專利名稱：系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
從JP 2002067747中已知一種用于非接觸能量傳輸?shù)南到y(tǒng)，在該系統(tǒng) 中由不同的饋電裝置給多個線路段同步饋電。在此，時鐘信號亦即定時選 通信號從主線5^R傳遞給從線路段，其中光被應(yīng)用。其中缺點是，必須特 別是以昂貴的方式用電流傳感器確定電流的相位。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于，改進(jìn)這種系統(tǒng)，其中應(yīng)當(dāng)能夠盡可能簡單而 經(jīng)濟地實現(xiàn)同步。
根據(jù)本發(fā)明，上述目的由按照在權(quán)利要求1中給出的特征所述的系統(tǒng) 和按照在權(quán)利要求15中給出的特征所述的方法來實現(xiàn)。
本發(fā)明在系統(tǒng)方面的重要特征是，該系統(tǒng)包含線,，其中每個線路 段包含一供電線路，可由配設(shè)給各自線路段的饋電裝置向該供電線路中饋 入中頻電流，其中每個饋電裝置包含一驅(qū)動電路，驅(qū)動電路中的第一個特 別是主驅(qū)動電膝把用于使另外的饋電裝置同步的時鐘信號傳遞給這些另外 的饋電裝置特別是從屬饋電裝置。
在此優(yōu)點是，可以使線路段的電流同步而不必檢測電流值并且不必確 定電流的相位。因此，在本發(fā)明中足以在(電力)變頻器/逆變器的數(shù)字部 分/部件中實現(xiàn)同步并利用回轉(zhuǎn)器的有利特性一一即在輸入電壓和輸出電 流之間的相移與負(fù)荷的無關(guān)性。
可替代地，按照權(quán)利要求2的本發(fā)明的系統(tǒng)包含至少一個線路段，其 中該線路段包含一供電線路，可由至少兩個饋電裝置向該供電線路中饋入 中頻電流，其中每個饋電裝置包含一驅(qū)動電路，其中驅(qū)動電路中的第一個 特別是主驅(qū)動電路把用于使另外的饋電裝置同步的時鐘信號傳遞給這些另 外的饋電裝置特別是從屬饋電裝置。
在此優(yōu)點是，饋電裝置可并聯(lián)連接而不相互干擾。
在一種優(yōu)選的設(shè)計方案中，驅(qū)動電路設(shè)計成數(shù)字系統(tǒng)。在此優(yōu)點是， 通過使饋電裝置的數(shù)字部分同步，可以實現(xiàn)饋電裝置輸出電流的同步。因 此，例如變頻器特別是電壓型中間電路(級間耦合電路)變頻器的輸出級 的電子控制裝置可以同步運行。
在一種優(yōu)選的設(shè)計方案中，所述同步僅基于存在于饋電裝置數(shù)字部分
中的信息。在此優(yōu)點是，可以如此^:計后面的電子部件，即盡管電路^^支術(shù) 復(fù)雜但可使輸出電流同步。
在一種優(yōu)選的設(shè)計方案中，饋電裝置包含可脈寬調(diào)制運行的中頻電壓 源，該電壓源的輸出電壓可凈皮供給到電壓-電流轉(zhuǎn)換器特別是回轉(zhuǎn)器，該電 壓-電流轉(zhuǎn)換器的輸出電流可饋入供電線路中。在此優(yōu)點是，可應(yīng)用變頻器 以實現(xiàn)中頻電壓源。因此，通過電壓源純粹地轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袩o源元件的電流 源可實現(xiàn)電流源。因為所述同步在變頻器的數(shù)字部分中進(jìn)行，所以不必為 了同步的目的而使用電流檢測。因此實現(xiàn)了特別簡單而經(jīng)濟的同步。
