本發(fā)明涉及一種用于安全地控制具有同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力矩的方法。本發(fā)明還涉及一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和一種具有該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的車輛，尤其是軌道車輛。

背景技術(shù)：

具有變流器和也被稱為電機(jī)的馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠在馬達(dá)的軸上非常精確地提供希望的轉(zhuǎn)矩。這不僅涉及用于加速馬達(dá)的力矩，而且還涉及用于制動(dòng)馬達(dá)的制動(dòng)力矩。

該事實(shí)在接下來(lái)根據(jù)軌道車輛的實(shí)例被精確地考慮到。當(dāng)今，軌道車輛多數(shù)是電驅(qū)動(dòng)的。馬達(dá)為此能夠?qū)囕v進(jìn)行加速，但是也能夠進(jìn)行制動(dòng)。在通過(guò)馬達(dá)制動(dòng)時(shí)，電能被饋送回去，該電能然后被傳導(dǎo)到供電網(wǎng)絡(luò)中或者通過(guò)制動(dòng)電阻消耗掉。除了電制動(dòng)裝置，車輛還具有機(jī)械制動(dòng)裝置，其也被描述為摩擦制動(dòng)裝置，其具有制動(dòng)盤和車輪制動(dòng)器。為了在電制動(dòng)裝置出故障時(shí)能夠安全地制動(dòng)車輛，該第二種機(jī)械制動(dòng)裝置因此尤其是必要的。當(dāng)今的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠地工作，從而使得機(jī)械制動(dòng)裝置實(shí)際上僅僅用于在靜止?fàn)顟B(tài)中的固定制動(dòng)，但是其還必須設(shè)計(jì)用于全部的轉(zhuǎn)速范圍。

許可規(guī)定要求車輛的安全制動(dòng)，其在車輛的任何車輛狀態(tài)中將車輛安全地停下。當(dāng)今為此配備有機(jī)械制動(dòng)器，其具有清楚的構(gòu)造，由此能夠以簡(jiǎn)單的方式實(shí)施功能。但是其要承受磨損，從而需要定期的維護(hù)。

利用當(dāng)今對(duì)變流器的調(diào)節(jié)能夠在電機(jī)的和變流器的額定數(shù)據(jù)之內(nèi)對(duì)任意的轉(zhuǎn)矩以及對(duì)任意的制動(dòng)力矩進(jìn)行調(diào)節(jié)。但是，變流器的基于其多個(gè)輸入?yún)?shù)和內(nèi)部計(jì)算步驟的調(diào)節(jié)是非常復(fù)雜的。由于該原因，很難實(shí)現(xiàn)用于所有可能的車輛和運(yùn)行狀態(tài)的、無(wú)差錯(cuò)的控制。由此，變流器利用其當(dāng)今的調(diào)節(jié)僅僅適合作為運(yùn)行制動(dòng)器，其通過(guò)根據(jù)車輛和其額定值設(shè)計(jì)的機(jī)械制動(dòng)器對(duì)安全要求的確保進(jìn)行補(bǔ)充。

由de10160612a1公開(kāi)一種具有牽引變流器和永磁激勵(lì)同步機(jī)器的牽引驅(qū)動(dòng)裝置。在也被描述成同步電機(jī)的同步機(jī)器處，能夠以簡(jiǎn)單的方式如下地產(chǎn)生制動(dòng)力矩，即將同步機(jī)器的端子與電阻連接。該文獻(xiàn)描述了電阻組的切換，以便安全地制動(dòng)機(jī)動(dòng)車。制動(dòng)力矩通過(guò)機(jī)器的和電阻值的以及轉(zhuǎn)速的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

由us2012/0043817a1公開(kāi)了一種用于具有絕緣的交流供電網(wǎng)的應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有三相電機(jī)，其能夠作為電動(dòng)機(jī)或者發(fā)電機(jī)運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，給出一種對(duì)具有同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行安全制動(dòng)的方法，其中安全地產(chǎn)生能夠受控制的制動(dòng)力矩。

