektrischen Spannungen diese zu einer logischen Einheit zusammenfasst. Insbesondere können die Wechselspannungen eines solchen Wechselspannungskanals miteinander in einer physischen oder logischen Beziehung stehen, etwa miteinander korrelieren. So kann etwa ein solcher Wechselspannungskanal die drei Phasen eines Drehstroms zusammenfassen. Alternativ kann ein solcher Wechselspannungskanal für genau eine elektrische (Wechsel-)spannung eingerichtet sein und so insbesondere die eine Phase für ein einphasiges Wechselspannungsnetz oder für einen Wechselstrommotor bereitstellen.
• Im Sinne der Erfindung kann ein „elektrischer Motor“ insbesondere ein Gleichstrommotor, ein Wechselstrommotor oder ein Drehstrommotor sein. Insbesondere kann dabei auch ein Gleichstrommotor im Motorbetrieb mit einer Wechselspannung im weiteren Sinne versorgt werden, um etwa die Polarität bei der Versorgungsspannung und damit die Laufrichtung des Gleichstrommotors zu wechseln. Auch lässt sich die Laufgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung, also insbesondere durch eine Modulation der Versorgungsspannung steuern. Insbesondere generiert auch ein Gleichstrommotor im Generatorbetrieb üblicherweise eine von seiner Laufrichtung und/oder Bewegungsgeschwindigkeit abhängige Spannung, welche zumindest keine konstante Gleichspannung im engeren Sinn ist und/oder gleiche Polarität hat. Entsprechendes gilt für den Wechselstrommotor und den Drehstrommotor.
• Während die Erfindung bezüglich eines elektrischen Motors beschrieben wird, versteht es sich insbesondere, dass eine andere elektrische Maschine oder Komponente, welche in einem ersten durch eine elektrische Spannung angetrieben werden kann und in einem anderen Betriebsmodus eine elektrische Spannung generieren kann, ebenfalls entsprechend des elektrischen Motors, soweit dies technisch möglich ist, gesteuert betrieben werden kann und sich die Erfindung ausdrücklich auch auf das gesteuerte Betreiben einer solchen elektrischen Maschine bezieht.
• Im Sinne der Erfindung ist ein „elektrisches Steuerungssystem zum gesteuerten Betreiben eines elektrischen Motors“ ein System, das eingerichtet ist, den elektrischen Motor durch Versorgung und/oder durch Entnehmen von elektrischer Energie zu steuern. Insbesondere kann der elektrische Motor durch die Versorgung mit elektrischer Energie dazu veranlasst werden, diese elektrische Energie in eine mechanische Energie umzuwandeln und somit etwa eine mechanische Last zu bewegen, insbesondere zu beschleunigen. Auch kann der Elektromotor insbesondere durch Anlegen einer bestimmten elektrischen Spannung und/oder eines bestimmten elektrischen Stroms veranlasst werden, eine mechanische Last in einer vorbestimmten Position zu halten, das heißt insbesondere ein Bewegen der mechanischen Last zu unterbinden, etwa indem einer Kraft, welche auf die mechanische Last wirkt, eine entsprechende durch den Elektromotor erzeugte Gegenkraft entgegenwirkt. Durch das Entnehmen von elektrischer Energie kann der Elektromotor insbesondere dazu veranlasst werden, im Generatorbetrieb eine mechanische Energie einer mechanischen Last in eine elektrische Energie abhängig vom Entnehmen umzuwandeln, wobei eine Bewegung der mechanischen Last entsprechend gebremst wird und somit mittels einer Steuerung des Entnehmens steuerbar ist.
• Ein Vorteil des Steuerungssystems kann insbesondere darin liegen, dass beim Generatorbetrieb des Elektromotors die generierte elektrische Energie in das Wechselspannungsnetz zurückgespeist werden kann, wodurch die Energieeffizienz gesteigert und eine Wärmeentwicklung vermieden werden kann. Gegenüber einem Steuerungssystem mit einem zusätzlichen Rückspeisemodul ermöglicht die Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit mit dem zweiten Wechselrichterschaltkreis zur Rückspeisung in das Wechselspannungsnetz, die Anzahl der Komponenten zu reduzieren, wodurch sich insbesondere die Fehleranfälligkeit, der Raumbedarf und/oder die Kosten reduzieren lassen. Durch den gemeinsam genutzten Schaltkreis der Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit lassen sich bestimmte elektrische Komponenten der Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit gemeinsam nutzen, so dass für die einzelnen Wechselrichterschaltkreise nicht alle für ihre jeweilige Funktionalitäten - also insbesondere für das gesteuerte Betreiben des elektrischen Motors bzw. für die Spannungsrückspeisung in das Wechselspannungsnetz - benötigten elektrischen Komponenten jeweils einzeln bereitgestellt werden müssen. Auf diese vorteilhafte Weise lassen sich die Fertigungskosten, der Ressourcenbedarf bei der Herstellung und/oder der Raumbedarf verringern.
• Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der erste Wechselrichterschaltkreis mittels einer ersten Konfigurationsschaltung für das gesteuerte Betreiben des elektrischen Motors eingerichtet und der zweite Wechselrichterschaltkreis mittels einer zweiten Konfigurationsschaltung für die Spannungsrückspeisung in das Wechselspannungsnetz eingerichtet. Auf diese vorteilhafte Weise können zusätzliche elektrische Komponenten für die jeweilige Funktionalität - also insbesondere für das gesteuerte Betreiben des elektrischen Motors bzw. für die Spannungsrückspeisung in das Wechselspannungsnetz - bereitgestellt werden.
• Bei jeweils spezifischen Konfigurationsschaltungen können zudem insbesondere jeweils nur die für die jeweilige Funktionalität benötigten elektrischen Komponenten bereitgestellt werden und so nicht genutzte elektrische Komponenten reduziert, insbesondere vermieden werden.
• Alternativ können insbesondere die erste und die zweite Konfigurationsschaltung eine gemeinsame Grundschaltung aufweisen, welche durch weitere elektrische Komponenten oder durch ein Einrichten, insbesondere mittels Software oder Schalter, zur ersten bzw. zweiten Konfigurationsschaltung ausgebildet wird. Dabei kann ein Vorteil insbesondere darin liegen, dass die jeweiligen Funktionalitäten des jeweiligen Wechselrichterschaltkreises bedarfsabhängig, insbesondere nach Wunsch des Fachmanns oder softwaregesteuert, angepasst werden können.
• Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind der erste und der zweite Wechselrichterschaltkreis, insbesondere bis auf die jeweilige Konfigurationsschaltung, zumindest im Wesentlichen baugleich. Auf diese vorteilhafte Weise lassen sich beide Wechselrichterschaltkreise in gleicher Weise fertigen und je nach Bedarf und/oder Wunsch des Fachmanns anwendungsspezifisch für die Funktionalitäten des ersten Wechselrichterschaltkreises bzw. des zweiten Wechselrichterschaltkreises einrichten, wodurch der Fertigungsaufwand, die Fertigungskosten und/oder durch eine höhere Stückzahl an gleichen Wechselrichterschaltkreise die Fehlerquote reduziert werden können. Auch kann ein Vorteil des jeweiligen Einrichtens mittels der ersten bzw. der zweiten Konfigurationsschaltung und/oder den baugleichen Wechselrichterschaltkreisen insbesondere darin liegen, dass eine begrenzte Anzahl an unterschiedlichen Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheiten für je eine vorbestimmte Anzahl an Wechselspannungskanälen und damit mit einer vorbestimmten Anzahl an Wechselrichterschaltkreisen gefertigt werden können - etwa 2-Kanal-Wechselrichterbaueinheiten, 3-Kanal-Wechselrichterbaueinheiten, 6-Kanal-Wechselrichterbaueinheiten oder 10-Kanal-Wechselrichterbaueinheiten -, wodurch diese aufgrund der höheren Stückzahl kostengünstiger sind und/oder eine geringerer Fehlerquote aufweisen und/oder effizienter - also insbesondere mit geringerem Ressourcenbedarf - gefertigt werden können.
• Auch lassen sich bei einer Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit mit einer vorbestimmten Anzahl an Wechselspannungskanälen solche Wechselspannungskanäle, welche nicht zum Betreiben eines Elektromotors benötigt werden - also insbesondere nicht entsprechend eines ersten Wechselrichterschaltkreises eingerichtet sind -, mittels einer solchen zweiten Konfigurationsschaltung zum Rückspeisen in das Wechselspannungsnetz einrichten und bleiben somit insbesondere nicht ungenutzt. Insbesondere gegenüber der Verwendung eines zusätzlichen Rückspeisemoduls können so die Kosten, die Fehleranfälligkeit und/oder der Raumbedarf reduziert werden. Insbesondere gegenüber einer fehlenden Rückspeisung können so die Energieeffizienz gesteigert und/oder eine Wärmeentwicklung beim Betreiben von elektrischen Motoren, insbesondere bei deren Bremsen im Generatorbetrieb, verringert werden.
• Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit einen integrierten Schaltkreis auf, welcher die Wechselrichterschaltkreise und den gemeinsam genutzten Schaltkreis oder je zumindest einen Teil dieser Schaltkreise aufweist. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich die Wechselrichterbaueinheit besonders kostengünstig und/oder verlässlich fertigen. Insbesondere lassen sich die Wechselrichterschaltkreise für die Nutzung des gemeinsam genutzten Schaltkreises durch die gemeinsame Fertigung in einem integrierten Schaltkreis aufeinander abstimmen und/oder Fertigungstoleranzen ausgleichen.
• Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit des Weiteren für wenigstens einen der Wechselspannungskanäle einen Leistungselektronikschaltkreis zum Bereitstellen der Wechselspannung an diesem Wechselspannungskanal auf. Dabei kann insbesondere jener Wechselrichterschaltkreis, welcher diese Wechselspannung bereitstellt, dazu den Leistungselektronikschaltkreis aufweisen oder zumindest mit diesem elektrisch verbunden sein. Insbesondere kann die Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit für jeden der Wechselspannungskanäle jeweils einen derartigen Leistungselektronikschaltkreis aufweisen - also insbesondere der erste Wechselrichterschaltkreis einen ersten Leistungselektronikschaltkreis zum Bereitstellen der Wechselspannung am ersten Wechselspannungskanal aufweisen und der zweite Wechselrichterschaltkreis einen zweiten Leistungselektronikschaltkreis zum Bereitstellen der Wechselspannung am zweiten Wechselspannungskanal aufweisen. Neben den bereits vorhergehend genannten möglichen Vorteilen der Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit - insbesondere bei einer Kombination mit einem integriertem Schaltkreis - kann insbesondere ein Vorteil der Aufteilung der elektrischen Komponenten zumindest in einen Teil, welcher für eine geringere elektrische Leistung - und insbesondere im integrierten Schaltkreis - ausgebildet ist, und einen jeweils zusätzlichen Teil, welcher als Leistungselektronik-Schaltkreis ausgebildet ist, darin liegen, dass die Leistungselektronik-Schaltkreise von den übrigen Schaltkreisen - insbesondere dem integrierten Schaltkreis - räumlich und insbesondere thermisch getrennt werden können, wodurch eine Wärmeentwicklung, welche üblicherweise bei Leistungselektronik auftritt, die übrigen Schaltkreis - insbesondere den integrierten Schaltkreis und/oder insbesondere gegenüber einer Lösung, bei welcher alle Komponenten in einem einzigen integrierten Schaltkreis ausgebildet sind - geringer beeinflusst und/oder stört. Auf diese vorteilhafte Weise kann die Fehleranfälligkeit und/oder der Kühlungsaufwand reduziert werden. Auch lassen sich die elektronischen Komponenten des integrierten Schaltkreises, welche keine elektrische Leistung führen und/oder schalten, mit einer geringeren Strukturgröße und/oder einem geringeren Flächenbedarf auf einem Halbleiterchip fertigen, womit insbesondere der Ressourcenbedarf bei der Fertigung und/oder die Fertigungskosten reduziert werden können.
• Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der gemeinsam genutzte Schaltkreis eingerichtet, eine oder mehrere Betriebsspannungen, eine oder mehrere Referenzspannungen, eine oder mehrere Hilfsspannungen, einen oder mehrere Betriebsströme, einen oder mehrere Referenzströme, einen oder mehrere Hilfsströme und/oder eines oder mehrere Steuerungssignale oder eine Kombination von wenigstens zweien davon für die Wechselrichterschaltkreise bereitzustellen und/oder eines oder mehrere Kontrollsignale zu empfangen.
• Im Sinne der Erfindung ist unter einer „Betriebsspannung zumindest eine elektrische Spannung zu verstehen, welche zum Betreiben einer weiteren elektrischen Komponente - insbesondere zum Versorgen mit elektrischer Energie - dient. Insbesondere werden solche Spannungen auch Versorgungsspannungen genannt. Insbesondere kann eine Betriebsspannung für eine elektrische - oder insbesondere elektronische - Komponente in einem Spannungsbereich zwischen 0,5 V und 30 V liegen. Auch kann zusätzlich zu einer solchen Betriebsspannung eine entsprechende Betriebsspannung mit umgekehrter Polarität bereitgestellt werden sowie insbesondere ein Massezweig, dessen Spannungspotenzial mittig zwischen diesen beiden Spannungen liegt und üblicherweise das Potenzial der Erdung aufweist, bereitgestellt werden. Insbesondere wird eine Betriebsspannung derart bereitgestellt, dass diese zumindest im Wesentlichen eine konstante Gleichspannung ist und/oder das Bereitstellen dieser Betriebsspannung für einen vordefinierten Strombereich, welcher insbesondere dem zu erwartenden Energiebedarf der zu versorgenden elektrischen Komponente, insbesondere eines zu versorgenden Schaltkreises, entspricht, zumindest im Wesentlichen unabhängig von der jeweiligen Stromlast ist. Für eine Steuerungselektronik, welche keine Leistungselektronik ist oder deren Leistungselektronikteil separiert ist, könnten insbesondere etwa Betriebsspannungen mit +12 V, 0 V, -12 V sowie für einen Strombereich von 0 A bis 5 A, insbesondere durch den gemeinsam genutzten Schaltkreis, bereitgestellt werden.
• Im Sinne der Erfindung ist unter einer „Referenzspannung“ zumindest eine elektrische Spannung zu verstehen, welche einen vordefinierten Wert oder eine vordefinierte Modulation an Werten hat. Insbesondere dient eine Referenzspannung üblicherweise nicht der Versorgung eines elektrischen Schaltkreises mit elektrischer Energie, sondern definiert für diesen Schaltkreis einen vorbestimmten Spannungswert - also insbesondere eine Spannungsreferenz bzw. Potentialreferenz -, welcher für die Funktion des Schaltkreises benötigt wird und daher eine, insbesondere gegenüber einer Betriebsspannung, höhere Anforderungen an seine Genauigkeit und/oder Rauscharmut hat.
• Im Sinne der Erfindung ist unter einer „Hilfsspannung“ eine elektrische Spannung zu verstehen, welche ähnlich einer Betriebsspannung der Versorgung mit elektrischer Energie für einen Schaltkreis dient und/oder ähnlich einer Referenzspannung als Spannungsreferenz für diesen Schaltkreis dient. Insbesondere sind dabei jedoch die Anforderungen an die Genauigkeit und/oder Rauscharmut, mit welcher der Spannungswert der Hilfsspannung bereitgestellt wird, gegenüber einer Referenzspannung und/oder auch gegenüber einer Betriebsspannung geringer. Auch kann insbesondere der mit dieser Hilfsspannung zu liefernde elektrische Strom geringer als bei einer Betriebsspannung sein. Üblicherweise dienen Hilfsspannungen bei einem Schaltkreis dazu, eine oder mehrere elektrische Komponenten in einen vorbestimmten Spannungsbereich zu bringen, wobei es auf den jeweils genauen Spannungswert zumindest im Wesentlichen nicht ankommt. Vielmehr kann insbesondere es lediglich erforderlich sein, dass diese Hilfsspannung größer oder kleiner als eine andere oder zumindest im Wesentlichen gleich einer anderen Spannung, etwa einer Betriebsspannung oder Referenzspannung, ist. Mittels einer solchen Hilfsspannung lassen sich außerdem elektrische Komponenten, welche aufgrund einer Art ihres Energiebedarfs Störungen bei anderen elektrischen Komponenten verursachen würden, von diesen elektrisch trennen.
• Im Sinne der Erfindung gilt Entsprechendes für einen „Betriebsstrom“, einen „Referenzstrom“ bzw. einen „Hilfsstrom“.
• Ein Vorteil des gemeinsam genutzten Schaltkreises, welcher zur Bereitstellung einer Betriebsspannung, einer Referenzspannung, einer Hilfsspannung, eines Betriebsstroms, eines Referenzstroms eines Hilfsstroms und/oder eines Steuerungssignal und/oder zum Empfangen eines Kontrollsignals eingerichtet ist, kann insbesondere darin liegen, dass dieser eine Betriebsspannung etc. für mehrere der Wechselrichterschaltkreise liefern kann. Auf diese vorteilhafte Weise lassen sich Bereitstellung von Betriebsspannungen, Referenzspannungen etc. im gemeinsam genutzten Schaltkreis bündeln, womit insbesondere für die Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit die Anzahl an benötigten elektrischen Komponenten reduziert werden kann.
• Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der gemeinsam genutzte Schaltkreis ein Mittel, insbesondere eine Datenverarbeitungseinrichtung, auf, welches eingerichtet ist, ein Kontrollsignal zu empfangen und basierend darauf ein Steuerungssignal für wenigstens einen der Wechselrichterschaltkreise zu bestimmen, mittels welchem dieser Wechselrichterschaltkreis steuerbar ist.
• Im Sinne der Erfindung ist unter „Steuern“ insbesondere auch „Regeln“ zu verstehen. Dazu ist ein Steuerungssystem - oder auch eine Steuerungsvorrichtung, eine Steuerungseinrichtung, eine Steuerungseinheit oder eine Steuerungskomponente - vorzugsweise eingerichtet, eine oder mehrere Eingangsgrößen, insbesondere eines oder mehrere Kontrollsignale, zu empfangen, diese zu verarbeiten und basierend darauf eine oder mehrere Ausgangsgrößen, insbesondere eines oder mehrere Steuerungssignale, zu berechnen, mittels derer ein zu steuerndes System - oder entsprechend auch eine Vorrichtung, Einrichtung, Einheit oder Komponente - gesteuert bzw. angesteuert wird. Insbesondere kann dabei die Rückwirkung der geänderten Ausgangsgrößen auf die Eingangsgrößen über das gesteuerte System zusammen mit der Berechnung der Ausgangsgrößen auf Basis der Eingangsgrößen eine Regelungsschleife ausbilden. Insbesondere kann dabei ein Steuerungssystem ein Mittel zur Berechnung der Ausgangsgrößen aufweisen.
• Im Sinne der Erfindung kann ein „Mittel“ hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Datenverarbeitungseinrichtung, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU), und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale - also insbesondere Eingangsgrößen - von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale - also insbesondere Ausgangsgrößen - an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, so dass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit insbesondere das Steuerungssystem, die Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit oder einen Teil davon und somit den elektrischen Motor steuern kann.
• Ein Computerprogrammprodukt kann in einer Ausführungsform ein, insbesondere nicht-flüchtiges, Speichermedium zum Speichern eines Programms bzw. mit einem darauf gespeicherten Programm aufweisen, insbesondere sein, wobei ein Ausführen dieses Programms ein System bzw. eine Steuerung, insbesondere einen Computer oder eine Datenverarbeitungseinrichtung, dazu veranlasst, ein hier beschriebenes Verfahren bzw. einen oder mehrere seiner Schritte auszuführen.
• Im Sinne der Erfindung ist unter „auf Basis“ zumindest „bedingt durch“ und/oder „in Abhängigkeit von“ zu verstehen. Insbesondere kann das Bestimmen eines oder mehrerer zu bestimmender Parameter auf Basis von Daten - insbesondere Sensordaten -, einer Eingangsgröße, eines oder mehrerer vorhergehender Parameter, eines Kontrollsignals oder einer Kombination daraus erfolgen. Dabei kann das Ergebnis, das heißt die bestimmten Parameter, von einem Teil der Basis, auf welcher das Bestimmen basiert, - insbesondere funktional, insbesondere linear oder polynomial - abhängen, während das Ergebnis von einem anderen Teil der Basis nicht abhängt. Auch kann die Abhängigkeit durch einem Teil der Basis bedingt werden, das heißt insbesondere, dass dieser Teil der Basis bedingt, von welchen Teilen der Basis das Ergebnis abhängt. Entsprechendes gilt für das Steuern oder Ansteuern, insbesondere auf Basis von Parametern, Eingangsgrößen, Kontrollstellen oder Daten.
• Im Sinne der Erfindung ist unter „eingerichtet“ zu verstehen, dass eine Vorrichtung nicht nur prinzipiell geeignet ist, eine bestimmte Funktion zu erfüllen - etwa erst nachdem ein bestimmter Programmcode aufgespielt worden ist, also die Vorrichtung programmiert worden ist, oder die Vorrichtung in bestimmter Weise ausgeformt worden ist -, sondern die Vorrichtung bereits alle Mittel besitzt, um die Funktion tatsächlich zu erfüllen. Vorzugsweise ist dazu die Vorrichtung bereits mit einem Programmcode für diese Funktion programmiert und/oder bereits so geformt und/oder so angeordnet und/oder weist dazu bereits eine solche Konfiguration auf, das die Vorrichtung die Funktion - also insbesondere eine oder mehrere Funktionalitäten - tatsächlich erfüllt.
• Ein Vorteil des gemeinsam genutzten Schaltkreises mit der Datenverarbeitungseinrichtung kann insbesondere darin liegen, dass dieser ein Kontrollsignal bzgl. dem Steuern eines oder mehrerer der Wechselrichterschaltkreise empfangen kann und/oder dieser ausgebildet ist mehrere der Wechselrichterschaltkreise, insbesondere basierend auf einem oder mehrerer Kontrollsignale, mittels eines oder mittels mehrerer Steuersignale zu steuern. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich das Steuern im gemeinsam genutzten Schaltkreis bündeln, womit insbesondere für die Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit weniger elektrische Komponenten benötigt werden. Außerdem lassen sich die Funktionalitäten insbesondere durch eine Software die Datenverarbeitungseinrichtung nach Wunsch des Fachmanns an die jeweilige Anwendung anpassen.
• Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Wechselspannungskanal der Wechselspannungskanäle einphasig oder mehrphasig ausgebildet. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich bzw. lassen sich mittels eines Wechselspannungskanals eine oder mehrere Phasen einer Wechselspannung bereitstellen.
• Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher mehrere Wechselspannungskanäle einphasig ausgebildet sind, sind von diesen mehrere zu einem entsprechend mehrphasigen Wechselspannungskanal verbunden.
• Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Wechselrichterschaltkreis der Wechselrichterschaltkreise, welcher zur Bereitstellung einer Wechselspannung für einen einphasigen Wechselspannungskanal eingerichtet ist, eine steuerbare, einphasige H-Brücke auf. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich der Teil des Wechselrichterschaltkreises mit Leistungselektronik-Komponenten von einem weiteren Teil des Wechselrichterschaltkreises zur Steuerung der Leistungselektronik-Komponenten trennen, womit insbesondere die Verlässlichkeit gesteigert und/oder die Fertigungskosten und/oder der Ressourcenbedarf bei der Fertigung reduziert werden können. Insbesondere kann in einer Variante der vorliegenden Erfindung die einphasige H-Brücke mittels einer Pulsweitenmodulation gesteuert werden.
• Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Wechselrichterschaltkreis der Wechselrichterschaltkreise, welcher zur Bereitstellung einer Wechselspannung für einen dreiphasigen Wechselspannungskanal eingerichtet ist, eine steuerbare, dreiphasige H-Brücke, insbesondere mit drei Halbbrücken, auf. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich der Teil des Wechselrichterschaltkreises mit Leistungselektronik-Komponenten, insbesondere die dreiphasigen H-Brücke, von einem weiteren Teil des Wechselrichterschaltkreises zur Steuerung der Leistungselektronik-Komponenten trennen, womit insbesondere die Verlässlichkeit gesteigert und/oder die Fertigungskosten und/oder der Ressourcenbedarf bei der Fertigung reduziert werden können. Insbesondere kann in einer Variante der vorliegenden Erfindung die dreiphasige H-Brücke mittels einer Pulsweitenmodulation gesteuert werden.
• Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht die Anzahl der am zweiten Wechselspannungskanal mittels des zweiten Wechselrichterschaltkreises bereitgestellten Phasen der Anzahl an Phasen des Wechselspannungsnetzes. Insbesondere kann so in einer Variante für ein einphasiges Wechselspannungsnetz - also insbesondere zur Rückspeisung in ein einphasiges Wechselspannungsnetz - der zweite Wechselspannungskanal mit dem zweiten Wechselrichterschaltkreis eingerichtet sein, eine Phase, insbesondere genau eine Phase, bereitzustellen. Insbesondere und alternativ kann so in einer Variante für ein dreiphasiges Wechselspannungsnetz, insbesondere für ein Drehstromnetz, - also insbesondere zur Rückspeisung in ein dreiphasiges Wechselspannungsnetz, insbesondere Drehstromnetz - der zweite Wechselspannungskanal mit dem zweiten Wechselrichterschaltkreis eingerichtet sein, wenigstens drei Phasen, insbesondere genau drei Phasen, bereitzustellen. Auf diese vorteilhafte Weise kann insbesondere in jede Phase des Wechselspannungsnetzes eine elektrische Energie, insbesondere von dem Gleichspannungs-Zwischenkreis und/oder dem elektrischen Motor im Generatorbetrieb, rückgespeist werden, womit insbesondere eine ungleiche Lastverteilung auf die unterschiedlichen Phasen des Wechselspannungsnetzes vermieden oder - bei entsprechender Steuerung - sogar ausgeglichen werden kann.
• Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die zweite Konfigurationsschaltung zur Induktivitätsanpassung eine Drosselschaltung oder einen Transformator mit einer Anzahl an Phasen, welche der Anzahl an Phasen des Wechselspannungsnetzes und/oder des zweiten Wechselspannungskanals entspricht, auf. Ein Vorteil der Drosselschaltung bzw. des Transformators kann insbesondere darin liegen, dass mittels dieser bzw. diesem die Induktivitäten des zweiten Wechselrichterschaltkreises an die Induktivitäten des Wechselspannungsnetzes angepasst werden können und somit eine effiziente Leistungseinspeisung in das Wechselspannungsnetz ermöglicht wird. Außerdem kann insbesondere durch die Anzahl an Phasen der Drosselschaltung bzw. des Transformators jeweils eine Wechselspannung in je eine Phase des Wechselspannungsnetzes eingespeist werden. Insbesondere lässt sich zudem durch eine galvanische Trennung mittels des Transformators die Betriebssicherheit des elektrischen Steuerungssystems erhöhen.
• Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die zweite Konfigurationsschaltung eingerichtet, die am zweiten Wechselspannungskanal bereitgestellte Wechselspannung, insbesondere in Zusammenwirkung mit dem zweiten Wechselrichterschaltkreis, in ihrer Amplitude so anzupassen, insbesondere zu erhöhen, dass diese in das Wechselspannungsnetz rückspeisbar ist. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich die bereitgestellte Wechselspannung - also etwa die vom elektrischen Motor generierte elektrische Energie - auch dann in das Wechselspannungsnetz rückspeisen, wenn eine Amplitude einer Wechselspannung des Wechselspannungsnetz höher ist als die Gleichspannung beim Gleichspannungs-Zwischenkreis und/oder als die maximal mögliche Amplitude beim zweiten Wechselspannungskanal. Auch lässt sich die bereitgestellte Wechselspannung in das Wechselspannungsnetz rückspeisen, wenn die Amplitude der Wechselspannung im Wechselspannungsnetz, in welches zurückgespeist werden soll, geringer als sie minimal mögliche Amplitude beim zweiten Wechselspannungskanal ist.
• In einer vorteilhaften Variante kann dazu die zweite Konfigurationsschaltung einen Transformator aufweisen, welcher die an seiner Primärseite anliegende Wechselspannung von dem zweiten Wechselspannungskanal auf seiner mit dem Wechselspannungsnetz verbindbaren - das heißt insbesondere verbundenen - Sekundärseite zu einer höheren bzw. niedrigeren Wechselspannung transformiert, also insbesondere die Amplitude der Wechselspannung erhöht bzw. verringert.
• Auch kann in einer vorteilhaften Variante die zweite Konfigurationsschaltung eine Drosselschaltung aufweisen und der zweite Wechselrichterschaltkreis und/oder insbesondere die Steuerung des zweiten Wechselrichterschaltkreises eingerichtet sein, am zweiten Wechselspannungskanal eine Wechselspannung so zu erzeugen, dass diese mittels der Drosselschaltung bei einer Verbindung mit dem Wechselspannungsnetz erhöht wird.
• Das elektrische Steuerungssystem weist in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung des Weiteren einen Netzeingang zum Anschluss an das Wechselspannungsnetz, einen Netzausgang für die Rückspeisung in das Wechselspannungsnetz oder einen kombinierten Netzanschluss auf. Ein Vorteil des kombinierten Netzanschlusses kann insbesondere darin liegen, dass zum Anschließen des Steuerungssystems an das Wechselspannungsnetz nur ein Anschluss erforderlich ist und somit insbesondere das Anschließen erleichtert wird und/oder Fehler beim Anschließen - etwa eine nicht angeschlossene Rückspeisung - vermieden werden können. Demgegenüber kann ein Vorteil von einem separaten Netzeingang und Netzausgang insbesondere darin liegen, dass diese an verschiedene Wechselspannungsnetze angeschlossen werden können und somit verschiedene Konfigurationsmöglichkeiten erzielt werden können - insbesondere der Netzausgang nach Wunsch des Fachmanns auch nicht angeschlossen werden kann, etwa da bei einer bestimmten Anwendung eine Rückspeisung nicht erwünscht ist.
• Das elektrische Steuerungssystem weist in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche einen Netzausgang und/oder einen kombinierten Netzanschluss aufweist, des Weiteren eine Netzphasenbestimmungsvorrichtung auf. Dabei ist die Netzphasenbestimmungsvorrichtung eingerichtet, eine oder mehrere Phasenlagen einer oder mehrerer Phasen des Wechselspannungsnetzes am Netzausgang bzw. am kombinierten Netzanschluss zu bestimmen. Zudem ist die Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit eingerichtet, am zweiten Wechselspannungskanal die Wechselspannung so bereitzustellen, dass diese mit passender - also insbesondere gleicher Phasenlage oder mit einer derartigen Phasenlage, dass die jeweilige Phase der entsprechenden Phase beim Wechselspannungsnetz nach der Induktivitätsanpassung entspricht, - in das Wechselspannungsnetz rückgespeist werden kann. Durch die Bestimmung der Phasen des Wechselspannungsnetzes und die Anpassung der Phasen bei der Rückspeisung lassen sich insbesondere Störungen des Wechselspannungsnetzes vermeiden und/oder die Effizienz bei der Rückspeisung erhöhen.
• Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Gleichspannungs-Zwischenkreis einen oder mehrere Kondensatoren auf. Durch die Kondensatoren lässt sich elektrische Energie vorteilhaft speichern und damit die Gleichspannung im Gleichspannungs-Zwischenkreis puffern und/oder glätten.
• Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das elektrische Steuerungssystem, insbesondere der Gleichspannungs-Zwischenkreis, einen Ballast-Widerstand auf. Zudem ist das elektrische Steuerungssystem, insbesondere mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung und/oder elektrischen Verbindungen sowie elektrischen Schaltern, eingerichtet, wenn die Gleichspannung - insbesondere beim Gleichspannungs-Zwischenkreis - einen bezüglich der Rückspeisung definierten Spannungsschwellwert erreicht oder überschreitet, den Ballastwiderstand so mit dem Gleichspannungs-Zwischenkreis zu verbinden, dass elektrische Energie von dem Gleichspannungs-Zwischenkreis mittels des Ballastwiderstands in thermische Energie umgewandelt wird. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich ein Überschreiten der Gleichspannung über einen vorbestimmten Schwellwert, insbesondere eine Überspannung im Gleichspannungs-Zwischenkreis, vermeiden.
• Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das elektrische Steuerungssystem, insbesondere mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung und/oder elektrischen Verbindungen sowie elektrischen Schaltern, eingerichtet, wenn die Gleichspannung - insbesondere beim Gleichspannungs-Zwischenkreis - einen bezüglich der Rückspeisung definierten Spannungsschwellwert erreicht oder überschreitet, den zweiten Wechselrichterschaltkreis so zu steuern, insbesondere zu aktivieren, dass elektrische Energie von dem Gleichspannungs-Zwischenkreis in das Wechselspannungsnetz rückgespeist wird. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich ein Überschreiten der Gleichspannung über einen vorbestimmten Schwellwert, insbesondere eine Überspannung im Gleichspannungs-Zwischenkreis, vermeiden, die elektrische Energie in das Wechselspannungsnetz schwellenabhängig rückspeisen und/oder das Glätten und/oder Puffern des Gleichspannungs-Zwischenkreises verbessern, da ein Energiespeicher des Gleichspannungs-Zwischenkreises nicht vollständig geladen ist.
• Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche einen Ballastwiderstand aufweist und den zweiten Wechselrichterschaltkreis jeweils abhängig von einer Schwellspannung steuert - insbesondere aktiviert -, ist der als Schwelle bezüglich der Rückspeisung definierte Spannungsschwellwert betragsmäßig kleiner oder zumindest gleich dem als Schwelle bezüglich des Ballastwiderstands definierten Spannungsschwellwert. Insbesondere lässt sich dadurch elektrische Energie zunächst in das Wechselspannungsnetz rückspeisen und, erst wenn dieses Rückspeisen zum Ableiten der Energie nicht ausreicht und damit die Gleichspannung im Gleichspannungs-Zwischenkreis weiter steigt, mittels des Ballastwiderstands in thermische Energie umwandeln. Auf diese vorteilhafte Weise kann die Energieeffizienz verbessert und/oder der Kühlungsaufwand reduziert werden.
• Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der zweite Wechselrichterschaltkreis von dem Wechselspannungsnetz elektrisch so trennbar, dass keine elektrische Energie von dem zweiten Wechselrichterschaltkreis in das Wechselspannungsnetz fließt oder umgekehrt. Dabei ist die Trennung auf Basis eines oder mehrerer Trennungskriterien steuerbar. Dazu weist die zweite Konfigurationsschaltung insbesondere elektrische Schalter - etwa insbesondere Relais oder Schalttransistoren - auf und eine Datenverarbeitungseinrichtung des Steuerungssystems ist eingerichtet, die Trennungskriterien zu bestimmen und/oder diese elektrischen Schalter abhängig von den Trennungskriterien zu steuern. Solche Trennungskriterien können insbesondere ein Unterschreiten der Gleichspannung im Gleichspannungs-Zwischenkreis unter einen vorbestimmten Schwellenwert, ein Fehler im zweiten Wechselrichterschaltkreis, ein Fehler bei der Bestimmung der Phasen des Wechselspannungsnetzes, eine alternative - insbesondere softwaregesteuerte - Konfiguration des zweiten Wechselrichterschaltkreises zum Betreiben eines weiteren Elektromotors oder eine Kombination daraus sein. Auf diese vorteilhafte Weise lassen sich die Betriebssicherheit steigern und/oder Störungen im Wechselspannungsnetz oder beim elektrischen Steuerungssystem vermeiden. Ein Vorteil der alternativen Konfiguration des zweiten Wechselrichterschaltkreises kann insbesondere darin liegen, dass dieser abhängig davon, ob ein weiterer Elektromotor betrieben werden soll, als ein erster Wechselrichterschaltkreis zum Betreiben dieses weiteren Elektromotors oder als der zweite Wechselrichterschaltkreis zur Rückspeisung in das Wechselspannungsnetz, insbesondere durch eine Steuerung insbesondere mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung, konfiguriert werden kann.
• Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum gesteuerten Betreiben eines elektrischen Motors, insbesondere zum Antrieb des elektrischen Motors und zur Rückspeisung einer von diesem generierten elektrischen Energie in ein Wechselspannungsnetz. Das Verfahren weist auf. Es wird eine Wechselspannung von dem Wechselspannungsnetz in eine Gleichspannung umgewandelt. Es wird ein Gleichspannungs-Zwischenkreis mit der Gleichspannung gespeist Es wird im Motorbetrieb ein erster Wechselrichterschaltkreis mit der Gleichspannung vom Gleichspannungs-Zwischenkreis gespeist, diese Gleichspannung in eine steuerbare Wechselspannung umgewandelt und an einem ersten Wechselspannungskanal für den elektrischen Motor bereitgestellt. Es wird im Generatorbetrieb einer in Form von Wechselspannung durch den Generatorbetrieb des elektrischen Motors generierte Wechselspannung mittels des ersten Wechselrichterschaltkreises gleichgerichtet und diese elektrische Energie zum Gleichspannungs-Zwischenkreis rückgespeist. Es wird die Gleichspannung am Gleichspannungs-Zwischenkreis mittels eines zweiten Wechselrichterschaltkreises in eine Wechselspannung umgewandelt und diese Wechselspannung in das Wechselspannungsnetz rückgespeist. Dabei weisen der erste und der zweite Wechselrichterschaltkreis einen gemeinsam genutzten Schaltkreis, insbesondere zum Ausführen wenigstens für einen Teil ihrer Funktionalitäten, auf. Dabei sind diese Funktionalitäten insbesondere das gesteuerte Betreiben des elektrischen Motors bzw. die Spannungsrückspeisung in das Wechselspannungsnetz.
• Die bereits vorausgehend genannten möglichen Vorteile sowie Ausführungsformen, Weiterbildungen oder Varianten des ersten Aspekts der Erfindung gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße Verfahren des zweiten Aspekts der Erfindung.
• In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden der erste Wechselrichterschaltkreis für den ersten Wechselspannungskanal und der zweite Wechselrichterschaltkreis für einen zweiten Wechselspannungskanal bereitgestellt. Insbesondere kann ein Bereitstellen auch ein Einrichten der bereits vorhandenen Wechselrichterschaltkreise für ihre jeweiligen Funktionalitäten, insbesondere jeweils mittels einer Konfigurationsschaltung, sein.
• Ein dritter Aspekt Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum gesteuerten Betreiben eines elektrischen Motors, insbesondere zum Antrieb des elektrischen Motors und zur Rückspeisung einer von diesem generierten elektrischen Energie in ein Wechselspannungsnetz.
• Diese Vorrichtung weist die folgenden Mittel auf: Ein Mittel zum Umwandeln einer Wechselspannung von dem Wechselspannungsnetz in eine Gleichspannung. Ein Mittel zum Speisen eines Gleichspannungs-Zwischenkreises mit der Gleichspannung. Ein Mittel zum Speisen eines ersten Wechselrichterschaltkreises mit der Gleichspannung vom Gleichspannungs-Zwischenkreis. Ein Mittel zum Umwandeln dieser Gleichspannung in eine steuerbare Wechselspannung und ein Mittel zum Bereitstellen dieser Wechselspannung an einem ersten Wechselspannungskanal für den elektrischen Motor im Motorbetrieb. Ein Mittel zum Gleichrichten einer in Form von Wechselspannung durch einen Generatorbetrieb des elektrischen Motors generierten elektrischen Energie und ein Mittel zum Rückspeisen dieser elektrischen Energie zum Gleichspannungs-Zwischerikreis. Schließlich ein Mittel zum Umwandeln der Gleichspannung am Gleichspannungs-Zwischenkreis in eine Wechselspannung mittels eines zweiten Wechselrichterschaltkreises und ein Mittel zum Rückspeisen dieser Wechselspannung in das Wechselspannungsnetz.
• Dabei weisen der erste und der zweite Wechselrichterschaltkreis einen gemeinsam genutzten Schaltkreis auf.
• Die bereits vorausgehend genannten möglichen Vorteile sowie Ausführungsformen, Weiterbildungen oder Varianten der vorhergehenden Aspekte der Erfindung gelten entsprechend auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung.
• Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft eine Roboteranordnung mit einem elektrischen Motor, welcher insbesondere ein Aktuator für ein Teil der Roboteranordnung oder einen Roboter der Roboteranordnung ist. Dabei weist die Roboteranordnung zum Betreiben dieses Motors ein elektrisches Versorgungssystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder eine Vorrichtung gemäß dem dritten Aspekt Erfindung auf und/oder ist eingerichtet, dazu ein Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt Erfindung auszuführen.
• Die bereits vorausgehend genannten möglichen Vorteile sowie Ausführungsformen, Weiterbildungen oder Varianten der vorhergehenden Aspekte der Erfindung gelten entsprechend auch für die erfindungsgemäße Roboteranordnung.
• Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Gleiche Bauteile der Ausführungsformen werden im Wesentlichen durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet, falls dies nicht anders beschrieben wird oder sich nicht anders aus dem Kontext ergibt. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert,:
• 1: ein elektrisches Steuerungssystem zum gesteuerten Betreiben eines elektrischen Motors nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
• 2: ein Verfahren zum gesteuerten Betreiben eines elektrischen Motors nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
• 3: eine Roboteranordnung mit mehreren elektrischen Motoren und einem elektrischen Steuerungssystem nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
• 1 zeigt ein elektrisches Steuerungssystem 10 zum gesteuerten Betreiben eines elektrischen Motors nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
• In einem Ausführungsbeispiel weist das elektrische Steuerungssystem 10 einen Gleichrichterschaltkreis 100, eine Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit 200 und einen Gleichspannungs-Zwischenkreis 300 auf. Zum Anschluss an ein Wechselspannungsnetz weist das elektrische Steuerungssystem 10 außerdem einen kombinierten Netzanschluss 12 auf.
• Insbesondere kann das Wechselspannungsnetz ein Drehstromnetz sein, welches drei, insbesondere symmetrische, Phasen und folglich eine Wechselspannung L1, eine Wechselspannung L2 und eine Wechselspannung L3, die insbesondere jeweils eine um 120° versetzte Phase haben, aufweist, und kann demgemäß das elektrische Steuerungssystem 10, wie in 1 dargestellt, für drei Phasen ausgebildet sein. Mittels eines Drehstromnetzes lässt sich auf vorteilhafte Weise gleichmäßig elektrische Leistung liefern, was besonders bei Anwendungen mit hoher Leistung - etwa in der Industrie - Effizienz steigern und/oder die Installation- oder Betriebskosten senken kann. In einer Abwandlung kann, nach Wunsch des Fachmanns und/oder abhängig von der jeweiligen Anwendung, in einer Variante insbesondere das Wechselspannungsnetz ein einphasiges Wechselspannungsnetz sein und das elektrische Steuerungssystem demgemäß für eine Phase ausgebildet sein. Ein Vorteil davon kann insbesondere darin liegen, dass ein solches Steuerungssystem an einen im Haushalt üblichen Stromanschluss angeschlossen werden kann, womit sich etwa Anwendungen für Haushaltsgeräte wie eine Heimautomation mittels Robotik realisieren lassen.
• Der Gleichrichterschaltkreis 100 weist die sechs Gleichrichterdioden D01 bis D06 auf. Diese sind paarweise derart geschaltet, dass für die Wechselspannung L1 die Gleichrichterdiode D01 eine positive Halbwelle von der Wechselspannung L1 leitet und bei einer negativen Halbwelle sperrt sowie die Gleichrichterdiode D02 bei einer negativen Halbwelle der Wechselspannung L1 leitet und bei einer positiven Halbwelle sperrt und somit entweder ein oberer oder ein unterer Zweig für eine Gleichspannung UZ versorgt wird. Entsprechendes gilt für die Wechselspannung L2 mit dem Paar an Gleichrichterdioden D03, D04 und für die Wechselspannung L3 mit den Gleichrichterdioden D05, D06. Ein Vorteil des Gleichrichterschaltkreises 100 mit den Gleichrichterdioden D01 bis D06 kann insbesondere darin liegen, dass mittels diesen die hohe Spannung des Drehstromnetzes mit geringen Verlusten und/oder für hohe elektrische Leistungen gleichgerichtet werden kann.
• In einer Abwandlung kann nach Wunsch des Fachmanns der Gleichrichterschaltkreis 100 auch anders, insbesondere mit einer aktiven Gleichrichterschaltung, welche aktive elektronische Komponenten wie Leistungstransistoren aufweist, ausgebildet sein.
• Außerdem weist das elektrische Steuerungssystem 10, insbesondere der Gleichrichterschaltkreis 100 wie in 1 illustriert, eine Netzphasenbestimmungsvorrichtung 110 auf, welche eingerichtet ist die elektrischen Phasen der Wechselspannungen L1, L2 und L3 und basierend darauf ein Phasensignal zu bestimmen. Über die Bestimmung der Netzphasen kann im Fehlerfall die elektrische Steuerungssystem 10 vom Wechselspannungsnetz getrennt werden und/oder ein Fehlermodus aktiviert werden.
