专利名称：系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种系统和方法。
背景技术：
从JP 2002067747中已知一种用于非接触能量传输的系统，在该系统 中由不同的馈电装置给多个线路段同步馈电。在此，时钟信号亦即定时选 通信号从主线5^R传递给从线路段，其中光被应用。其中缺点是，必须特 别是以昂贵的方式用电流传感器确定电流的相位。
发明内容
因此本发明的目的在于，改进这种系统，其中应当能够尽可能简单而 经济地实现同步。
根据本发明，上述目的由按照在权利要求1中给出的特征所述的系统 和按照在权利要求15中给出的特征所述的方法来实现。
本发明在系统方面的重要特征是，该系统包含线,，其中每个线路 段包含一供电线路，可由配设给各自线路段的馈电装置向该供电线路中馈 入中频电流，其中每个馈电装置包含一驱动电路，驱动电路中的第一个特 别是主驱动电膝把用于使另外的馈电装置同步的时钟信号传递给这些另外 的馈电装置特别是从属馈电装置。
在此优点是，可以使线路段的电流同步而不必检测电流值并且不必确 定电流的相位。因此，在本发明中足以在(电力)变频器/逆变器的数字部 分/部件中实现同步并利用回转器的有利特性一一即在输入电压和输出电 流之间的相移与负荷的无关性。
可替代地，按照权利要求2的本发明的系统包含至少一个线路段，其 中该线路段包含一供电线路，可由至少两个馈电装置向该供电线路中馈入 中频电流，其中每个馈电装置包含一驱动电路，其中驱动电路中的第一个 特别是主驱动电路把用于使另外的馈电装置同步的时钟信号传递给这些另 外的馈电装置特别是从属馈电装置。
在此优点是，馈电装置可并联连接而不相互干扰。
在一种优选的设计方案中，驱动电路设计成数字系统。在此优点是， 通过使馈电装置的数字部分同步，可以实现馈电装置输出电流的同步。因 此，例如变频器特别是电压型中间电路(级间耦合电路)变频器的输出级 的电子控制装置可以同步运行。
在一种优选的设计方案中，所述同步仅基于存在于馈电装置数字部分
中的信息。在此优点是，可以如此^:计后面的电子部件，即尽管电路^^支术 复杂但可使输出电流同步。
在一种优选的设计方案中，馈电装置包含可脉宽调制运行的中频电压 源，该电压源的输出电压可净皮供给到电压-电流转换器特别是回转器，该电 压-电流转换器的输出电流可馈入供电线路中。在此优点是，可应用变频器 以实现中频电压源。因此，通过电压源纯粹地转变为具有无源元件的电流 源可实现电流源。因为所述同步在变频器的数字部分中进行，所以不必为 了同步的目的而使用电流检测。因此实现了特别简单而经济的同步。
在一种优选的设计方案中，电压-电流转换器和/或供电线路的电感被 调谐成与所配设的电容基本上在中频谐振。在此优点是，相移恒定并且与 所连接的负载无关。
在一种优选设计方案中，负载可由供电线路感应供电，特别是负载包 含次级线圏，该次级线圏可以与设计成初级导线的供电线路感应耦合，特 别是其中次级线圏如此串联或并联连接一电容，使得谐振频率基本上等于 中频。在此优点是，可以非接触地给负载供电。
在一种优选设计方案中，设置有用于产生输出级的脉宽调制控制信号 的驱动电路。在此优点是，仅需对已知的变频器略作^"改。
在一种优选i殳计方案中，每个另外的馈电装置的驱动电路包含用于改 变脉宽调制周期的装置，其中周期持续时间根据第一馈电装置的时钟信号 与脉宽调制信号的相位偏差而改变。在此优点是可以简单而经济地实现同 步。
在一种优选i殳计方案中，每周期的脉宽调制周期的变化量在数量上低 于一值，特别是用于限制时钟信号频率的频率偏差。在此优点是，频率不 阶跃地改变，因此避免了大的频率偏差。
在一种优选设计方案中，另外的馈电装置的振荡器电路的输出频率根 据第一馈电装置的时钟信号与脉宽调制信号的相位偏差而改变，特别是用 以改变用于另外的馈电装置的微控制器的基本时钟频率。在此优点是，可 以简单而经济地实现同步。