該目的通過(guò)一種用于安全地控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力矩的方法實(shí)現(xiàn)，其中，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有同步電機(jī)和轉(zhuǎn)換裝置，其中，同步電機(jī)具有相接頭，其中，轉(zhuǎn)換裝置在第一狀態(tài)中與相接頭彼此連接以便在同步電機(jī)處產(chǎn)生第一制動(dòng)力矩mbr1，并且在第二狀態(tài)中與相接頭彼此連接以便在同步電機(jī)處產(chǎn)生第二制動(dòng)力矩mbr2，其中轉(zhuǎn)換裝置在這些狀態(tài)之間切換以便在時(shí)間上的平均值中在同步電機(jī)處給出能預(yù)設(shè)的制動(dòng)力矩m*。該目的還通過(guò)一種用于執(zhí)行安全地控制制動(dòng)力矩的方法的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其中該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有同步電機(jī)和轉(zhuǎn)換裝置，其中同步電機(jī)具有相接頭，其中轉(zhuǎn)換裝置與相接頭電連接，其中轉(zhuǎn)換裝置具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，其中在相接頭之間的阻抗的至少一個(gè)值在轉(zhuǎn)換裝置的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)中彼此區(qū)分。此外，該目的還通過(guò)一種具有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的車輛、尤其是軌道車輛實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利要求中給出。

本發(fā)明基于如下的認(rèn)知，即同步機(jī)器、尤其是永磁激勵(lì)的同步機(jī)器適合用于確保安全的制動(dòng)。同步機(jī)器具有這樣的特性，即其一旦旋轉(zhuǎn)就會(huì)產(chǎn)生電壓，該電壓通過(guò)電阻生成電流以及制動(dòng)力矩。由此，利用很少的元件就能夠構(gòu)建簡(jiǎn)單的電制動(dòng)。通過(guò)很少的元件，該制動(dòng)適合用于滿足安全電制動(dòng)的允許條件。由于低的復(fù)雜性，能夠相對(duì)簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)需要的安全性。

除了安全地產(chǎn)生制動(dòng)效果外，制動(dòng)還必須是可控的，從而例如不超過(guò)在車輪和軌道之間的最大摩擦值。

為了利用盡可能少的附加部件對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行管理，這些附加部件將增加控制系統(tǒng)的復(fù)雜性并且將很難證明可靠性，為了產(chǎn)生制動(dòng)力矩而在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中提出一種轉(zhuǎn)換裝置。轉(zhuǎn)換裝置的目的在于，轉(zhuǎn)換裝置切換同步電機(jī)的相接頭以便在轉(zhuǎn)換裝置的至少兩個(gè)狀態(tài)中在同步電機(jī)處產(chǎn)生兩個(gè)不同的制動(dòng)力矩。已經(jīng)證明有利的是，在轉(zhuǎn)換裝置的第一狀態(tài)中將同步電機(jī)的相接頭短接，并且在轉(zhuǎn)換裝置的第二狀態(tài)中將相接頭優(yōu)選彼此對(duì)稱地與至少一個(gè)電阻連接。為了產(chǎn)生對(duì)稱性，已經(jīng)證明有利的是，例如借助于b6二極管橋?qū)⑾嘟宇^的電流整流，并且隨后將整流的電流輸送至電阻。通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置的在兩個(gè)狀態(tài)之間的切換，在同步機(jī)器處實(shí)現(xiàn)了與施加的第一制動(dòng)力矩的和施加的第二制動(dòng)力矩的時(shí)間上的平均值相對(duì)應(yīng)的制動(dòng)力矩。也可以為控制系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定相應(yīng)的額定值，其也被稱為能預(yù)設(shè)的制動(dòng)力矩。已經(jīng)證明特別有利的是，轉(zhuǎn)換裝置的在這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換發(fā)生在10hz的量級(jí)。在該切換頻率或更高的切換頻率的情況下，由于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的慣性，制動(dòng)力矩的波動(dòng)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速或速度沒(méi)有明顯的影響。