在一種優(yōu)選的設(shè)計方案中，電壓-電流轉(zhuǎn)換器和/或供電線路的電感被 調(diào)諧成與所配設(shè)的電容基本上在中頻諧振。在此優(yōu)點是，相移恒定并且與 所連接的負(fù)載無關(guān)。
在一種優(yōu)選設(shè)計方案中，負(fù)載可由供電線路感應(yīng)供電，特別是負(fù)載包 含次級線圏，該次級線圏可以與設(shè)計成初級導(dǎo)線的供電線路感應(yīng)耦合，特 別是其中次級線圏如此串聯(lián)或并聯(lián)連接一電容，使得諧振頻率基本上等于 中頻。在此優(yōu)點是，可以非接觸地給負(fù)載供電。
在一種優(yōu)選設(shè)計方案中，設(shè)置有用于產(chǎn)生輸出級的脈寬調(diào)制控制信號 的驅(qū)動電路。在此優(yōu)點是，僅需對已知的變頻器略作^"改。
在一種優(yōu)選i殳計方案中，每個另外的饋電裝置的驅(qū)動電路包含用于改 變脈寬調(diào)制周期的裝置，其中周期持續(xù)時間根據(jù)第一饋電裝置的時鐘信號 與脈寬調(diào)制信號的相位偏差而改變。在此優(yōu)點是可以簡單而經(jīng)濟地實現(xiàn)同 步。
在一種優(yōu)選i殳計方案中，每周期的脈寬調(diào)制周期的變化量在數(shù)量上低 于一值，特別是用于限制時鐘信號頻率的頻率偏差。在此優(yōu)點是，頻率不 階躍地改變，因此避免了大的頻率偏差。
在一種優(yōu)選設(shè)計方案中，另外的饋電裝置的振蕩器電路的輸出頻率根 據(jù)第一饋電裝置的時鐘信號與脈寬調(diào)制信號的相位偏差而改變，特別是用 以改變用于另外的饋電裝置的微控制器的基本時鐘頻率。在此優(yōu)點是，可 以簡單而經(jīng)濟地實現(xiàn)同步。
在一種優(yōu)選^:計方案中，根據(jù)第一饋電裝置的時鐘信號與脈寬調(diào)制信 號的相位偏差而改變計數(shù)器內(nèi)容的時間歷程的周期持續(xù)時間。在此優(yōu)點是， 可以簡單而經(jīng)濟地實現(xiàn)同步。
在一種優(yōu)選i殳計方案中，時鐘信號經(jīng)由總線系統(tǒng)特別是現(xiàn)場總線系統(tǒng) 和/或以太網(wǎng)傳遞。在此優(yōu)點是，可以使用已知的總線系統(tǒng)。
在一種優(yōu)選^:計方案中，借助于總線系統(tǒng)除時鐘信號外還可以傳輸其 它數(shù)據(jù).對此優(yōu)點是，可以傳輸另外的安全數(shù)據(jù)或控制數(shù)據(jù)。
一種用于運行系統(tǒng)的方法的重要特征是，第一饋電裝置向另外的饋電 裝置傳遞時鐘信號，其中時鐘信號在第一饋電裝置中如此產(chǎn)生，即該時鐘 信號與輸出級、特別是包含電子大功率半導(dǎo)體的用于產(chǎn)生輸出電壓的輸出 級的控制信號同步。對此優(yōu)點是，可在數(shù)字部分中實現(xiàn)同步。
在一種優(yōu)選i更計方案中，時鐘信號和控制信號轉(zhuǎn)接時刻由同 一個數(shù)字 式時間確定裝置特別是計數(shù)器導(dǎo)出。在此優(yōu)點是，能夠以筒單而經(jīng)濟的軟 件進(jìn)行實施。
在一種優(yōu)選設(shè)計方案中，另外的饋電裝置如此產(chǎn)生脈寬調(diào)制的控制信 號，使得實現(xiàn)控制信號、特別是脈寬調(diào)制信號與時鐘信號的同步。在此優(yōu) 點是，控制信號、例如PWM控制信號可在沒有特別的附加費用的情況下
同步實現(xiàn)。