在一种优选^:计方案中，根据第一馈电装置的时钟信号与脉宽调制信 号的相位偏差而改变计数器内容的时间历程的周期持续时间。在此优点是， 可以简单而经济地实现同步。
在一种优选i殳计方案中，时钟信号经由总线系统特别是现场总线系统 和/或以太网传递。在此优点是，可以使用已知的总线系统。
在一种优选^:计方案中，借助于总线系统除时钟信号外还可以传输其 它数据.对此优点是，可以传输另外的安全数据或控制数据。
一种用于运行系统的方法的重要特征是，第一馈电装置向另外的馈电 装置传递时钟信号，其中时钟信号在第一馈电装置中如此产生，即该时钟 信号与输出级、特别是包含电子大功率半导体的用于产生输出电压的输出 级的控制信号同步。对此优点是，可在数字部分中实现同步。
在一种优选i更计方案中，时钟信号和控制信号转接时刻由同 一个数字 式时间确定装置特别是计数器导出。在此优点是，能够以筒单而经济的软 件进行实施。
在一种优选设计方案中，另外的馈电装置如此产生脉宽调制的控制信 号，使得实现控制信号、特别是脉宽调制信号与时钟信号的同步。在此优 点是，控制信号、例如PWM控制信号可在没有特别的附加费用的情况下
同步实现。
在一种优选设计方案中，使用调节器来实现同步。特别是向该调节器 输入相位差。在此优点是，从作为调节偏差的相位差中可改变时钟、比如 振荡器电路或计时器的周期持续时间并因而可实现同步。该时钟可以用软 件和/或硬件实现。
在一种优选^:计方案中，由调节器的输出影响脉宽调制周期持续时间， 亦即PWM周期持续时间，以便实现同步。
在一种优选设计方案中，各自的相位差由相应的脉宽调制信号的相位 和时钟信号的相位确定。在此优点是，为了确定相位例如可以考虑信号的 脉冲边沿和/或考虑与特征值相比较，并因此可以简单但非常精确地确定相 位差。
在一种优选设计方案中，频率改变或周期持续时间改变通过调节器仅 以一受限制的最大速率进行。在此优点是，从属装置的频率基本保持不变。 细微的频率失调仅仅无关紧要地改变频率，但足以匹配相位和频率。
其它优点由从属权利要求中得出。
具体实施例方式
现根据附图详细阐述本发明
在
图1中示意性示出了根据本发明的系统。在此可感应供电的负载6 可沿着初级导线移动。此外示出了第一线路段5，其初级导线7可通过电 压-电流转换器4由电压型中间电路变频器3供电。电压型中间电路变频器 3可设置为特别是输出频率在1和100kHz之间的中频电压源。
电压型中间电路变频器3包含一由电网供电的整流器，在该整流器后 面连接一电容器，亦即中间电路电容器，从该电容器可为输出级特别是变 流器供电。
该变流器为这里设计成所谓的回转器的电压-电流转换器4馈电。在此 重要的是，变频器3的电压源特性在电压-电流转换器4的输出端上转变为 电流源特性。在电压-电流转换器4上，其输出交流电流的幅值与其输入交
流电压的幅值成正比，而与负栽无关。
因此，在第一线路段5的初级导线中可馈入电流，其中为了使初级导 线的电感和电容器的谐振频率匹配于中频，所述电容器设置在线路段5中。
第二线路度15也包含一初级导线17，该初级导线同样可经由电压-电 流转换器14由变频器13供电，该变频器可由电网特别是三相电流供电网 供电。
为了使负载6在从第一线路段5过渡到第二线落度15时可被连续供 电，初级导线(7， 17)的电流必须彼此同步，也就是在频率和相位上尽可 能精确地一致。
由此在本发明中重要的是，这样实现同步，即，使第一变频器3的驱 动电路1与另一变频器13的驱动电路11，必要时以及其它变频器的其它 驱动电路ll同步。
为此设置一用于传递时钟信号的线路2。该时钟信号由第一驱动电路1 产生并传递给所有的其它驱动电路11。
在才艮据本发明的其它实施例中，所述传递可借助于总线系统来实现， 该总线系统例如可i殳计成现场总线，如CAN总线、Profibus总线或Interbus 总线。