• Der Gleichspannungs-Zwischenkreis 300 weist einen Pufferkondensator C31 auf, um mittels Speicherung elektrischer Energie im Pufferkondensator C31 die Gleichspannung UZ zu puffern und zu glätten.
• Die Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit 200 ist im Ausführungsbeispiel für zwei Wechselspannungskanäle, einen ersten Wechselspannungskanal 212 und einen zweiten Wechselspannungskanal 222, ausgebildet und weist entsprechend zwei Wechselrichterschaltkreise, einen ersten Wechselrichterschaltkreis 210 und einen zweiten Wechselrichterschaltkreis 220, sowie einen von den beiden Wechselrichterschaltkreisen 210, 220 gemeinsam genutzten Schaltkreis 202 auf, welche die beiden Wechselrichterschaltkreise insbesondere als gemeinsamen Schaltungsteil aufweisen. Wie in 1 dargestellt, sind die beiden Wechselspannungskanäle 212, 222 jeweils dreiphasig ausgebildet, womit diese dem dreiphasigen Drehstromnetz entsprechen und insbesondere einen Drehstrommotor, etwa eine permanent erregte Synchronmaschine, betreiben können.
• Der gemeinsam genutzte Schaltkreis 202 ist eingerichtet, aus der Gleichspannung UZ wenigstens eine positive sowie eine negative Betriebsspannung, welche eine geringere Spannung als die Gleichspannung UZ haben, zu erzeugen und für die Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit 200 sowie die Wechselrichterschaltkreise 210, 220 und/oder weitere Komponenten der Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit 200 bereitzustellen. Eine Versorgung mit diesen Betriebsspannungen ist der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet. Außerdem ist der gemeinsam genutzte Schaltkreis 202 eingerichtet, den - insbesondere zeitabhängigen - Spannungswert der Gleichspannung UZ zu bestimmen und abhängig von einer oder mehreren vorbestimmten Spannungsschwellwerten ein Spannungskontrollsignal zu berechnen.
• Der erste Wechselrichterschaltkreis 210 weist einen ersten Leistungselektronikschaltkreis 218 sowie eine erste Pulsweitenmodulationseinrichtung 219 auf und ist mittels einer ersten Konfigurationsschaltung 214 für das gesteuerte Betreiben des elektrischen Motors, welcher bei dem in 1 dargestellten dreiphasigen Wechselspannungskanal 212 insbesondere ein Drehstrommotor sein kann, eingerichtet.
• Die erste Konfigurationsschaltung 214 weist ein erstes Konfigurationsmodul 215, eine Anschlussanordnung 216 zum Anschließen des elektrischen Motors an den ersten Wechselspannungskanal - insbesondere ausgebildet als eine Anschlussbuchse mit wenigstens drei elektrischen Anschlüssen -, eine erste Stromsensoreinrichtung 217 sowie die - nur teilweise dargestellten - für die Funktionalitäten des ersten Wechselrichterschaltkreises 210 erforderlichen elektrischen Verbindungen auf. Auch kann die erste Konfigurationsschaltung 214 zumindest teilweise ein Teil des ersten Wechselrichterschaltkreises 210 sein. So kann etwa die Stromsensoreinrichtung 217 räumlich bei dem ersten Leistungselektronikschaltkreis 218 angeordnet sein, um die durch den Wechselspannungskanal 212 fließenden Ströme zu erfassen.
• Zum gesteuerten Betreiben des Elektromotors, insbesondere zum Regeln der ersten Pulsweitenmodulationseinrichtung 219, kann das erste Konfigurationsmodul 215 eingerichtet sein, die durch den Wechselspannungskanal 212 fließenden Ströme mittels der ersten Stromsensoreinrichtung 217 zu erfassen, ein Steuerungssignal für eine Soll-Drehzahl und/oder Soll-Rotationsstellung des elektrischen Motors zu empfangen und basierend darauf ein Steuerungssignal für die Pulsweitenmodulationseinrichtung 219 zu bestimmen.
• Dazu kann das erste Konfigurationsmodul 215 insbesondere eingerichtet sein, zusätzlich ein Kontrollsignal für eine Ist-Drehzahl und/oder Ist-Rotationsstellung des Elektromotors zu empfangen, basierend auf den mittels der ersten Stromsensoreinrichtung 217 erfassten Ströme eine Clarke-Transformation durchzuführen, basierend darauf und auf dem Kontrollsignal eine Park-Transformation durchzuführen und die so erhaltenen Ist-Ströme I_a,soll und I_b,soll je mittels eines PI-Reglers (proportional und integral) mit den Soll-Strömen I_a,ist und I_b,ist, welche dem Kontrollsignal für die Ist-Drehzahl und Ist-Rotationsstellung entsprechen, zu vergleichen, die beiden so erhaltenen Regelungsgrößen mittels einer inversen Park-Transformation in ein Signal zur Raumzeiger-Modulation zu transformieren und damit die erste Pulsweitenmodulationseinrichtung 219 anzusteuern. Dabei ist die erste Pulsweitenmodulationseinrichtung 219 eingerichtet, eine Raumzeiger-Modulation auszuführen und so die Steuerungssignale zur Steuerung des ersten Leistungselektronikschaltkreises 218 für eine Pulsweitenmodulation zu bestimmen.
• Im Ausführungsbeispiel weist der erste Leistungselektronikschaltkreis 218 eine steuerbare, dreiphasige H-Brücke auf. Die dreiphasige H-Brücke ist aus drei Halbbrücken je mit zwei elektrischen Schaltelementen T11 und T12 bzw. T13 und T14 bzw. T15 und T16 und je mit zwei Freilaufdioden D11 und D12 bzw. D13 und D14 bzw. D15 und D16 gebildet. Dabei sind die elektrischen Schaltelemente T11 bis T16 mittels der Pulsweitenmodulation steuerbar. Insbesondere sind die elektrischen Schaltelemente T11 bis T16 Leistungstransistoren.
• Beim Betreiben des Elektromotors wird dieser im Motorbetrieb mit elektrischer Energie von dem elektrischen Steuerungssystem 10 über den ersten Wechselspannungskanal 212 versorgt oder diesem im Generatorbetrieb über den ersten Wechselspannungskanal 212 elektrische Energie entnommen. Ob elektrische Energie zugeführt oder entnommen wird hängt insbesondere davon ab, wie die Phasen und Amplituden der am ersten Wechselspannungskanal 212 bereitgestellten Wechselspannungen relativ zu einer Drehphase des Elektromotors - also insbesondere seiner Drehzahl und Rotationsstellung - liegen.
• Der zweite Wechselrichterschaltkreis 220 weist einen ersten Leistungselektronikschaltkreis 228 sowie eine zweite Pulsweitenmodulationseinrichtung 229 auf und ist mittels einer zweiten Konfigurationsschaltung 224 für das Rückspeisen von elektrischer Energie in das Wechselspannungsnetz, insbesondere das Drehstromnetz, eingerichtet.
• Im Ausführungsbeispiel sind die beiden Wechselrichterschaltkreise 210, 220 bis auf die jeweiligen Konfigurationsschaltungen 214, 224 zumindest im Wesentlichen baugleich.
• Daher weist der zweite Leistungselektronikschaltkreis 228 eine entsprechende steuerbare, dreiphasige H-Brücke auf. Diese dreiphasige H-Brücke ist aus drei Halbbrücken je mit zwei elektrischen Schaltelementen T21 und T22 bzw. T23 und T24 bzw. T25 und T26 und je mit zwei Freilaufdioden D21 und D22 bzw. D23 und D24 bzw. D25 und D26 gebildet. Dabei sind die elektrischen Schaltelemente T21 bis T26 mittels einer Pulsweitenmodulation durch die zweite Pulsweitenmodulationseinrichtung 229 steuerbar. Auch sind die elektrischen Schaltelemente T21 bis T26 insbesondere Leistungstransistoren.
• Zum Rückspeisen von elektrischer Energie in das Wechselspannungsnetz weist die zweite Konfigurationsschaltung 224 ein zweites Konfigurationsmodul 225 auf und stellt elektrische Verbindungen einerseits mit dem kombinierten Netzanschluss 12 für die Wechselspannungen L1, L2, L3 und andererseits mit dem zweiten Wechselspannungskanal 222 her. Das zweite Konfigurationsmodul 225 ist eingerichtet, das Spannungskontrollsignal vom gemeinsam genutzten Schaltkreis 202 und das Phasensignal von der Netzphasenbestimmungsvorrichtung 110 zu empfangen und bei Überschreiten der Gleichspannung UZ über einen vorbestimmten Schwellenwert - insbesondere ab einer Gleichspannung UZ von 100 V, 200V, 300 V oder 400 V - den zweiten Leistungselektronikschaltkreis 228 mittels der zweiten Pulsweitenmodulationseinrichtung 229 zu veranlassen, am zweiten Wechselspannungskanal 222 eine Wechselspannung bereitzustellen, und diese Wechselspannung, insbesondere nach Anpassung der Induktivitäten, über den kombinierten Netzanschluss 12 in das Wechselspannungsnetz zurückzuspeisen. Dabei ist das zweite Konfigurationsmodul 225 eingerichtet, den zweiten Leistungselektronikschaltkreis 228 insbesondere so anzusteuern, dass die Phasen bei dem zweiten Wechselspannungskanal 222 den Phasen des Wechselspannungsnetzes am kombinierten Netzanschluss 12 entsprechen, also insbesondere nach der Anpassung der Induktivitäten die Phasen einander gleichen.
• 2 veranschaulicht mit einem Flussdiagramm ein Verfahren 500 zum gesteuerten Betreiben eines elektrischen Motors nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Dabei kann der elektrische Motor insbesondere mit elektrischer Energie aus einem Wechselspannungsnetz versorgt werden und, wenn der Elektromotor im Generatorbetrieb elektrische Energie generiert, diese generierte elektrische Energie in das Wechselspannungsnetz rückgespeist werden.
• In einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren 500 die folgenden Verfahrensschritte auf.
• Im Verfahrensschritt 510 wird eine Wechselspannung von dem Wechselspannungsnetz in eine Gleichspannung umgewandelt.
• Im Verfahrensschritt 520 wird ein Gleichspannungs-Zwischenkreis mit der Gleichspannung gespeist.
• Im Verfahrensschritt 530 werden ein erster Wechselrichterschaltkreis für einen ersten Wechselspannungskanal und ein zweiter Wechselrichterschaltkreis für einen zweiten Wechselspannungskanal bereitgestellt.
• Im Verfahrensschritt 540 wird der erste Wechselrichterschaltkreis mit der Gleichspannung vom Gleichspannungs-Zwischenkreis gespeist, diese Gleichspannung mittels des ersten Wechselrichterschaltkreises in eine steuerbare Wechselspannung umgewandelt und diese Wechselspannung an dem ersten Wechselspannungskanal für den elektrischen Motor im Motorbetrieb bereitgestellt.
• Im Verfahrensschritt 550 wird mittels des ersten Wechselrichterschaltkreises eine in Form von Wechselspannung durch den Generatorbetrieb des elektrischen Motors generierten elektrischen Energie gleichgerichtet und diese zum Gleichspannungs-Zwischenkreis rückgespeist.
• Im Verfahrensschritt 560 wird mittels des zweiten Wechselrichterschaltkreises die Gleichspannung am Gleichspannungs-Zwischenkreis in eine Wechselspannung umgewandelt und diese Wechselspannung in das Wechselspannungsnetz rückgespeist.
• Dabei nutzen die im Verfahrensschritt 530 bereitgestellten Wechselrichterschaltkreise einen gemeinsam genutzten Schaltkreis und/oder sind zumindest im Wesentlichen, insbesondere bis auf Ihre jeweilige Konfiguration, insbesondere mittels einer jeweiligen Konfigurationsschaltung, baugleich.
• 3 zeigt eine Roboteranordnung 1 mit mehreren elektrischen Motoren 481 bis 485 und einem elektrischen Steuerungssystem 10 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