也可以將已經(jīng)在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中存在的自換相變流器(selbstgefuehrtestromrichter)作為轉(zhuǎn)換裝置使用，該自換相變流器具有在中間電路中的一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)調(diào)節(jié)器。在使用多個(gè)制動(dòng)調(diào)節(jié)器的情況中，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換裝置的更多的狀態(tài)，由這些狀態(tài)可以在同步電機(jī)處產(chǎn)生能預(yù)設(shè)的制動(dòng)力矩。被稱為制動(dòng)調(diào)節(jié)器的是電阻與開(kāi)關(guān)組成的串聯(lián)電路，其中該串聯(lián)電路與自換相變流器的中間電路電容器電并聯(lián)地布置。在此，開(kāi)關(guān)主要實(shí)施為功率電子開(kāi)關(guān)，其由此可用于直至khz范圍的快速開(kāi)關(guān)處理。在自換相變流器的功率半導(dǎo)體的閉鎖狀態(tài)下，當(dāng)中間電路電壓被制動(dòng)電阻降低時(shí)，自換相變流器的空程二極管(freilaufdiode)導(dǎo)通電流。制動(dòng)電阻將制動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為熱量。為了盡可能少地使用電子元件，可以例如通過(guò)在制動(dòng)期間持久地接通制動(dòng)電阻的接觸器來(lái)實(shí)現(xiàn)將制動(dòng)電阻與中間電路連接的開(kāi)關(guān)。通過(guò)選擇電阻值，制動(dòng)力經(jīng)由旋轉(zhuǎn)速度或速度來(lái)設(shè)定。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)力矩的特別有利的控制，應(yīng)該控制自換相變流器，以便周期性地從相接頭經(jīng)由空程二極管與制動(dòng)調(diào)節(jié)器電連接的、“相電流通過(guò)空程二極管”的狀態(tài)轉(zhuǎn)換至借助于自換相變流器的功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)將同步電機(jī)的相接頭短路的、“短路”的狀態(tài)。由于同步電機(jī)、特別是永磁同步電機(jī)在相接頭短路期間的高電感，對(duì)于自換相變流器不會(huì)出現(xiàn)不允許的高電流。通常情況下，短路電流只能顯著大于額定電流。隨著也被稱為馬達(dá)的電機(jī)的短路，產(chǎn)生了在高轉(zhuǎn)速時(shí)幾乎沒(méi)有轉(zhuǎn)矩的、另外的制動(dòng)特性。通過(guò)這些狀態(tài)的周期性的轉(zhuǎn)換，在這些制動(dòng)特性之間發(fā)生變換。根據(jù)這兩種狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間的比例，因此可以平均地實(shí)現(xiàn)在電阻特性和短路特性之間的制動(dòng)特性。從最高速度到低速度，因此可以在最大力矩和小力矩之間實(shí)現(xiàn)連續(xù)的制動(dòng)力矩控制。

制動(dòng)力矩的這種控制不需要調(diào)節(jié)機(jī)器或電流，例如使用機(jī)器變量。單純通過(guò)在其他車輛中也稱為防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、簡(jiǎn)稱abs的防滑保護(hù)，可以要求更多或更少的力矩，并因此可以相對(duì)于最大值來(lái)減小或增加力矩。

在低轉(zhuǎn)速的情況中，制動(dòng)力矩的短路特性和電阻特性相互交叉。在此，以這種方法不可能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的可調(diào)節(jié)性。在該轉(zhuǎn)速或速度時(shí)可以如下地實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)，即對(duì)制動(dòng)調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)有節(jié)拍地、即周期性地進(jìn)行驅(qū)控。具有小于1的驅(qū)控系數(shù)的制動(dòng)調(diào)節(jié)器的節(jié)拍運(yùn)行用于已連接的電阻的放大。通過(guò)這種方式，例如在1歐姆的電阻和50％的驅(qū)控系數(shù)的情況下產(chǎn)生相當(dāng)于2歐姆的電阻和100％的驅(qū)控系數(shù)的制動(dòng)力矩特性。在此，100％的驅(qū)控系數(shù)表示持久地接通開(kāi)關(guān)。

通過(guò)制動(dòng)調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)的節(jié)拍運(yùn)行還給出了在更高轉(zhuǎn)速時(shí)另外的影響的可行性。由于制動(dòng)電阻器的值決定了制動(dòng)力矩最大值的位置，所以通過(guò)制動(dòng)調(diào)節(jié)器的驅(qū)控系數(shù)可以移動(dòng)該最大值。根據(jù)制動(dòng)調(diào)節(jié)器的驅(qū)控系數(shù)，通過(guò)這種方式從一個(gè)特性平均地變換為降低的特性。如果使用這種調(diào)節(jié)可行性，則電阻可以表示相對(duì)低的歐姆值，從而在低速度時(shí)實(shí)現(xiàn)最大的制動(dòng)力矩。在高于該速度的情況中，可以通過(guò)制動(dòng)調(diào)節(jié)器的驅(qū)控系數(shù)來(lái)提高有效的制動(dòng)電阻，從而能夠提供直到最大速度的最大制動(dòng)力矩。