在图1中如此设计其它驱动电路，即，使变频器(3， 13)的输出电压 同步运行，因此使在初级导线中属于各自的线路段的电流也同步。
如此设计电压电流转换器，使得输入电压到输出电流的相移亦即相对 相位恒定并且与负荷亦即负载无关。
在图2中详细示出了用于建立同步的装置。在此来自于驱动电路l的 时钟信号同步于变频器3的输出电压Up
在图2中，关于相位的所属信息以cpm(t)表示并且作为额定值与实际 值、亦即变频器13的输出电压U2的相位cpu2(t)进行比较。调节偏差』cp被 输入调节器Rcp(s)，该调节器产生中频输出电压U2的频率fU2(t)。相位9m(t)
通过对该频率fk(t)的积分得出。
通过在图2中描述的、变频器13的调节结构也^f吏变频器(3， 13)的
输出电压的相位同步。因此不仅输出电压的频率同步而且输出电压的相位 也同步。由此也得出初级导线的电流是同步的。
电压-电流转换器(4， 14)被调谐到中频。特别是在转换器设计成回 转器或等效电路形式的情况下，如此确定电感和电容的参数，使得该回转 器或等效电路形式的谐振频率与该中频一致或至少基本上一致。
在根据本发明的其它实施例中，除时钟信号外，经由线路2特别是总 线系统也可以传输另外的数据。
在根据本发明的其它实施例中，可以使用P调节器、P1调节器或PID 调节器作为调节器。其它已知的调节器也是优选的。
在图3a至3d中示出了根据本发明的另一个实施例。在此，该实施形 式是时间离散的。驱动电路包含一振荡器，该振荡器产生如在图3a中示出 的基本时钟信号。所述基本时钟信号的产生例如借助于一包含石英的振荡 器电路来实现。由此产生在图3b中图解示出的计数器内容，其借助于比较 器与四个预定值进行比较。从四个比较结果中确定了输出级的转接时刻并
因此产生在图3c中示出的输出电压Up通过另外与其它值的比较，产生 按照图3d的时钟信号，因此该时钟信号与按照图3b的计数器内容的时间 历程同步并且也具有相同的相位。
变频器13同样具有一振荡器电路，给计数器提供时钟脉冲并因此又产 生计数器内容的时间历程。根据时钟倌号相对于计数器内容的时间历程的 相位，延长或缩短后面的周期持续时间。
为此在跟随时钟信号边沿的周期中，使周期持续时间或计数器的溢出 值延长或缩短1。通过这种方式使从属变频器的相位以受限制的变化速度 跟随变频器3亦即主变频器的输出电压的相位。
在根据本发明的其它实施例中，振荡器电路设计成VCO电路。这就 是说，振荡器电路频率可根据待施加的信号电压而失谐。因此仅须如此设 计变频器13,使得调节器从时钟信号与变频器13的电压历程的相位比较 中产生一信号电压，该信号电压改变VCO的频率。在此有利的是，软件 和/或硬件基本上不必改变并且可以设置一较精细的分级。
在才艮据本发明的其它实施例中，应用馈电装置的同步，以便电压-电流 转换器的输出端并联在一起来仅为 一个共同的线路段馈电。
附图标记列表
1驱动电路
2用于传递时钟信号的线路
3电压型中间电路变频器
4电压-电流转换器
5第一线路段
6可感应供电的负载
7初级导线
11驱动电路
13电压型中间电路变频器
14电压-电流转换器
15第一线路段
16可感应供电的负载
17初级导线
权利要求
1. 一种包含线路段的系统，其中每个线路段包含供电线路，可由配设给各自线路段的馈电装置向该供电线路中馈入中频电流，其特征在于，每个馈电装置包含驱动电路，其中驱动电路中的第一个，特别是主驱动电路把用于使另外的馈电装置同步的时钟信号传递给所述另外的馈电装置，特别是从属馈电装置。
2. —种包含至少一个线路段的系统，其中每个线路段包含供电线 路，可由至少两个馈电装置向该供电线路中馈入中频电流，其特征在于，每个馈电装置包含驱动电路，其中驱动电路中的第一个，特别是主驱动电漆fe用于使另外的馈电装 置同步的时钟信号传递给所述另外的馈电装置，特别是从属馈电装置。
3. 按照上述权利要求中至少一项的系统，其特征在于，驱动电路设 计成数字系统。
