本发明专利技术涉及一种用于电力变流器(3)的开关电路(2)的电能进行放电的放电装置(1)，其包括可电连接到开关电路(2)的激励器单元(5)以及包括设计成冷却体(8)的导电体(7)，其中，激励器单元(5)和导电体(7)共同作用，使得在放电装置(1)的运行中由激励器单元(5)借助于来自开关电路(2)的电能产生交变电磁场，并且其中借助于交变电磁场在感应导电体(7)中感应出涡电流，使得在导电体(7)中产生的电能被转换为热能。此外，本发明专利技术涉及一种具有根据本发明专利技术的放电装置(1)的电力变流器(3)。
【技术实现步骤摘要】
放电装置
本专利技术涉及一种用于对电力变流器的开关电路进行放电的放电装置。此外，本专利技术涉及一种具有根据本专利技术的放电装置的电力变流器。
技术介绍
在工业环境中的电气设备和系统通常根据运行条件地，并且部分也在技术上不希望地，产生过量电能，其中，刚好在该产生时刻，吸收或消耗该过量电能的电组件必须是可用的。电气设备和系统的相关开关电路相应地将其过量电能放电到这样的电气部件中。尤其是在例如用于工业设备或者能电驱动车辆的电驱动系统中，其中该系统具有电力变流器和通常旋转的电机，制动过程在这种情况下在以发电机式运行的电机中产生电能，需要将该电能立即消耗或储存，以避免伤害或损毁驱动系统。如果电驱动系统例如在电网上运行，那么一旦电力变流器也设计用于能量回收，那么过量电能就可以被回馈到电网中。然而，通常由于成本原因而使用在这个意义上不能回收能量的电力变流器。电存储元件，例如电容器或蓄电池在此能够设置用于吸收和存储过量电能。如果强调用于选择这种解决方案的经济角度，例如与可能增加的维护开销相关的采购成本或生产成本，则该解决方案并不总是显得有吸引力。由于工业上使用的电存储元件通常是昂贵且维护密集的，所以通常仅在例如能量管理概念使其看起来有效的情况下才使用它们。另一种已知和经常使用的解决方案是借助于欧姆电阻，也称为制动电阻器，将过量电能转换成热能。然而，这种制动电阻器的成本非常高，特别是在将大量电能转换成热能的情况下。此外，实施为功率电阻器的制动电阻器在电气设备或系统中需要很大的空间。此外，这些制动电阻器的安全冷却必须在技术上相对复杂和昂贵地实施。同样已知的是，也可以使用过量电能，借助于涡电流制动器的原理至少支持例如线性地移动或旋转的部件的制动过程、例如电机上的制动过程。但是，涡电流制动器的使用仅适用于运动的部件事实上也应利用该方法进行制动的情况。除此之外，这种过量电能的消耗只有在相对高的机械开销下才是可行的，并且还需要很大的空间。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种用于从开关电路中释放电能的放电装置，与现有技术相比，其在技术上是低开销的、成本有效的和节省空间的。该目的通过根据本专利技术的放电装置来实现。此外，该目的通过根据本专利技术的电力变流器来实现。本专利技术基于以下认识，即电气设备和系统、例如工业设备或车辆的电力驱动系统中的电力变流器，可以在其开关电路中具有取决于运行条件产生的并且通常不期望的过量电能，该电能也以电损耗为代价转换成热能并且必须从热源导出。以前的解决方案需要经常在技术上高成本地实现，其通常是昂贵的并通常需要大量的空间。为了实现该目的，提出了一种用于对电力变流器的开关电路的电能进行放电的放电装置，该放电装置包括可电连接到开关电路的激励器单元和设计为冷却体的导电体，其中激励器单元和导电体共同作用，使得在放电装置的运行中由激励器单元借助于来自开关电路的电能产生交变电磁场，并且其中借助于交变电磁场在导电体中感应出涡电流，使得在电传导体中产生的电能转换成热能。因此，在放电装置的运行中，取决于操作状态，在与放电装置连接的开关电路中过量存在的电能被放电。为此，激励器单元由过量电能产生交变电磁场，其在与开关电路以优选的方式电隔离的导电体中借助于电感应而感应出涡电流。在此，导电体设计成表现得像感应线器。穿过导电体流动的涡电流加热导电体，导电体实质上形成欧姆电阻。在导电体的热能的产生中，起因于在导电体中感应的电能的磁化损失、即磁滞损失的损失实际上说明直至在导电体中产生的总热能的最大1/3。在特别有利的方式中，导电体设计为冷却体，其一方面可以吸收产生的热能，另一方面也可以进一步传导或导出。因此，放电装置通过将开关电路的电能感应式地转换成导电体中的热能来将开关电路的过量电能放电。供电系统的有利实施例在以下内容中给出。在根据本专利技术的放电装置的第一有利实施例中，激励器单元具有励磁线圈。借助于励磁线圈，交变电磁场可以有利地以节省空间和成本效益的方式产生，其在放电装置的运行中在导电体中产生涡电流。交变电场也可以由运动(旋转)的永磁铁产生，其运动必须相对复杂地借助于开关电路的过量电能产生。在根据本专利技术的放电装置的另一个有利的实施形式中，激励器单元具有电连接到励磁线圈的并与励磁线圈形成谐振电路的电容器。通过由励磁线圈和电容器形成的谐振电路，从开关电路发出的过量电能在电容器的电场与励磁线圈的磁场之间周期性地交换。根据励磁线圈和电容器的设计，可以形成高频振荡的交变电磁场。高频谐振振荡的交变电磁场快速而一致地改变其强度和方向，其中这有利地适合于将电能从励磁线圈快速且高效地传输到导电体中。