DE20023570U1

DE20023570U1 - Gargerät mit Spannungs-, Phasen- und/oder Frequenzumwandler

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Publication number: DE20023570U1
Application number: DE20023570U
Authority: DE
Original assignee: Rational AG
Current assignee: Rational AG
Priority date: 2000-07-05
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2010-07-06

Abstract

Gargerät mit einem Garraum, einer Motoreinheit zum Antreiben eines Gebläses zwecks Zirkulation von Garraumatmosphäre in dem Garraum, einer Steuer- und/oder Regeleinheit in Wirkverbindung mit der Motoreinheit und einem Spannungs-, Phasen- und/oder Frequenzumformer, wobei der Spannungs-, Phasen- und/oder Frequenzumformer einen Netzanschluß (11, 11', 11") für Eingangswechselspannungssignale L1, zumindest einen Anschluß (19, 20, 21, 21', 21", 22, 22') zur Steuer- und/oder Regeleinheit (13) und einen Ausgangsanschluß (12, 12', 12") zur Übertragung dreiphasiger Wechselspannungssignale U, V, W mit einstellbarer Amplitude, Frequenz und/oder Phase an die Motoreinheit (17) aufweist, der Spannungs-, Phasen- und/oder Frequenzumformer einen Gleichrichterkreis (14), einen Zwischenkreis (15) und einen Wechselrichterkreis (16) umfaßt, und die Eingangswechselspannung der Eingangswechselspannungssignale L1 vom Netzanschluß (11, 11', 11") im Gleichrichterkreis (14) gleichrichtbar, die gleichgerichtete Spannung vom Gleichrichterkreis (14) im Zwischenkreis (15) glättbar und die geglättete Spannung vom Zwischenkreis (15) im Wechselrichterkreis (16) in die dreiphasigen Wechselspannungssignale U, V, W umwandelbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gargerät mit einem Garraum, einer Motoreinheit zum Antreiben eines Gebläses zwecks Zirkulation von Garraumatmosphäre in dem Garraum und einer Steuer- und/oder Regeleinheit in Wirkverbindung mit der Motoreinheit.
Bei herkömmlichen Gargeräten unterscheidet man zwischen Ausführungsformen für unterschiedliche Netzversorgungen. Mit anderen Worten, jedes Gargerät muß an den am jeweiligen Aufstellungsort vorhandenen Netzanschluß angepaßt sein, so daß nicht nur unterschiedliche Geräteausführungen für unterschiedliche Länder notwendig sind, sondern gleichzeitig eine korrekte Betriebsweise bei Netzschwankungen nicht gewährleistet werden kann.
Beispielsweise aus der EP 0 585 703 A2 ist ein frequenzumformergesteuerter Elektromotor bekannt. Dabei wird der Einsatz eines Frequenzumformers beschrieben, der einen Gleichrichterkreis, einen Zwischenkreis, einen Wechselkreis sowie einen Steuer- und Regelkreis aufweist und dessen Funktionsweise unabhängig davon ist, ob als Netz ein einphasiges oder aber ein dreiphasiges, also ein Drehstromnetz zur Verfügung steht, da lediglich der Gleichrichterkreis entsprechend anzupassen bzw. auszulegen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das gattungsgemäße Gargerät derart weiterzuentwickeln, daß die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden, insbesondere ein universeller Einsatz, im wesentlichen unabhängig vom jeweiligen Netzanschluß möglich wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Spannungs-, Phasen- und/oder Frequenzumformer, der einen Netzanschluß für Eingangswechselspannungssignale L1, zumindest einen Anschluß zur Steuer- und/oder Regeleinheit und einen Ausgangsanschluß zur Übertragung dreiphasiger Wechselspannungssignale U, V, W mit einstellbarer Amplitude, Frequenz und/oder Phase an die Motoreinheit aufweist.