在一種優(yōu)選設(shè)計方案中，使用調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)同步。特別是向該調(diào)節(jié)器 輸入相位差。在此優(yōu)點是，從作為調(diào)節(jié)偏差的相位差中可改變時鐘、比如 振蕩器電路或計時器的周期持續(xù)時間并因而可實現(xiàn)同步。該時鐘可以用軟 件和/或硬件實現(xiàn)。
在一種優(yōu)選^:計方案中，由調(diào)節(jié)器的輸出影響脈寬調(diào)制周期持續(xù)時間， 亦即PWM周期持續(xù)時間，以便實現(xiàn)同步。
在一種優(yōu)選設(shè)計方案中，各自的相位差由相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號的相位 和時鐘信號的相位確定。在此優(yōu)點是，為了確定相位例如可以考慮信號的 脈沖邊沿和/或考慮與特征值相比較，并因此可以簡單但非常精確地確定相 位差。
在一種優(yōu)選設(shè)計方案中，頻率改變或周期持續(xù)時間改變通過調(diào)節(jié)器僅 以一受限制的最大速率進(jìn)行。在此優(yōu)點是，從屬裝置的頻率基本保持不變。 細(xì)微的頻率失調(diào)僅僅無關(guān)緊要地改變頻率，但足以匹配相位和頻率。
其它優(yōu)點由從屬權(quán)利要求中得出。
具體實施例方式
現(xiàn)根據(jù)附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明
在

圖1中示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)。在此可感應(yīng)供電的負(fù)載6 可沿著初級導(dǎo)線移動。此外示出了第一線路段5，其初級導(dǎo)線7可通過電 壓-電流轉(zhuǎn)換器4由電壓型中間電路變頻器3供電。電壓型中間電路變頻器 3可設(shè)置為特別是輸出頻率在1和100kHz之間的中頻電壓源。
電壓型中間電路變頻器3包含一由電網(wǎng)供電的整流器，在該整流器后 面連接一電容器，亦即中間電路電容器，從該電容器可為輸出級特別是變 流器供電。
該變流器為這里設(shè)計成所謂的回轉(zhuǎn)器的電壓-電流轉(zhuǎn)換器4饋電。在此 重要的是，變頻器3的電壓源特性在電壓-電流轉(zhuǎn)換器4的輸出端上轉(zhuǎn)變?yōu)?電流源特性。在電壓-電流轉(zhuǎn)換器4上，其輸出交流電流的幅值與其輸入交
流電壓的幅值成正比，而與負(fù)栽無關(guān)。
因此，在第一線路段5的初級導(dǎo)線中可饋入電流，其中為了使初級導(dǎo) 線的電感和電容器的諧振頻率匹配于中頻，所述電容器設(shè)置在線路段5中。
第二線路度15也包含一初級導(dǎo)線17，該初級導(dǎo)線同樣可經(jīng)由電壓-電 流轉(zhuǎn)換器14由變頻器13供電，該變頻器可由電網(wǎng)特別是三相電流供電網(wǎng) 供電。
為了使負(fù)載6在從第一線路段5過渡到第二線落度15時可被連續(xù)供 電，初級導(dǎo)線(7， 17)的電流必須彼此同步，也就是在頻率和相位上盡可 能精確地一致。
由此在本發(fā)明中重要的是，這樣實現(xiàn)同步，即，使第一變頻器3的驅(qū) 動電路1與另一變頻器13的驅(qū)動電路11，必要時以及其它變頻器的其它 驅(qū)動電路ll同步。
為此設(shè)置一用于傳遞時鐘信號的線路2。該時鐘信號由第一驅(qū)動電路1 產(chǎn)生并傳遞給所有的其它驅(qū)動電路11。
在才艮據(jù)本發(fā)明的其它實施例中，所述傳遞可借助于總線系統(tǒng)來實現(xiàn)， 該總線系統(tǒng)例如可i殳計成現(xiàn)場總線，如CAN總線、Profibus總線或Interbus 總線。