• In einem Ausführungsbeispiel weist die Roboteranordnung einen Roboter 400 auf. Insbesondere kann dieser in einer Variante des Ausführungsbeispiels ein Palettier-Roboter sein. Der Roboter weist einen Standfuß 410, ein erstes Roboterglied 411, ein zweites Roboterglied 412, ein drittes Roboterglied 413, ein viertes Roboterglied 414 und ein fünftes Roboterglied 415 sowie die Elektromotoren 481 bis 485 auf. Dabei ist das erste Roboterglied 411 relativ zu dem Roboterstandfuß 410 mittels des Elektromotors 481 bewegbar, das zweite Roboterglied 412 relativ zu dem ersten Roboterglied 411 mittels des Elektromotors 482 bewegbar, das dritte Roboterglied 413 relativ zu dem zweiten Roboterglied 412 mittels des Elektromotors 483 bewegbar, das vierte Roboterglied 414 relativ zu dem dritten Roboterglied 413 mittels des Elektromotors 484 bewegbar und mittels des Elektromotors 485 ein erstes und/oder ein zweites Greifelement 451, 452 des fünften Roboterglieds 415 relativ zueinander und/oder relativ zum fünften Roboterglied 415 bewegbar.
• Im Ausführungsbeispiel weist das elektrische Steuerungssystem 10 einen Gleichrichterschaltkreis 100, eine Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit 200, einen Gleichspannungs-Zwischenkreis 300, einen Netzeingang 14 für einen Anschluss an ein Wechselspannungsnetz und einen Netzausgang 16 für einen Anschluss an das gleiche oder ein anderes Wechselspannungsnetz auf.
• Der Gleichrichterschaltkreis 100 ist eingerichtet, die Wechselspannung vom Wechselspannungsnetz am Netzeingang 14 gleichzurichten, und kann insbesondere aus einem Gleichrichterschaltkreis gemäß dem Ausführungsbeispiel zu 1 gebildet sein.
• Der Gleichspannungs-Zwischenkreis 300 weist einen Pufferkondensator C31, einen Ballastwiderstand R31 und einen elektrischen Schalter S31 auf. Dabei wird der Gleichspannungs-Zwischenkreis 300 von dem Gleichrichterschaltkreis 100 mit einer Gleichspannung gespeist und puffert und/oder glättet diese mittels des Pufferkondensators C31 und stellt diese als die Gleichspannung UZ bereit. Zudem kann der Ballastwiderstand R31 zwischen einen oberen und einen unteren Spannungszweig mittels der Schalters S31 geschalten werden, sodass am Widerstand R31 die Gleichspannung UZ anliegt und folglich elektrische Energie mittels des Ballastwiderstands R31 in thermische Energie umgewandelt wird.
• Die Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit 200 ist für sechs Wechselspannungskanäle ausgebildet - also eine 6-Kanal-Wechselrichterbaueinheit - und weist entsprechend sechs Wechselrichterschaltkreise auf, wobei die Wechselrichterschaltkreise je einen Leistungselektronikschaltkreis 218, 228, 238, 248, 258, 268 aufweisen. Der Übersichtlichkeit halber sind die Wechselrichterschaltkreise in 3 nicht bzw. nur Teile davon dargestellt.
• Die Wechselrichterschaltkreise mit den Leistungselektronikschaltkreisen 218, 238, 248, 258 und 268 sind eingerichtet, jeweils einen der Elektromotoren 481 bis 485 zum gesteuerten Betreiben dieser Elektromotoren mit elektrischer Energie zu versorgen oder von diesen Elektromotoren im Generatorbetrieb elektrische Energie zu entnehmen - also entsprechend einem ersten Wechselrichterschaltkreis eingerichtet. In 3 sind jedoch der Übersichtlichkeit halber die entsprechenden Wechselspannungskanäle 212, 232, 242, 252, 262 sowie die elektrischen Verbindungen zu den jeweiligen Elektromotoren nur durch Strichlinien angedeutet bzw. nicht eingezeichnet.
• Üblicherweise werden Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheiten für eine bestimmte Anzahl an Wechselspannungskanälen angeboten. Typischerweise haben derartige Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheiten insbesondere sechs Kanäle sein, wie sie etwa für einen 6-achsigen Roboter benötigt werden. Der Roboter aus 3 weist jedoch nur fünf Achsen und entsprechend fünf Elektromotoren auf, weshalb ein weiterer Kanal unbenutzt bleiben würde. Dieser weitere Kanal, der Wechselspannungskanal 222 von dem Wechselrichterschaltkreis mit dem Leistungselektronikschaltkreis 228, ist im Ausführungsbeispiel eingerichtet, elektrische Energie, welche als Gleichspannung UZ bei dem Gleichspannungs-Zwischenkreis 300 anliegt, in das Wechselspannungsnetz am Netzausgang 16 rückzuspeisen. Auf diese vorteilhafte Weise kann insbesondere elektrische Energie, welche im Generatorbetrieb der Elektromotoren 481 bis 485 generiert wird, in das Wechselspannungsnetz rückgespeist werden und dafür der sonst ungenutzte Wechselspannungskanal 222 verwendet werden.
• Die Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit 200 weist des Weiteren einen integrierten Schaltkreis 204 mit einem gemeinsam genutzten Schaltkreis 202, einer Datenverarbeitungseinrichtung 206 und je Wechselspannungskanal jeweils einer Kanalregelungseinrichtung 208 auf. Insbesondere kann dabei die Datenverarbeitungseinrichtung 206 auch ein Bestandteil des gemeinsam genutzten Schaltkreises 202 sein. Außerdem ist der gemeinsam genutzte Schaltkreis 202 eingerichtet, eine oder mehrere Betriebsspannungen und/oder Taktsignale für die Datenverarbeitungseinrichtung 206 bereitzustellen. Des Weiteren kann der gemeinsam genutzte Schaltkreis 202 insbesondere eine oder mehrere Funktionalitäten des gemeinsam genutzten Schaltkreises gemäß dem Ausführungsbeispiel zu 1 implementieren.
• Zum Betreiben der elektrischen Motoren 481 bis 485 ist die Datenverarbeitungseinrichtung 206 eingerichtet, jeweils in Zusammenwirkung mit einer der Kanalregelungseinrichtung 208 je ein Ansteuerungssignal für die Leistungselektronikschaltkreise 218, 238, 248, 258, 268 zu bestimmen und auszugeben. Dafür ist die Datenverarbeitungseinrichtung 206 eingerichtet, für die Rückspeisung ein entsprechendes Ansteuerungssignal in Zusammenwirkung mit der dem Leistungselektronikschaltkreis 228 zugeordneten Kanalregelungseinrichtung 208 zu bestimmen und auszugeben. Insbesondere können die Leistungselektronikschaltkreise je aus einem Leistungselektronikschaltkreis gemäß dem Ausführungsbeispiel zu 1 gebildet sein und demgemäß durch eine Pulsweitenmodulation gesteuert werden. Insbesondere dazu kann die Datenverarbeitungseinrichtung 206 eingerichtet sein, Kontrollsignale von den Elektromotoren, welche mit deren Ist-Drehzahlen und/oder Ist-Rotationsstellungen korrespondieren, sowie Kontrollsignale von den Wechselspannungskanälen, welche mit den Strömen in den jeweiligen Wechselspannungskanälen korrespondieren, sowie Steuerungssignale bezüglich der Soll-Drehzahlen und/oder Soll-Rotationsstellungen zu empfangen basierend darauf Steuerungssignale für die Pulsweitenmodulation zu bestimmen. Zudem ist die Datenverarbeitungseinrichtung 206 eingerichtet, ein Phasensignal bezüglich der Phasen am Netzausgang 16 zu empfangen und basierend darauf ein Steuerungssignal für die Pulsweitenmodulation für die Rückspeisung in das Wechselspannungsnetz zu bestimmen. Auf diese vorteilhafte Weise können der gemeinsam genutzte Schaltkreis 202 und die Datenverarbeitungseinrichtung 206 gemeinsam von den Wechselrichterschaltkreisen, welche teilweise mittels des gemeinsam genutzten Schaltkreis 202 unter Datenverarbeitungsvorrichtung 206 sowie ihrer Programmierung realisiert sind, genutzt werden, womit sich die Anzahl an elektrischen Komponenten, die Fehleranfälligkeit und/oder der Ressourcenbedarf bei der Herstellung reduzieren lassen. Ein weiterer Vorteil kann insbesondere darin liegen, dass die jeweilige Konfiguration mittels einer Programmierung angepasst werden kann.
• Zur Rückspeisung in das Wechselspannungsnetz am Netzausgang 16 weist das elektrische Steuerungssystem 10 außerdem eine zweite Konfigurationsschaltung 224 mit einem zweiten Konfigurationsmodul 225 und einer Schalteranordnung S26 auf. Das zweite Konfigurationsmodul 225 ist mit dem Wechselspannungskanal 222 und über die Schalteranordnung S26 mit dem Netzausgang 16 elektrisch verbunden bzw. schaltbar verbindbar. Das zweite Konfigurationsmodul 225 weist einen Transformator 226 auf, welcher eingerichtet ist die Spannung auf seiner Primärseite vom Wechselspannungskanal 222 zu einer höheren Spannung auf seiner Sekundärseite, welche mit dem Netzausgang 16 und damit dem Wechselspannungsnetz verbindbar ist, zu transformieren. Dazu kann der Transformator 226 insbesondere ein Windungsverhältnis von 2 zu 3 aufweisen. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich elektrische Energie auch dann in das Wechselspannungsnetz rückspeisen, wenn die erzielbare Spannungsamplitude beim Wechselspannungskanal 222 kleiner als die Spannungsamplitude beim Wechselspannungsnetz ist. Auch kann ein Vorteil des Transformators insbesondere darin liegen, dass der Wechselspannungskanal 222 von dem Wechselspannungsnetz am Netzausgang 16 galvanisch getrennt werden kann. Durch das Hochtransformieren bzw. das Heruntertransformieren in Gegenrichtung mittels des Transformators 226 lässt sich außerdem auf vorteilhafte Weise vermeiden, dass ein Strom bzw. eine Spannung von dem Wechselspannungsnetz durch etwaige Freilaufdioden des zweiten Leistungselektronikschaltkreises 228 zu dem Gleichspannungs-Zwischenkreis 300 eingekoppelt werden. In einer Abwandlung oder zusätzlich lässt sich ein derartiges Einkoppeln auch mittels der Schalteranordnung S26 vermeiden, indem diese den Netzausgang 16 von dem Konfigurationsmodul 225 trennt, wenn - etwa aufgrund zu geringer Gleichspannung UZ - keine Rückspeisung in das Wechselspannungsnetz möglich ist.
• Außerdem ist das zweite Konfigurationsmodul 225 und/oder die Datenverarbeitungseinrichtung 206 eingerichtet, die Sekundärseite des Transformators 226 mit dem Netzausgang 16 mittels der Schalteranordnung S26 elektrisch zu verbinden, wenn am Wechselspannungskanal 222 eine Wechselspannung für die Rückspeisung in das Wechselspannungsnetz bereitgestellt wird, und/oder diese elektrische Verbindung andernfalls zu trennen oder dann zu trennen, wenn ein Fehler vorliegt - insbesondere die Phase bzw. die Phasen des Wechselspannungsnetzes am Netzausgang 16 nicht bestimmt werden können.
• Schließlich ist die Datenverarbeitungseinrichtung 206 eingerichtet, bei Überschreiten der Gleichspannung UZ über einen vorbestimmten Spannungswert bezüglich der Rückspeisung den Wechselrichterschaltkreis für den Wechselspannungskanal 222 so anzusteuern, dass dieser am Wechselspannungskanal 222 eine für die Rückspeisung geeignete Wechselspannung bereitstellt, und bei Überschreiten der Gleichspannung UZ über einen vorbestimmten Spannungswert bezüglich des Ballastwiderstands den elektrischen Schalter S31 so anzusteuern, dass dieser die Spannung UZ an den Ballastwiderstand R31 anlegt. In einer Variante des Ausführungsbeispiels ist der vorbestimmte Spannungswert bezüglich der Rückspeisung kleiner als der vorbestimmte Spannungswert bezüglich des Ballastwiderstands. Insbesondere kann der vorbestimmte Spannungswert bezüglich der Rückspeisung 300 V und der vorbestimmte Spannungswert bezüglich des Ballastwiderstands 350 V sein; insbesondere kann in einer Abwandlung der vorbestimmte Spannungswert bezüglich der Rückspeisung 350 V und der vorbestimmte Spannungswert bezüglich des Ballastwiderstands 380 V sein; insbesondere kann in einer Abwandlung der vorbestimmte Spannungswert bezüglich der Rückspeisung 350 V und der vorbestimmte Spannungswert bezüglich des Ballastwiderstands 400 V sein; insbesondere kann in einer Abwandlung der vorbestimmte Spannungswert bezüglich der Rückspeisung 400 V und der vorbestimmte Spannungswert bezüglich des Ballastwiderstands 420 V sein.
• Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
• Bezugszeichenliste