Dabei kann vorgesehen sein, daß der Spannungs-, Phasen- und/oder Frequenzumformer einen Gleichrichterkreis, einen Zwischenkreis und einen Wechselrichterkreis umfaßt, wobei die Eingangswechselspannungssignale L1 vom Netzanschluß im Gleichrichterkreis gleichrichtbar, die gleichgerichtete Spannung vom Gleichrichterkreis im Zwischenkreis glättbar und die geglättete Spannung vom Zwischenkreis im Wechselrichterkreis in die dreiphasigen Wechselspannungssignale U, V, W umwandelbar ist.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist dabei dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerund/oder Regeleinheit mit dem Gleichrichterkreis über zumindest einen Spannungs- und/oder Stromgrößenanschluß und/oder einen Korrekturanschluß zur Reduzierung einer Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom und/oder mit dem Wechselrichterkreis über zumindest einen Dreiphasensteuerungsanschluß zur Einstellung der drei Phasen der dreiphasigen Wechselspannungssignale U, V, W, mit vorzugsweise minierten Oberwellen, verbunden ist.
Ferner sind Weiterentwicklungen der Erfindung bevorzugt, die gekennzeichnet sind durch eine Störungssensorik, insbesondere für eine Kurzschlußüberwachung und/oder Temperaturüberwachung, in Wirkverbindung mit dem Wechselrichterkreis und der Steuer- und/oder Regeleinheit über zumindest einen Störungssensorikanschluß.
Auch kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß der Zwischenkreis einen Kondensator umfaßt.
Weiterhin kann gemäß der Erfindung vorgesehen sein, daß der Wechselrichterkreis einen Pulswechselrichter umfaßt.
Mit der Erfindung wird ebenso vorgeschlagen, daß die Einstellung des Spannungs-, Phasenund/oder Frequenzumformers über die Steuer- und/oder Regeleinheit instantan oder zumindest selektiv zeitverzögert abläuft.
Erfindungsgemäß wird ebenso vorgeschlagen, daß über die Steuer- und/oder Regeleinheit und die Motoreinheit die Drehzahl, die Beschleunigungsrampe und/oder die Bremsrampe des Gebläses, vorzugsweise stufenlos, einstellbar und/oder modulierbar ist.
Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Motoreinheit einen Drehstrom-Asynchronmotor oder -Synchronmotor umfaßt.
Schließlich wird erfindungsgemäß auch vorgeschlagen, daß die Motoreinheit eine über die Steuer- und/oder Regeleinheit einstellbare und/oder modulierbare Motorbremse umfaßt.
Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, bei einem herkömmlichen Gargerät beispielsweise einen Spannungsumformer in Wirkverbindung mit einer Steuer- und Regeleinheit zum Ansteuern einer Motoreinheit für ein Gebläse zur Zirkulation von Garraumatmosphäre in einem Garraum einzusetzen, also Leistungselektronik, bestehend aus moderner Stromrichtertechnik und digitaler Signalverarbeitung, auszunutzen, um auf den weltweit vorhandenen elektrischen Netzen ein für Gargeräte optimiertes Strom- und Spannungsystem zu erzeugen. Dabei sollen erfindungsgemäß über die Steuer- und Regeleinheit die mechanischen und dynamischen Anforderungen auf die Motoreinheit optimal umgesetzt werden. Weiterhin können erfindungsgemäß insbesondere folgende Vorteile erzielt werden:
Unabhängig von dem jeweiligen Netz, also der Eingangsspannung eines Gargerätes, ist ein einziger Gargerätetyp einsetzbar. Dabei ist die Frequenz, die Phase und/oder die Amplitude der an die Motoreinheit anlegbaren Versorgungssignale unabhängig von der Frequenz sowie der Amplitude der zeitlich konstanten aber international variablen Netzspannung einstellbar. Auch werden Spannungsschwankungen von beispiellweise +10 %/–15% einer einphasigen Netzspannung kompensiert. Es können Netzeingangsspannungen mit Phase-Null, Phase-Phase oder dreiphasig eingespeist werden.
Die Volumenleistung des Gargerätes läßt sich erhöhen. Der Wirkungsgrad des Gargeräts läßt sich ferner erhöhen durch Reduktion von Oberwellen.
Die Drehzahl des Gebläses kann stufenlos, beispielsweise von 1 bis 100 Hertz, eingestellt werden. Die Gebläsedrehzahl kann zur Steigerung der Effizienz der Wärmeübetragung und Vergleichmäßigung derselben über die Steuer- und/oder Regeleinheit moduliert werden.
Die Hochlaufphase eines Gebläses kann durch Vergrößerung der Steigung der Beschleunigungsrampe verkürzt werden, wodurch eine bessere Wärmeübertragung auf ein Gargut im Garraum möglich ist.