在圖1中如此設(shè)計其它驅(qū)動電路，即，使變頻器(3， 13)的輸出電壓 同步運行，因此使在初級導(dǎo)線中屬于各自的線路段的電流也同步。
如此設(shè)計電壓電流轉(zhuǎn)換器，使得輸入電壓到輸出電流的相移亦即相對 相位恒定并且與負(fù)荷亦即負(fù)載無關(guān)。
在圖2中詳細(xì)示出了用于建立同步的裝置。在此來自于驅(qū)動電路l的 時鐘信號同步于變頻器3的輸出電壓Up
在圖2中，關(guān)于相位的所屬信息以cpm(t)表示并且作為額定值與實際 值、亦即變頻器13的輸出電壓U2的相位cpu2(t)進(jìn)行比較。調(diào)節(jié)偏差』cp被 輸入調(diào)節(jié)器Rcp(s)，該調(diào)節(jié)器產(chǎn)生中頻輸出電壓U2的頻率fU2(t)。相位9m(t)
通過對該頻率fk(t)的積分得出。
通過在圖2中描述的、變頻器13的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)也^f吏變頻器(3， 13)的
輸出電壓的相位同步。因此不僅輸出電壓的頻率同步而且輸出電壓的相位 也同步。由此也得出初級導(dǎo)線的電流是同步的。
電壓-電流轉(zhuǎn)換器(4， 14)被調(diào)諧到中頻。特別是在轉(zhuǎn)換器設(shè)計成回 轉(zhuǎn)器或等效電路形式的情況下，如此確定電感和電容的參數(shù)，使得該回轉(zhuǎn) 器或等效電路形式的諧振頻率與該中頻一致或至少基本上一致。
在根據(jù)本發(fā)明的其它實施例中，除時鐘信號外，經(jīng)由線路2特別是總 線系統(tǒng)也可以傳輸另外的數(shù)據(jù)。
在根據(jù)本發(fā)明的其它實施例中，可以使用P調(diào)節(jié)器、P1調(diào)節(jié)器或PID 調(diào)節(jié)器作為調(diào)節(jié)器。其它已知的調(diào)節(jié)器也是優(yōu)選的。
在圖3a至3d中示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例。在此，該實施形 式是時間離散的。驅(qū)動電路包含一振蕩器，該振蕩器產(chǎn)生如在圖3a中示出 的基本時鐘信號。所述基本時鐘信號的產(chǎn)生例如借助于一包含石英的振蕩 器電路來實現(xiàn)。由此產(chǎn)生在圖3b中圖解示出的計數(shù)器內(nèi)容，其借助于比較 器與四個預(yù)定值進(jìn)行比較。從四個比較結(jié)果中確定了輸出級的轉(zhuǎn)接時刻并
因此產(chǎn)生在圖3c中示出的輸出電壓Up通過另外與其它值的比較，產(chǎn)生 按照圖3d的時鐘信號，因此該時鐘信號與按照圖3b的計數(shù)器內(nèi)容的時間 歷程同步并且也具有相同的相位。
變頻器13同樣具有一振蕩器電路，給計數(shù)器提供時鐘脈沖并因此又產(chǎn) 生計數(shù)器內(nèi)容的時間歷程。根據(jù)時鐘倌號相對于計數(shù)器內(nèi)容的時間歷程的 相位，延長或縮短后面的周期持續(xù)時間。
為此在跟隨時鐘信號邊沿的周期中，使周期持續(xù)時間或計數(shù)器的溢出 值延長或縮短1。通過這種方式使從屬變頻器的相位以受限制的變化速度 跟隨變頻器3亦即主變頻器的輸出電壓的相位。
在根據(jù)本發(fā)明的其它實施例中，振蕩器電路設(shè)計成VCO電路。這就 是說，振蕩器電路頻率可根據(jù)待施加的信號電壓而失諧。因此僅須如此設(shè) 計變頻器13,使得調(diào)節(jié)器從時鐘信號與變頻器13的電壓歷程的相位比較 中產(chǎn)生一信號電壓，該信號電壓改變VCO的頻率。在此有利的是，軟件 和/或硬件基本上不必改變并且可以設(shè)置一較精細(xì)的分級。