1

Roboteranordnung

10

Elektrisches Steuerungssystem

12

kombinierter Netzanschluss

14

Netzeingang

16

Netzausgang

100

Gleichrichterschaltkreis

110

Netzphasenbestimmungsvorrichtung

L1, L2, L3

Wechselspannung von einem Wechselspannungsnetz, insbesondere Drehstromnetz

D01 bis D06

Gleichrichterdioden

200

Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit

202

gemeinsam genutzter Schaltkreis

204

integrierter Schaltkreis

206

Datenverarbeitungseinrichtung

208

Kanalregelungseinrichtung

210

erster Wechselrichterschaltkreis

212

erster Wechselspannungskanal

214

erste Konfigurationsschaltung

215

erstes Konfigurationsmodul

216

Anschlussanordnung zum Anschließen des elektrischen Motors an den ersten Wechselspannungskanal

217

erste Stromsensoreinrichtung

218

erster Leistungselektronikschaltkreis

219

erste Pulsweitenmodulationseinrichtung

T11 bis T16

elektrische Schaltelemente des ersten Wechselrichterschaltkreises

D11 bis D16

Freilaufdioden des ersten Wechselrichterschaltkreises

220

zweiter Wechselrichterschaltkreis

222

zweiter Wechselspannungskanal

224

zweite Konfigurationsschaltung

225

zweites Konfigurationsmodul

226

Transformator

228

zweiter Leistungselektronikschaltkreis

229

zweite Pulsweitenmodulationseinrichtung

T21 bis T26

elektrische Schaltelemente des zweiten Wechselrichterschaltkreises

D21 bis D26

Freilaufdioden des ersten Wechselrichterschaltkreises

S26

Schalteranordnung

232

dritter Wechselspannungskanal

238

dritter Leistungselektronikschaltkreis

242

vierter Wechselspannungskanal

248

vierter Leistungselektronikschaltkreis

252

fünfter Wechselspannungskanal

258

fünfter Leistungselektronikschaltkreis

262

sechster Wechselspannungskanal

268

sechster Leistungselektronikschaltkreis

300

Gleichspannungs-Zwischenkreis

C31

Pufferkondensator

R31

Ballastwiderstand

S31

elektrischer Schalter

UZ

Gleichspannung bei dem Gleichspannungs-Zwischenkreis

400

Roboter

410

Roboterstandfuß

411

erstes Roboterglied

412

zweites Roboterglied

413

drittes Roboterglied

414

viertes Roboterglied

415

fünftes Roboterglied

451

erstes Greifelement

452

zweites Greifelement

481 ... 485

elektrische Motoren

500

Verfahren zum gesteuerten Betreiben eines elektrischen Motors

510 ... 560

Verfahrensschritte

Claims (15)