然而，在低轉(zhuǎn)速、特別是接近靜止?fàn)顟B(tài)的情況中，通過(guò)所描述的方法不能實(shí)現(xiàn)電的制動(dòng)。在此，車輛必須通過(guò)簡(jiǎn)單的駐車制動(dòng)器停住。用于最后的剩余速度的、必須在制動(dòng)器中轉(zhuǎn)換成熱量的制動(dòng)能量是比具有最大速度的車的總能量更小的因素。因此，剩余的機(jī)械制動(dòng)可以非常節(jié)省熱量地實(shí)施并因此非常經(jīng)濟(jì)。

在有利的實(shí)施方式中，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的限時(shí)元件(zeitglied)實(shí)現(xiàn)在制動(dòng)力矩的短路特性和電阻特性之間的轉(zhuǎn)換，以便對(duì)特性的時(shí)間上的平均值進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)于車輛的制動(dòng)，約10hz的重復(fù)率肯定是足夠的，因此車輛的制動(dòng)力矩的波動(dòng)是不可察覺(jué)的。優(yōu)點(diǎn)在于不被調(diào)節(jié)的實(shí)施。另外的可行的實(shí)施方式在于，脈沖-暫停比率與機(jī)器的轉(zhuǎn)速同步。例如可以從測(cè)量的電動(dòng)機(jī)電流獲得電變量的轉(zhuǎn)速或頻率。因此，“短路”狀態(tài)在一定數(shù)量倍的基本振蕩周期中被采用。在脈沖-暫停比率的連續(xù)調(diào)節(jié)的情況中，不存在瞬變過(guò)程。對(duì)電流的調(diào)節(jié)也不再必要。脈沖-暫停比率可以預(yù)設(shè)。只有頻率通過(guò)同步來(lái)確定。

如上所述，為了延長(zhǎng)制動(dòng)力矩的特性區(qū)域，也可以由狀態(tài)變量來(lái)調(diào)節(jié)制動(dòng)調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)的節(jié)拍。驅(qū)控系數(shù)例如可以取決于轉(zhuǎn)速地變化。在此也不需要調(diào)節(jié)。

在二極管的運(yùn)行中，電流同一時(shí)間不是通過(guò)六個(gè)而是通過(guò)三個(gè)空程二極管流到電阻上。根據(jù)電流的符號(hào)，其通過(guò)一個(gè)上空程二極管或一個(gè)下空程二極管。在此可以產(chǎn)生以下開(kāi)關(guān)狀態(tài)：或者一個(gè)上空程二極管和兩個(gè)下空程二極管，或相反地通過(guò)兩個(gè)上空程二極管和一個(gè)下空程二極管?？偠灾辛N組合可能性。因此，為了過(guò)渡到短路，在變流器中不必接通變流器的三個(gè)功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。接通變流器的單個(gè)功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)就足夠了，也就是接通位于與導(dǎo)通的空程二極管相同的(上或下)半部的變流器。這可以通過(guò)電流符號(hào)的簡(jiǎn)單邏輯找出。利用這種方法，功率半導(dǎo)體的切換頻率對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)的基頻，這也使變流器的損耗最小化。

當(dāng)代替制動(dòng)調(diào)節(jié)器或除了制動(dòng)調(diào)節(jié)器之外使用外部的電阻裝置時(shí)，所述方法也可以使用。

以完全相同的方式，可以將另外的整流器和電阻與變流器的空程二極管并聯(lián)。因此，通過(guò)借助于變流器的短路將制動(dòng)力矩降低如上所述地進(jìn)行。

電機(jī)實(shí)際制動(dòng)的功率可以由電機(jī)處的電壓和電流的簡(jiǎn)單計(jì)算確定。為了提高可靠性，因此可以簡(jiǎn)單和有效地測(cè)試制動(dòng)的有效性。這增加了電的制動(dòng)的可靠性并且簡(jiǎn)化了用于車輛、特別是軌道車輛的對(duì)這種方法的許可?？商鎿Q地，通過(guò)測(cè)量電阻處的電壓和電流，可以計(jì)算施加在同步電機(jī)上的制動(dòng)力矩。由這些變量可以確定車輛實(shí)際上是否制動(dòng)以及制動(dòng)力矩是否對(duì)應(yīng)于目標(biāo)值。因此，可以簡(jiǎn)單和可靠地實(shí)現(xiàn)對(duì)安全地控制制動(dòng)力矩的方法的獨(dú)立監(jiān)視。