在才艮據(jù)本發(fā)明的其它實施例中，應(yīng)用饋電裝置的同步，以便電壓-電流 轉(zhuǎn)換器的輸出端并聯(lián)在一起來僅為 一個共同的線路段饋電。
附圖標(biāo)記列表
1驅(qū)動電路
2用于傳遞時鐘信號的線路
3電壓型中間電路變頻器
4電壓-電流轉(zhuǎn)換器
5第一線路段
6可感應(yīng)供電的負(fù)載
7初級導(dǎo)線
11驅(qū)動電路
13電壓型中間電路變頻器
14電壓-電流轉(zhuǎn)換器
15第一線路段
16可感應(yīng)供電的負(fù)載
17初級導(dǎo)線
權(quán)利要求
1. 一種包含線路段的系統(tǒng)，其中每個線路段包含供電線路，可由配設(shè)給各自線路段的饋電裝置向該供電線路中饋入中頻電流，其特征在于，每個饋電裝置包含驅(qū)動電路，其中驅(qū)動電路中的第一個，特別是主驅(qū)動電路把用于使另外的饋電裝置同步的時鐘信號傳遞給所述另外的饋電裝置，特別是從屬饋電裝置。
2. —種包含至少一個線路段的系統(tǒng)，其中每個線路段包含供電線 路，可由至少兩個饋電裝置向該供電線路中饋入中頻電流，其特征在于，每個饋電裝置包含驅(qū)動電路，其中驅(qū)動電路中的第一個，特別是主驅(qū)動電漆fe用于使另外的饋電裝 置同步的時鐘信號傳遞給所述另外的饋電裝置，特別是從屬饋電裝置。
3. 按照上述權(quán)利要求中至少一項的系統(tǒng)，其特征在于，驅(qū)動電路設(shè) 計成數(shù)字系統(tǒng)。
4. 按照上述權(quán)利要求中至少一項的系統(tǒng)，其特征在于，同步僅基于 存在于饋電裝置的數(shù)字部分中的信息。
5. 按照上述權(quán)利要求中至少一項的系統(tǒng)，其特征在于，饋電裝置包 含可脈寬調(diào)制運行的中頻電壓源，該電壓源的輸出電壓可供給至電壓-電流 轉(zhuǎn)換器特別是回轉(zhuǎn)器，該電壓-電流轉(zhuǎn)換器的輸出電流可饋入供電線路中。
6. 按照上迷權(quán)利要求中至少一項的系統(tǒng)，其特征在于，電壓-電流轉(zhuǎn) 換器和/或供電線路的電感被調(diào)諧成與所配設(shè)的電容基本上在中頻諧振。
7. 按照上迷權(quán)利要求中至少一項的系統(tǒng)，其特征在于，可由供電線 路給負(fù)載感應(yīng)供電，特別是負(fù)栽包含次級線圏，該次級線圏可以與設(shè)計成 初級導(dǎo)線的供電線路感應(yīng)耦合，特別是其中次級線圏串聯(lián)或并聯(lián)連接一電 容，使得諧振頻率基本上等于中頻。
8. 按照上述權(quán)利要求中至少一項的系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置有用于 產(chǎn)生輸出級的脈寬調(diào)制的控制信號的驅(qū)動電路。
9. 按照上述權(quán)利要求中至少一項的系統(tǒng)，其特征在于，每個另外的 饋電裝置的驅(qū)動電路包含用于改變脈寬調(diào)制周期的裝置，其中周期持續(xù)時 間根據(jù)第一饋電裝置的時鐘信號與脈寬調(diào)制信號的相位偏差而改變。
10. 按照上述權(quán)利要求中至少一項的系統(tǒng)，其特征在于，每周期的脈寬調(diào)制周期的變化量在數(shù)量上小于一值，特別是用以限制時鐘信號頻率的 頻率偏差。