1. Elektrisches Steuerungssystem (10) zum gesteuerten Betreiben eines elektrischen Motors, insbesondere für einen Roboter, aufweisend: einen Gleichrichterschaltkreis (100), der eingerichtet ist, eine von einem Wechselspannungsnetz bereitgestellte Wechselspannung (L1, L2, L3) in eine Gleichspannung umzuwandeln; eine Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit (200), wenigstens aufweisend einen ersten Wechselrichterschaltkreis (210), der einen ersten Wechselspannungskanal (212) bereitstellt, und einen zweiten Wechselrichterschaltkreis (220), der einen zweiten Wechselspannungskanal (222) bereitstellt; und einen Gleichspannungs-Zwischenkreis (300), der eingerichtet ist, mit der Gleichspannung (UZ) des Gleichrichterschaltkreises gespeist zu werden, die Gleichspannung (UZ) mittels Speicherung von elektrischer Energie zu puffern und/oder zu glätten und der Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit (200) bereitzustellen; und wobei: der erste Wechselrichterschaltkreis (210) eingerichtet ist, am ersten Wechselspannungskanal (212) eine steuerbare Wechselspannung zum gesteuerten Antrieb des elektrischen Motors im Motorbetrieb bereitzustellen und im Generatorbetrieb des elektrischen Motors eine dadurch generierte Wechselspannung in eine Gleichspannung umzuwandeln und zum Gleichspannungs-Zwischenkreis (300) rückzuspeisen; der zweite Wechselrichterschaltkreis (220) eingerichtet ist, die Gleichspannung (UZ) am Gleichspannungs-Zwischenkreis (300) in eine Wechselspannung umzuwandeln und diese am zweiten Wechselspannungskanal (222) zur Rückspeisung in das Wechselspannungsnetz bereitzustellen; und der erste und der zweite Wechselrichterschaltkreis (210, 220) einen gemeinsam genutzten Schaltkreis (202) aufweisen.
2. Elektrisches Steuerungssystem (10) gemäß Anspruch 1, wobei: der erste Wechselrichterschaltkreis (210) mittels einer ersten Konfigurationsschaltung (214) für das gesteuerte Betreiben des elektrischen Motors eingerichtet ist und der zweite Wechselrichterschaltkreis (220) mittels einer zweiten Konfigurationsschaltung (224) für die Spannungsrückspeisung in das Wechselspannungsnetz eingerichtet ist; und der erste und der zweite Wechselrichterschaltkreis (210, 220) bis auf die jeweilige Konfigurationsschaltung (214, 224) zumindest im Wesentlichen baugleich sind.
3. Elektrisches Steuerungssystem (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit (200) einen integrierten Schaltkreis (204) aufweist, welcher die Wechselrichterschaltkreise (210, 220) und den gemeinsam genutzten Schaltkreis (202) oder je zumindest einen Teil dieser Schaltkreise aufweist.
4. Elektrisches Steuerungssystem (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei die Mehrkanal-Wechselrichterbaueinheit (200) des Weiteren für wenigstens einen der Wechselspannungskanäle (212, 222) einen Leistungselektronikschaltkreis (218, 228) zum Bereitstellen der Wechselspannung bei diesem Wechselspannungskanal aufweist.
5. Elektrisches Steuerungssystem (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der gemeinsam genutzte Schaltkreis (202) eingerichtet ist, eine Betriebsspannung, eine Referenzspannung, eine Hilfsspannung, einen Betriebsstrom, einen Referenzstrom, einen Hilfsstrom und/oder ein Steuerungssignal oder eine Kombination von wenigsten zweien davon für die Wechselrichterschaltkreise (210, 220) bereitzustellen und/oder ein Kontrollsignal zu empfangen.
6. Elektrisches Steuerungssystem (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der gemeinsam genutzte Schaltkreis (202) eine Datenverarbeitungseinrichtung (206) aufweist, welche eingerichtet ist, ein Kontrollsignal zu empfangen und basierend darauf ein Steuerungssignal für wenigstens einen der Wechselrichterschaltkreise (210, 220) zu bestimmen, mittels welchem dieser Wechselrichterschaltkreis steuerbar ist.
7. Elektrisches Steuerungssystem (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: ein Wechselspannungskanal (212, 222) der Wechselspannungskanäle mehrphasig ausgebildet ist; und einer der Wechselrichterschaltkreise (210, 220), welcher zur Bereitstellung einer Wechselspannung für einen dreiphasigen Wechselspannungskanal eingerichtet ist, eine steuerbare, dreiphasige H-Brücke aufweist.
8. Elektrisches Steuerungssystem (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzahl der am zweiten Wechselspannungskanal (222) mittels des zweiten Wechselrichterschaltkreises (220) bereitgestellten Phasen der Anzahl an Phasen des Wechselspannungsnetzes entspricht.
9. Elektrisches Steuerungssystem (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Konfigurationsschaltung (224) zur Induktivitätsanpassung eine Drosselschaltung oder einen Transformator (226) mit einer Anzahl an Phasen, welche der Anzahl an Phasen des Wechselspannungsnetzes und/oder des zweiten Wechselspannungskanals (222) entspricht, aufweist.
10. Elektrisches Steuerungssystem (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Konfigurationsschaltung (224) eingerichtet ist, die am zweiten Wechselspannungskanal (222) bereitgestellte Wechselspannung in ihrer Amplitude so anzupassen, dass diese in das Wechselspannungsnetz rückspeisbar ist.
11. Elektrisches Steuerungssystem (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welches des Weiteren eine Netzphasenbestimmungsvorrichtung (110) sowie einen Netzeingang (14) zum Anschluss an das Wechselspannungsnetz, einen Netzausgang (16) für die Rückspeisung in das Wechselspannungsnetz oder einen kombinierten Netzanschluss (12) aufweist; wobei: die Netzphasenbestimmungsvorrichtung (110) eingerichtet ist, eine oder mehrere Phasenlagen einer oder mehrerer Phasen des Wechselspannungsnetzes am Netzausgang (16) bzw. am kombinierten Netzanschluss (12) zu bestimmen; und die Mehrkanal-Wechselrichtereinbaueinheit (200) eingerichtet ist, am zweiten Wechselspannungskanal (222) die Wechselspannung so bereitzustellen, dass diese mit passender Phasenlage in das Wechselspannungsnetz rückgespeist werden kann.
12. Elektrisches Steuerungssystem (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welches des Weiteren einen Ballast-Widerstand (R31) aufweist und eingerichtet ist, wenn die Gleichspannung (UZ) einen bezüglich der Rückspeisung definierten Spannungsschwellwert erreicht oder überschreitet, den zweiten Wechselrichterschaltkreis (220) so zu steuern, dass elektrische Energie von dem Gleichspannungs-Zwischenkreis (300) in das Wechselspannungsnetz rückgespeist wird, und/oder, wenn die Gleichspannung (UZ) einen bezüglich des Ballastwiderstands definierten Spannungsschwellwert erreicht oder überschreitet, den Ballastwiderstand (R31) so mit dem Gleichspannungs-Zwischenkreis (300) zu verbinden, dass elektrische Energie von dem Gleichspannungs-Zwischenkreis (300) mittels des Ballastwiderstands (R31) in thermische Energie umgewandelt wird.
13. Verfahren (500) zum gesteuerten Betreiben eines elektrischen Motors, insbesondere zum Antrieb des elektrischen Motors und zur Rückspeisung einer von diesem generierten elektrischen Energie in ein Wechselspannungsnetz, aufweisend: - (510) Umwandeln einer Wechselspannung von dem Wechselspannungsnetz in eine Gleichspannung (UZ); - (520) Speisen eines Gleichspannungs-Zwischenkreises (300) mit der Gleichspannung; - (540) Speisen eines ersten Wechselrichterschaltkreises (210) mit der Gleichspannung (UZ) vom Gleichspannungs-Zwischenkreis (300), Umwandeln dieser Gleichspannung in eine steuerbare Wechselspannung und Bereitstellen dieser Wechselspannung an einem ersten Wechselspannungskanal (212) für den elektrischen Motor im Motorbetrieb; - (550) Mittels des ersten Wechselrichterschaltkreises (210) Gleichrichten einer in Form von Wechselspannung durch einen Generatorbetrieb des elektrischen Motors generierten elektrischen Energie und Rückspeisen dieser elektrischen Energie zum Gleichspannungs-Zwischenkreis (300); und - (560) Mittels eines zweiten Wechselrichterschaltkreises (220) Umwandeln der Gleichspannung am Gleichspannungs-Zwischenkreis (300) in eine Wechselspannung und Rückspeisen dieser Wechselspannung in das Wechselspannungsnetz; - und wobei der erste und der zweite Wechselrichterschaltkreis (210, 220) einen gemeinsam genutzten Schaltkreis (202) aufweisen.
14. Vorrichtung (10) zum gesteuerten Betreiben eines elektrischen Motors, insbesondere zum Antrieb des elektrischen Motors und zur Rückspeisung einer von diesem generierten elektrischen Energie in ein Wechselspannungsnetz, aufweisend: - Mittel (100) zum Umwandeln einer Wechselspannung von dem Wechselspannungsnetz in eine Gleichspannung (UZ); - Mittel zum Speisen eines Gleichspannungs-Zwischenkreises (300) mit der Gleichspannung; - Mittel zum Speisen eines ersten Wechselrichterschaltkreises (210) mit der Gleichspannung (UZ) vom Gleichspannungs-Zwischenkreis (300), Mittel (210, 218) zum Umwandeln dieser Gleichspannung in eine steuerbare Wechselspannung und Mittel zum Bereitstellen dieser Wechselspannung an einem ersten Wechselspannungskanal (212) für den elektrischen Motor im Motorbetrieb; - Mittel (210) zum Gleichrichten einer in Form von Wechselspannung durch einen Generatorbetrieb des elektrischen Motors generierten elektrischen Energie und Mittel (210) zum Rückspeisen dieser elektrischen Energie zum Gleichspannungs-Zwischenkreis (300); und - Mittel (220) zum Umwandeln der Gleichspannung am Gleichspannungs-Zwischenkreis (300) in eine Wechselspannung mittels eines zweiten Wechselrichterschaltkreises (220) und Mittel (224) zum Rückspeisen dieser Wechselspannung in das Wechselspannungsnetz; - wobei der erste und der zweite Wechselrichterschaltkreis (210, 220) einen gemeinsam genutzten Schaltkreis (202) aufweisen.
15. Roboteranordnung (1) mit einem elektrischen Motor (481, 482, 483, 484, 485), welche ein elektrisches Versorgungsystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Betreiben dieses Motors oder die Vorrichtung gemäß Anspruch 14 aufweist, und/oder welche eingerichtet ist, zum Betreiben dieses Motors das Verfahren (500) gemäß Anspruch 14 auszuführen.

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