在根据本专利技术的放电装置的另一有利实施例中，激励器单元具有作为开关装置的第一可开关功率半导体，并且第一可开关功率半导体与励磁线圈电连接。借助于可开关功率半导体，可以在放电装置的运行中有利地调节经励磁线圈感应到导电体中的电能的能量和/或励磁线圈的交变电磁场的频率。在根据本专利技术的放电装置的另一个有利的实施方式中，激励器单元具有开关装置的第二可开关功率半导体，其电连接到第一可开关功率半导体，并且两个可开关功率半导体形成电桥开关电路的电桥支路。借助于布置在电桥开关电路中作为电桥支路的可开关功率半导体，在放电装置的运行中，能够相对于通常使用第一可开关功率半导体更好地调节经由励磁线圈感应到导电体中的电能的能量和/或励磁线圈的交变电磁场的频率。在根据本专利技术的放电装置的另一个有利的实施方式中，激励器单元具有驱控单元，借助于该驱控单元在放电装置的运行中接通第一可开关功率半导体和第二功率半导体(如果存在的话)。为此，驱控单元特别地具有计算单元，该计算单元借助于诸如脉冲宽度调制的驱控方法产生用于驱控这个或这些可开关功率半导体的开关信号。这以特别有利的方式在放电装置的运行中改善了经由励磁线圈感应到导电体中的电能的能量的和/或励磁线圈的交变电磁场的频率的调节可能性。在根据本专利技术的放电装置的另一个有利的实施形式中，励磁线圈是高频线圈，其设计为使得在放电装置的运行中，具有20kHz直至50kHz频率的激励电流流过高频线圈。这种尤其适用于激励电流的高频电流的高频线圈以特别有利的方式形成交变电磁场，该交变电磁场提供作为高频交变电磁场，用于快速且高效地将电能从励磁线圈传输到导电体中。在根据本专利技术的放电装置的另一个有利的实施例中，导电体设计为一件式的或多部件式的，其中多部件式设计的导电体具有由铁磁材料构成的材料填充物。在导电体的一件式设计中，可以通过仅使用一种材料来实现成本低且在生产方面并不复杂的解决方案，其中该材料除了金属特性之外尤其具有可磁化的特性。材料的磁性、例如铁或铁化合物(Eisenverbindungen)的磁性越好，更多的热能可以从感应到导电体中的电中能被转换，这有利于改善开关电路的电能的放电。如果提供导电体的多部件式设计，由铁磁材料构成的材料填充物能够在导电体的一个优选位置处将涡电流进而所产生的热能集合，其中，导电体的其他部分仅可以具有低或不可磁化的材料，例如顺磁性的铝。在根据本专利技术的放电装置的另一有利实施例中，导电体具有冷却肋片。冷却肋片在这里特别适用于将从导电冷却体中感应出的感应电能转换成的并且由导电冷却体吸收的热能排出到围绕导电冷却体的液体或气体介质。在根据本专利技术的放电装置的另一个有利本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于对电力变流器(3)的开关电路(2)的电能进行放电的放电装置(1)，包括：能电连接到所述开关电路(2)的激励器单元(5)，以及设计为冷却体(8)的导电体(7)，其中，所述激励器单元(5)和所述导电体(7)共同作用，使得在所述放电装置(1)的运行中由所述激励器单元(5)借助于来自所述开关电路(2)的电能产生交变电磁场，并且借助于所述交变电磁场，在所述导电体(7)中感应出涡电流，使得在所述导电体(7)中产生的电能转换成热能。
【技术特征摘要】
2017.05.26 EP 17172989.01.一种用于对电力变流器(3)的开关电路(2)的电能进行放电的放电装置(1)，包括：能电连接到所述开关电路(2)的激励器单元(5)，以及设计为冷却体(8)的导电体(7)，其中，所述激励器单元(5)和所述导电体(7)共同作用，使得在所述放电装置(1)的运行中由所述激励器单元(5)借助于来自所述开关电路(2)的电能产生交变电磁场，并且借助于所述交变电磁场，在所述导电体(7)中感应出涡电流，使得在所述导电体(7)中产生的电能转换成热能。2.根据权利要求1所述的放电装置(1)，其中，所述激励器单元(5)具有励磁线圈(4)。3.根据权利要求2所述的放电装置(1)，其中，所述激励器单元(5)具有电连接到所述励磁线圈(4)并与所述励磁线圈(4)形成谐振电路(16)的电容器(15)。4.根据权利要求2或3中任一项所述的放电装置(1)，其中，所述激励器单元(5)具有作为开关装置的第一可开关功率半导体(13)，并且其中所述第一可开关功率半导体(13)与所述励磁线圈(4)电连接。5.根据权利要求4所述的放电装置(1)，其中，所述激励器单元(5)具有所述开关装置的第二可开关功率半导体，所述第二可开关功率半导体电连接到所述第一可开关功率半导体(13)，并且其中两个所述可开关功率半导体形成电桥开关电路的电桥支路。6.根据权利要求4或5中任一项所述的放电装置(1)，其中，所述激励器单元(5)具有驱控单元(14)，在所述放电装置(1)的运行中，借助于所述驱控单元接通所述第一可开关功率半导体(13)和如果存在的所述第二可开关功率半导体。7.根据权利要求2至6中任一项所述的放电装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·朗格，霍尔格·施特罗贝尔特，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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