給工作系統輸入功率的裝置的製作方法

2023-06-14 00:55:21

專利名稱：給工作系統輸入功率的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於在電驅動時輸入功率的裝置，其中提供了能量的中間存儲。
背景技術：
至少兩個電力驅動機與一個工作系統耦合。工作系統的概念是指所有可能的機器應用或者說機器或者說其中的部分。這例如是這樣的工作系統，在這些工作系統中運行了 過程，例如加工過程；或者眷方法，例如製造方法；或者 運動流程，例如運輸流程。此外工作系統例如是工具機，生產性機器或者加工中心。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種給工作系統輸入功率的裝置，該裝置適用於動態的過程，並且利用該裝置可以成本低和/或高能效地提供功率或能量。該目的例如通過一種用於給系統輸入功率的裝置來實現，該裝置具有第一電力驅動機，第一電力驅動機能將機械功率輸出給第一工作系統和/或能從第一工作系統接收機械功率，其中第一工作系統能接收和/或輸出機械功率或機械能；第二電力驅動機，第二電力驅動機能將機械功率輸出給第二工作系統和/或從第二工作系統接收機械功率，其中第二工作系統能接收機械功率或機械能；第一動能存儲器，第一動能存儲器具有第一電能交換機，第一電能交換機與第一電力驅動機電連接；第二動能存儲器，第二動能存儲器具有第二電能交換機，第二電能交換機與第二電力驅動機電連接，其中第一動能存儲器與第二動能存儲器耦合。根據本裝置的一種有利的設計方案，第一動能存儲器與第二動能存儲器機械地耦合，其中耦合器具有軸和/或離合器。根據本裝置的另一種有利的設計方案，根據本發明的裝置具有饋電機，該饋電機能給第一動能存儲器和/或第二動能存儲器輸入機械能。根據本裝置的另一種有利的設計方案，第一電力驅動機對應第一電能交換機，並且第一電能交換機對應第一變頻器；其中第二電力驅動機對應第二電能交換機，並且第二電能交換機對應第二變頻器；和其中第一電能交換機和第二電能交換機這樣地機械耦合， 即電能交換機是一個唯一的動能存儲器的一部分。根據本裝置的另一種有利的設計方案，第一電力驅動機和第一電能交換機分別具有定子繞組，其中第一電力驅動機和第一電能交換機的兩個定子繞組直接電連接。根據本裝置的另一種有利的設計方案，第一異步電機設計成繞線轉子。根據本裝置的另一種有利的設計方案，第一變頻器設置用於可變地調節第一電力驅動機的轉速；其中尤其可藉助於第一變頻器調整設計成繞線轉子的第一異步電機的電頻率；其中尤其是在電力驅動機和電機之間的功率通量的方向和強度方面，可藉助於變頻器，通過繞線轉子的電頻率相對於同步電機的電頻率的偏移可變化地調整。根據本裝置的另一種有利的設計方案，在工作系統和動能存儲器之間實現了雙向的功率通量，功率通量尤其阻止了電網的由系統所要求的功率峰值，或減小了功率峰值，其中工作系統具有至少兩個工作系統，而且工作系統分別對應第一或第二作功機械。根據本裝置的另一種有利的設計方案，動能存儲器具有饋電機，饋電機用於給動能存儲器連續地饋送功率，其中尤其是饋電機有選擇地無轉速調節地直接在電網上運轉， 或者帶有轉速調節地通過另一個變頻器運轉。一種用於輸入功率的裝置具有至少兩個電力驅動機和至少兩個動能存儲器，該動能存儲器具有電能交換機。電能交換機與各自的電力驅動機電連接。在多個的生產性機器和工具機的應用中出現一些過程或者過程階段，它們必須在規定的階段中、尤其是短期地被輸入高功率，而在其它的過程階段中只輸入很小的功率或者電流或轉矩。如果一個總過程具有多個單一過程的話(這例如在衝壓生產線時出現)，那麼可以通過對單一過程的在時間上的流程的控制，有針對性地調整單一過程的功率變化曲線的相位移動，從而其相關於它們的功率峰值儘可能地進行補償。在用於運行生產性機器或者工具機的方法中，尤其是在用於引導生產性機器或者工具機的運動的方法中，可以在所有過程階段期間，例如藉助於一個或多個變頻器輸入必要的功率。同時可以利用一個或多個變頻器的電壓中間電路或者電流中間電路作為儲能器。有利的是，在不同的單一過程之間設置一種功率傳輸，其中至少兩個單一過程分別對應一個電力驅動機。在單一過程之間的功率傳輸應該耐用地、有效地和/或簡單地進行。在給多個具有峰值負載部分的單一過程饋電時，可以至少部分地對單一過程的功率峰值彼此進行補償。這例如由此實現，即各個電力驅動機的功率部分連接在共同的中間電路上。然而在調節的、具有低電容量的中間電路中可得出，彼此不精確地補償單一過程導致中間電路電壓立即升高，這又造成通過饋電反饋到電網中。能量也就通過了經過許多站點的路徑，這些站點在其自身方面帶有損耗。另一種存儲能量的可能性是動能存儲器，需要驅動的軸例如與飛輪以機械方式直接連接，從而使功率峰值變平滑，並因此由電驅動系統阻止。當然在這種方式中困難的是準許轉速變化，這尤其在動態過程中是不能令人滿意的。