附圖說(shuō)明

接下來(lái)參照附圖中示出的實(shí)施例來(lái)更詳細(xì)地描述和闡述本發(fā)明。在此示出：

圖1、圖2示出用于兩個(gè)不同電阻值的、制動(dòng)力矩相對(duì)于速度的示例性的曲線，

圖3示出兩個(gè)制動(dòng)力矩的示例性的曲線，

圖4示出本發(fā)明的第一實(shí)施例，

圖5示出本發(fā)明的第二實(shí)施例，以及

圖6示出另外的、具有作為轉(zhuǎn)換裝置的自換相變流器的實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

圖1示出了在相接頭20分別電連接具有值r1的電阻4的情況下制動(dòng)力矩mbr相對(duì)于轉(zhuǎn)速的曲線。對(duì)于具有值r2的第二電阻4，其中r2<r1，其曲線如圖2所示。顯然，對(duì)于更小的電阻4在更小的速度時(shí)出現(xiàn)制動(dòng)力矩mbr的最大值。在轉(zhuǎn)速為零的情況下，與電阻值無(wú)關(guān)地，在同步電機(jī)2處不能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力矩mbr。為了能夠在靜止?fàn)顟B(tài)中向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)施加制動(dòng)力矩，必須在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1中設(shè)置例如是機(jī)械制動(dòng)器的另外的制動(dòng)器。

圖3示出了第一制動(dòng)力矩mbr1的曲線和第二制動(dòng)力矩mbr2的曲線，其中第一制動(dòng)力矩在同步電機(jī)2的相接頭20被短接時(shí)產(chǎn)生，在第二制動(dòng)力矩的情況中，相接頭20經(jīng)由至少一個(gè)電阻4彼此連接?？梢酝ㄟ^(guò)用于安全地控制制動(dòng)力矩mbr的方法來(lái)使用位于兩條曲線之間的區(qū)域，以便在同步電機(jī)2處產(chǎn)生制動(dòng)力矩mbr。當(dāng)轉(zhuǎn)換裝置3具有有時(shí)中斷經(jīng)過(guò)電阻4的電流的開(kāi)關(guān)5時(shí)，在第二制動(dòng)力矩以上的區(qū)域、至少在第二制動(dòng)力矩mbr2的最大值右側(cè)的部分可以在同步電機(jī)2處產(chǎn)生。利用這種中斷，可以提高在相接頭20處的有效電阻，這導(dǎo)致最大值向較高轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)移。

圖4示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例。在此，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1具有同步電機(jī)2、特別是永磁激勵(lì)同步電機(jī)2和轉(zhuǎn)換裝置3，它們通過(guò)相接頭20彼此電連接。轉(zhuǎn)換裝置3包括轉(zhuǎn)換裝置開(kāi)關(guān)31。如圖所示，在轉(zhuǎn)換裝置開(kāi)關(guān)31的上部位置使相接頭20短接，而在第二位置、即轉(zhuǎn)換裝置開(kāi)關(guān)31的下部位置，轉(zhuǎn)換裝置開(kāi)關(guān)31將同步電機(jī)2的相接頭20通過(guò)電阻4的星形連接彼此相連。星形連接由在轉(zhuǎn)換裝置31的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)與星形接點(diǎn)30之間的連接形成，其中電阻4分別布置在每個(gè)這樣的連接中。已經(jīng)證明有利的是，為所示電阻4設(shè)置相同的電阻值。因此，制動(dòng)力矩在電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)是恒定的。由此避免了例如在車輛或軌道車輛中令人不快的抖動(dòng)。

在圖5的實(shí)施例中，與圖4的實(shí)施例相比，較少數(shù)量的電阻4就足夠了。為了避免重復(fù)，參考與圖4及其中的附圖標(biāo)記相關(guān)的描述。在圖5的實(shí)施例中如下地實(shí)現(xiàn)同步機(jī)2的整個(gè)旋轉(zhuǎn)時(shí)的均勻的制動(dòng)力矩，即由整流產(chǎn)生相對(duì)于所有相接頭20對(duì)稱的條件。相接頭20的電流的整流由用于整流的裝置6實(shí)現(xiàn)。在該實(shí)施例中，這通過(guò)二極管橋?qū)崿F(xiàn)。該二極管橋被稱為不受控的b6橋或b6二極管橋。其不需要控制并且可以經(jīng)濟(jì)地集成在轉(zhuǎn)換裝置3中。