Über den Einsatz einer Motorbremse lassen sich Garphasen innerhalb kürzester Zeit, insbesondere innerhalb von 4 Sekunden, programmiert stoppen, wodurch ein Dampfaustritt aus einem Gargerät sowie eine Totzeit bei Richtungswechsel reduziert wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung im Einzelnen erläutert wird. Die aus einer einzigen Figur bestehende Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild einer Motorsteuerung für ein erfindungsgemäßes Gargerät.
Ein in der Figur nicht dargestelltes, erfindungsgemäßes Gargerät umfaßt eine Motorsteuerung, die an ihrer Eingangsseite einerseits Steuersignale D0, D1, D2 sowie andererseits Netzwechselspannungssignale, beispielsweise einphasige Netzwechselspannungssignale L1, zusätzlich zu einem Nullsignal N empfängt, einen Erdanschluß PE aufweist und an ihrer Ausgangsseite dreiphasige Wechselspannungssignale U, V, W ausgibt. Zu diesem Zweck umfaßt die Motorsteuerung einen Signaleingangsanschluß 10, 10`, 10", 10"", einen Netzanschluß 11, 11`, 11" sowie einen Ausgangsanschluß 12, 12`, 12". Der Signaleingangsanschluß 10,10`, 10", 10"" ist dabei Bestandteil einer Steuer- und Regeleinheit 13, während der Netzanschluß 11, 11`, 11" sowie der Ausgangsanschluß 12, 12`, 12" Bestandteil eines Spannungsumformers sind, der seinerseits einen Gleichrichterkreis 14, mit dem Netzanschluß 11, 11`, 11", einen Zwischenkreis 15 und einen Wechselrichterkreis 16 mit dem Ausgangsanschluß 12, 12`, 12" für die dreiphasigen Wechselspannungssignale U, V, W, die an einen Asynchronmotor 17 des Gargerätes anlegbar sind, der auch mit der Erde 18 verbunden ist, aufweist. Die einphasigen Netzwechselspannungssignale L1 werden im Gleichrichterkreis 14 gleichgerichtet, im Zwischenkreis 15 geglättet und im Wechselrichterkreis 16 in die dreiphasigen Wechselspan nungssignale U, V, W umgewandelt, um an den Asynchronmotor 17 in Abhängigkeit von den Steuersignalen D0, D1, D2 abgegeben zu werden.
Die Steuer- und Regeleinheit 13 steht in Wechselwirkung mit dem Gleichrichterkreis 14 über einen Korrekturanschluß 19 und einem Spannungs- und Stromgrößenschluß 20. Über den Anschluß 20 gelangen dabei im Gleichrichterkreis 14 erfaßte Spannungs- und Stromgrößen zur Steuer- und Regeleinheit 13, die in Abhängigkeit von denselben den Gleichrichterkreis 14 über den Korrekturanschluß 19 derart regelt, daß keine Phasenverschiebung zwischen der Spannung und dem Strom auf der Netzanschlußseite des Spannungsumformers auftritt.
Zwischen dem Wechselrichterkreist 16 und der Steuer- und Regeleinheit 13 besteht eine Wechselwirkung über einen Dreiphasensteueranschluß 21, 21`, 21" und einen Störungssensorikanschluß 22, 22`, so daß von der Steuer- und Regeleinheit 13 die drei Phasen der dreiphasigen Wechselspannungssignale U, V , W einstellbar sind, insbesondere durch Einstellung der Frequenz sowie der Amplitude der dreiphasigen Wechselspannungssignale U, V, W, mit oder ohne Zeitverzögerung, und eventuell auftretenden Störungen, insbesondere erfaßt über eine Kurzschlußüberwachung und/oder Temperaturüberwachung, entgegengewirkt werden kann.
Die Steuer- und Regeleinheit 13 sorgt insgesamt auch dafür, daß eine Stromaufnahme aus den einphasigen Netzwechselspannungssignalen L1 unter gleichzeitiger Minimierung von Oberwellen in dem Spannungsumformer erfolgt.
Der Gleichrichterkreis 14 kann an die tatsächliche Netzwechselspannung angepaßt werden über die Steuer- und Regeleinheit 13 beispielsweise zur Kompensation von Spannungsschwankungen im Netzanschluß.
Mit der mit Bezug auf die Figur beschriebenen, erfindungsgemäßen Motorsteuerung werden Gargeräte erstmals universell einsetzbar, bei gleichzeitig erhöhter Leistungsfähigkeit, größere Effizienz, höherer Umweltverträglichkeit sowie verbesserter Gargutqualität.
Die in der voranstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie in der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