11. 按照上述權(quán)利要求中至少一項的系統(tǒng)，其特征在于，另外的饋電 裝置的振蕩器電路的輸出頻率根據(jù)第一饋電裝置的時鐘信號與脈寬調(diào)制信 號的相位偏差而改變，特別是用以改變用于另外的饋電裝置的微控制器的 基本時鐘頻率。
12. 按照上述權(quán)利要求中至少一項的系統(tǒng)，其特征在于，計數(shù)器內(nèi)容 的時間歷程的周期持續(xù)時間根據(jù)第一饋電裝置的時鐘信號與脈寬調(diào)制信號 的相位偏差而改變。
13. 按照上述權(quán)利要求中至少一項的系統(tǒng)，其特征在于，時鐘信號經(jīng) 由總線系統(tǒng)特別是現(xiàn)場總線系統(tǒng)和/或以太網(wǎng)來傳遞。
14. 按照上述權(quán)利要求中至少一項的系統(tǒng)，其特征在于，借助于總線 系統(tǒng)，除時鐘信號外還可傳遞其它數(shù)據(jù)。
15. —種用于運行系統(tǒng)的方法，其特征在于， 第一饋電裝置向另外的饋電裝置傳遞時鐘信號，其中該時鐘信號在第一饋電裝置中產(chǎn)生，使得該時鐘信號與輸出級特 別是用于產(chǎn)生輸出電壓的包含電子大功率半導(dǎo)體的輸出級的控制信號同 步。
16. 按照上述權(quán)利要求中至少一項的方法，其特征在于，時鐘信號和 控制信號轉(zhuǎn)接時刻由同 一個數(shù)字式時間確定裝置特別是計數(shù)器導(dǎo)出。
17. 按照上述權(quán)利要求中至少一項的方法，其特征在于，另外的饋電 裝置產(chǎn)生脈寬調(diào)制的控制信號，使得實現(xiàn)控制信號特別是脈寬調(diào)制信號與 時鐘信號的同步。
18. 按照上述權(quán)利要求中至少一項的方法，其特征在于，使用調(diào)節(jié)器 以實現(xiàn)所述同步。
19. 按照上述權(quán)利要求中至少一項的方法，其特征在于，向所述調(diào)節(jié) 器輸入相位差。
20. 按照上述權(quán)利要求中至少一項的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)器的輸 出影響振蕩器電路的頻率。
21. 按照上述權(quán)利要求中至少一項的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)器的輸 出影響脈寬調(diào)制周期。
22. 按照上述權(quán)利要求中至少一項的方法，其特征在于，各自的相位 差由相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號的相位和時鐘信號的相位確定。
23. 按照上述權(quán)利要求中至少一項的方法，其特征在于，頻率改變或 周期持續(xù)時間改變僅以受限制的最大速率通過調(diào)節(jié)器實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包含線路段的系統(tǒng)和方法，其中每個線路段包含一供電線路，可由配設(shè)給各自線路段的饋電裝置向該供電線路中饋入中頻電流，其中每個饋電裝置包含一驅(qū)動電路，驅(qū)動電路中的第一個把用于使另外的饋電裝置同步的時鐘信號傳遞給所述另外的饋電裝置。
文檔編號H02J5/00GK101395028SQ200780007283
公開日2009年3月25日 申請日期2007年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月2日
發(fā)明者C·特雷爾, H·沃爾夫, J·施密特 申請人:索尤若驅(qū)動有限及兩合公司