圖6示出了一個(gè)實(shí)施例，其中轉(zhuǎn)換裝置由自換相變流器11形成。為了避免重復(fù)，參考關(guān)于圖1至圖5的描述及其中的參考標(biāo)號(hào)。自換相變流器11具有制動(dòng)調(diào)節(jié)器7、中間電路電容器13和功率半導(dǎo)體13、14。制動(dòng)調(diào)節(jié)器7位于在中間電路中。制動(dòng)調(diào)節(jié)器與中間電路電容器13并聯(lián)地布置。制動(dòng)調(diào)節(jié)器具有由電阻4和開(kāi)關(guān)5連接成的串聯(lián)電路。變流器的功率半導(dǎo)體13、14、即功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)14和空程二極管15接管轉(zhuǎn)換裝置開(kāi)關(guān)31的作用。如果不驅(qū)控功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，則電流只能經(jīng)由自換相變流器11的空程二極管15流動(dòng)。這發(fā)生在中間電路電壓、即中間電路電容器13處的電壓小于由同步電機(jī)2引起的電壓的幅值時(shí)。必要時(shí)，可以通過(guò)接通開(kāi)關(guān)5來(lái)降低中間電路電容器13的電壓，只要空程二極管15變?yōu)閷?dǎo)通而且電流流過(guò)電阻4。

在該實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)5例如可以實(shí)施為功率電子開(kāi)關(guān)，如圖所示，或者實(shí)施為機(jī)械開(kāi)關(guān)。在實(shí)施為功率電子開(kāi)關(guān)的實(shí)施例中，其可以以高頻率切換。功率電子開(kāi)關(guān)的切換也被稱為節(jié)拍運(yùn)行。如果努力實(shí)現(xiàn)特別簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，則可以使用機(jī)械開(kāi)關(guān)作為開(kāi)關(guān)5，例如接觸器。該開(kāi)關(guān)5不需要驅(qū)控電子裝置。通過(guò)這種簡(jiǎn)單的驅(qū)控，機(jī)械開(kāi)關(guān)特別適用于如車輛的安全制動(dòng)的、與安全相關(guān)的設(shè)備。

在轉(zhuǎn)換裝置3的第一狀態(tài)下，同步電機(jī)2的相接頭20被短接。這借助于自換相變流器11的功率半導(dǎo)體14、15實(shí)現(xiàn)。為了產(chǎn)生短路，所有的相接頭20或者連接到上部中間電路電位或者連接到下部中間電路電位。為此目的，要接通至少一個(gè)功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)14?；谙嘟宇^20的電流i1、i2、i3的流動(dòng)方向判斷的是，在短路時(shí)相應(yīng)的電流是否流過(guò)功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)14或空程二極管15。然后僅驅(qū)控控制功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)14，即接通，從而產(chǎn)生相接頭20的短路。為了避免用于驅(qū)控功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)15的選擇邏輯，可以為了產(chǎn)生短路而驅(qū)控所有上方的功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)15或所有下方的功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)15。上方的功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)15表示連接到正中間電路電位的功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)15。下方的功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)15被理解為連接到負(fù)中間電路電位的功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)15。

在同步電機(jī)的相接頭與電阻4連接的、轉(zhuǎn)換裝置3的第二狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)5必須被持久地接通或以節(jié)拍運(yùn)行。通過(guò)節(jié)拍運(yùn)行、即開(kāi)關(guān)5反復(fù)接通和斷開(kāi)，增大了對(duì)同步電機(jī)2的制動(dòng)力矩有作用的電阻4。因此，如圖3所示，在同步電機(jī)2處可實(shí)現(xiàn)的制動(dòng)力矩的范圍增大了。由于中間電路電容器13與制動(dòng)調(diào)節(jié)器7并聯(lián)布置，因此開(kāi)關(guān)5可以簡(jiǎn)單地打開(kāi)，即使當(dāng)電流通過(guò)同步電機(jī)2的電感驅(qū)動(dòng)時(shí)，因?yàn)樵跀嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)5時(shí)產(chǎn)生用于這些電流的、通過(guò)中間電路電容器13的路徑。自換相變流器11的功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)14在轉(zhuǎn)換裝置3的第二狀態(tài)下不被驅(qū)控，也就是這些功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)14是斷開(kāi)的。

盡管已經(jīng)通過(guò)優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明和闡述，但是本發(fā)明并不僅限于公開(kāi)的實(shí)例，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍的情況下從中獲得另外的變化方案。