D0,D1,D2: Steuersignale
L1: Einphasige Netzwechselspannungssignale
N: Nullsignal
PE: Erdanschluß
U,V,W: Dreiphasige Wechselspannungssignale
10,10`,10",10"`: Signaleingangsanschluß
11,11`,11": Netzanschluß
12,12`,12": Ausgangsanschluß
13: Steuer- und Regeleinheit
14: Gleichrichterkreis
15: Zwischenkreis
16: Wechselrichterkreis
17: Asynchronmotor
18: Erde
19: Korrekturanschluß
20: Spannung- und Stromgrößenanschluß
21,21`,21": Dreiphasensteuerungsanschluß
22,22`: Störungssensorikanschluß

Claims

Gargerät mit einem Garraum, einer Motoreinheit zum Antreiben eines Gebläses zwecks Zirkulation von Garraumatmosphäre in dem Garraum, einer Steuer- und/oder Regeleinheit in Wirkverbindung mit der Motoreinheit und einem Spannungs-, Phasen- und/oder Frequenzumformer, wobei der Spannungs-, Phasen- und/oder Frequenzumformer einen Netzanschluß (11, 11', 11") für Eingangswechselspannungssignale L1, zumindest einen Anschluß (19, 20, 21, 21', 21", 22, 22') zur Steuer- und/oder Regeleinheit (13) und einen Ausgangsanschluß (12, 12', 12") zur Übertragung dreiphasiger Wechselspannungssignale U, V, W mit einstellbarer Amplitude, Frequenz und/oder Phase an die Motoreinheit (17) aufweist, der Spannungs-, Phasen- und/oder Frequenzumformer einen Gleichrichterkreis (14), einen Zwischenkreis (15) und einen Wechselrichterkreis (16) umfaßt, und die Eingangswechselspannung der Eingangswechselspannungssignale L1 vom Netzanschluß (11, 11', 11") im Gleichrichterkreis (14) gleichrichtbar, die gleichgerichtete Spannung vom Gleichrichterkreis (14) im Zwischenkreis (15) glättbar und die geglättete Spannung vom Zwischenkreis (15) im Wechselrichterkreis (16) in die dreiphasigen Wechselspannungssignale U, V, W umwandelbar ist.
Gargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und/oder Regeleinheit (13) mit dem Gleichrichterkreis (14) über zumindest einen Spannungs- und/oder Stromgrößenanschluß (20) und/oder einen Korrekturanschluß (19) zur Reduzierung einer Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom und/oder mit dem Wechselrichterkreis (16) über zumindest einen Dreiphasensteuerungsanschluß (21, 21', 21") zur Einstellung der drei Phasen der dreiphasigen Wechselspannungssignale U, V, W, mit vorzugsweise minimierten Oberwellen, verbunden ist.
Gargerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Störungssensorik, insbesondere für eine Kurzschlußüberwachung und/oder Temperaturüberwachung, in Wirkverbindung mit dem Wechselrichterkreis (16) und der Steuerund/oder Regeleinheit (13) über zumindest einen Störungssensorikanschluß (22, 22').
Gargerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkreis (15) einen Kondensator umfaßt.
Gargerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichterkreis (16) einen Pulswechselrichter umfaßt.
Gargerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Spannungs-, Phasen- und/oder Frequenzumformers über die Steuerund/oder Regeleinheit (13) instantan oder zumindest selektiv zeitverzögert abläuft.
Gargerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über die Steuer- und/oder Regeleinheit (13) und die Motoreinheit (17) die Drehzahl, die Beschleunigungsrampe und/oder die Bremsrampe des Gebläses, vorzugsweise stufenlos, einstellbar und/oder modulierbar ist.
Gargerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoreinheit einen Drehstrom-Asynchronmotor (17) oder -Synchronmotor umfaßt.
Gargerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoreinheit (17) eine über die Steuer- und/oder Regeleinheit (13) einstellbare und/oder modulierbare Motorbremse umfaßt.