4. 按照上述权利要求中至少一项的系统，其特征在于，同步仅基于 存在于馈电装置的数字部分中的信息。
5. 按照上述权利要求中至少一项的系统，其特征在于，馈电装置包 含可脉宽调制运行的中频电压源，该电压源的输出电压可供给至电压-电流 转换器特别是回转器，该电压-电流转换器的输出电流可馈入供电线路中。
6. 按照上迷权利要求中至少一项的系统，其特征在于，电压-电流转 换器和/或供电线路的电感被调谐成与所配设的电容基本上在中频谐振。
7. 按照上迷权利要求中至少一项的系统，其特征在于，可由供电线 路给负载感应供电，特别是负栽包含次级线圏，该次级线圏可以与设计成 初级导线的供电线路感应耦合，特别是其中次级线圏串联或并联连接一电 容，使得谐振频率基本上等于中频。
8. 按照上述权利要求中至少一项的系统，其特征在于，设置有用于 产生输出级的脉宽调制的控制信号的驱动电路。
9. 按照上述权利要求中至少一项的系统，其特征在于，每个另外的 馈电装置的驱动电路包含用于改变脉宽调制周期的装置，其中周期持续时 间根据第一馈电装置的时钟信号与脉宽调制信号的相位偏差而改变。
10. 按照上述权利要求中至少一项的系统，其特征在于，每周期的脉宽调制周期的变化量在数量上小于一值，特别是用以限制时钟信号频率的 频率偏差。
11. 按照上述权利要求中至少一项的系统，其特征在于，另外的馈电 装置的振荡器电路的输出频率根据第一馈电装置的时钟信号与脉宽调制信 号的相位偏差而改变，特别是用以改变用于另外的馈电装置的微控制器的 基本时钟频率。
12. 按照上述权利要求中至少一项的系统，其特征在于，计数器内容 的时间历程的周期持续时间根据第一馈电装置的时钟信号与脉宽调制信号 的相位偏差而改变。
13. 按照上述权利要求中至少一项的系统，其特征在于，时钟信号经 由总线系统特别是现场总线系统和/或以太网来传递。
14. 按照上述权利要求中至少一项的系统，其特征在于，借助于总线 系统，除时钟信号外还可传递其它数据。
15. —种用于运行系统的方法，其特征在于， 第一馈电装置向另外的馈电装置传递时钟信号，其中该时钟信号在第一馈电装置中产生，使得该时钟信号与输出级特 别是用于产生输出电压的包含电子大功率半导体的输出级的控制信号同 步。
16. 按照上述权利要求中至少一项的方法，其特征在于，时钟信号和 控制信号转接时刻由同 一个数字式时间确定装置特别是计数器导出。
17. 按照上述权利要求中至少一项的方法，其特征在于，另外的馈电 装置产生脉宽调制的控制信号，使得实现控制信号特别是脉宽调制信号与 时钟信号的同步。
18. 按照上述权利要求中至少一项的方法，其特征在于，使用调节器 以实现所述同步。
19. 按照上述权利要求中至少一项的方法，其特征在于，向所述调节 器输入相位差。
20. 按照上述权利要求中至少一项的方法，其特征在于，调节器的输 出影响振荡器电路的频率。
21. 按照上述权利要求中至少一项的方法，其特征在于，调节器的输 出影响脉宽调制周期。
22. 按照上述权利要求中至少一项的方法，其特征在于，各自的相位 差由相应的脉宽调制信号的相位和时钟信号的相位确定。
23. 按照上述权利要求中至少一项的方法，其特征在于，频率改变或 周期持续时间改变仅以受限制的最大速率通过调节器实现。
全文摘要
本发明涉及一种包含线路段的系统和方法，其中每个线路段包含一供电线路，可由配设给各自线路段的馈电装置向该供电线路中馈入中频电流，其中每个馈电装置包含一驱动电路，驱动电路中的第一个把用于使另外的馈电装置同步的时钟信号传递给所述另外的馈电装置。
文档编号H02J5/00GK101395028SQ200780007283
公开日2009年3月25日 申请日期2007年1月27日 优先权日2006年3月2日
发明者C·特雷尔, H·沃尔夫, J·施密特 申请人:索尤若驱动有限及两合公司