在一個設計方案中，用於給工作系統輸入功率的裝置具有以下部分 第一電力驅動機，其可以將機械功率輸出給第一工作系統，其中第一工作系統可以接收和/或輸出機械功率或機械能； 第二電力驅動機，其可以將機械功率輸出給第二工作系統，其中第二工作系統可以接收機械功率或機械能； 第一動能存儲器，其具有第一電能交換機，該第一電能交換機與第一電力驅動機電連接；和 第二動能存儲器，其具有第二電能交換機，該第二電能交換機與第二電力驅動機電連接。[0028]用於給一個工作系統或者給多個工作系統輸入功率的裝置在此不僅涉及到將功率/能量輸入給工作系統，也涉及到將功率/能量從工作系統返回到裝置的反饋。因此反饋能力能夠實現例如存儲能量。用於給工作系統輸入功率的裝置因此也就可以理解為用於輸出功率的裝置。根據本裝置的一種設計方案，如果系統具有多個單一過程的話，則可以分別通過一個或多個同步電機將必要的機械功率提供給單一過程。一個或多個單一過程可能在確定的階段中需要很高的功率。這樣的功率峰值例如可以通過應用電容性電池或者飛輪(動能存儲器)，在單一過程的驅動系統中分開地、或者通過單一系統的中間電路的耦合緩衝，或者也可以可替代或附加地藉助於直接能量耦合進行聯接。在單一過程的、最有可能的直接能量耦合中，損耗可以減少。藉助於設計成繞線轉子的異步電機，作為對過程的驅動功率的交變部分進行緩衝的電能交換機，可以獲得直接的能量耦合。一個繞線轉子或也是多個繞線轉子可以直接與驅動該過程的同步電機相連接。驅動連接部例如具有作為電能交換機的繞線轉子和作為電力驅動機的同步電機。在這種驅動連接部中同步電機與異步電機(繞線轉子)直接電連接。現在如果多個驅動連接部並聯，那麼可利用繞線轉子的機械耦合獲得單一過程的能量耦合。同步電機的功率輸出或者接收直接影響到所屬的繞線轉子。以轉速變化的形式在該處進行從電能到機械能的直接轉換並且反之亦然。這種轉速變化的原因當然在於機器的相應的轉矩。如果現在例如通過機械地耦合所屬的繞線轉子將兩個工作過程耦合，並且此外假設，通過對單一過程在時間上相應地控制獲得的是，即如果第二過程需要功率時，則第一過程輸出功率，因此在第一電能交換機上產生正轉矩並且在第二電能交換機上產生負轉矩。在此第一電能交換機對應於第一過程並且第二電能交換機對應於第二過程。通過電能交換機的機械耦合，現在可以實現從第一過程的第一電力驅動機至第二過程的第二電力驅動機並進而從第一過程至第二過程的直接的功率通量，其中帶有相應損耗的電變頻器不分享這種電能交換。至少部分地補償了在分開的過程中緊接著的、第一電能交換機和第二電能交換機的轉速變化，因此也使應將動能存儲器平均地保持在限定的電能水平上的饋電異步電機 (饋送機)去負荷。動能存儲器在此具有與機械軸耦合的電能交換機、尤其是異步電機。這裡也減少了損耗，而且具有相應的控制電子裝置的饋送機的所需數量也減少。在另一種設計方案中，用於輸入功率的裝置具有第一動能存儲器與第二動能存儲器的機械耦合。在另外一種設計方案中，用於輸入功率的裝置具有饋送機，該饋送機給第一動能存儲器和/或第二動能存儲器輸入機械能。機械能的輸入例如連續地進行。動能存儲器可以將存儲的動能分別 通過第一電能交換機和第一電力驅動機輸出給第一工作系統；或者 通過第二電能交換機和第二電力驅動機輸出給第二工作系統。第一工作系統與第二工作系統在能量方面這樣地耦合，即這些工作系統可以同時具有不同的負載。利用該用於輸入功率的裝置，在一個電力驅動機上可以實現至少一個動能存儲器的低磨損的能量耦合，該電力驅動機是系統(工作系統)的發動機，此外該發動機允許在必要的變頻器容量同時最小化時，進行電力驅動機可變化的轉速調節。將其機械功率輸出給系統的電力驅動機直接與第一電機電連接。因為電力驅動機和第一電能交換機分別具有定子繞組，因此電力驅動機和第一電機的兩個定子繞組以有利的方式直接電連接。在本實用新型的一種設計方案中，電力驅動機和第一電能交換機是由同步電機和異步電機組成的組合。例如電力驅動機設計成同步電機，並且第一電能交換機設計成異步電機；或者電力驅動機設計成異步電機，並且第一電能交換機設計成同步電機。在這兩種情況下形成同步電機和異步電機的組合。將必需的機械功率通過一個或多個電力驅動機提供給系統或者說在該系統中運行的過程，例如像在壓力機中的成型過程。系統、也就是說在其中運行的過程例如具有過程階段，在這些過程階段中也可能需要非常高的功率。高功率是指這種超過系統或過程的平均需要的功率的功率。根據本實用新型的裝置設置有系統內的能量緩衝器，以便阻止電網、尤其是三相電網(三相交流電網)的高功率，因此電網不加載峰值負載。該裝置具有異步電機和同步電機的組合，它們的定子繞組電連接，此外該裝置允許減少用於克服高功率的、必需的變頻
器各裡O在該裝置的一種設計方案中，第一電力驅動機具有可變化的轉速調節。因此尤其設置了變頻器用於對電力驅動機進行可變化的轉速調節。可藉助於變頻器以有利的方式調整設計成繞線轉子的異步電機的電頻率。因為電力驅動機和動能存儲器的第一電能交換機彼此直接電連接，所以電力驅動機的轉速調節可以通過對設計成繞線轉子的異步電機的電頻率的調整來實現。在電力驅動機和第一電機、也就是動能存儲器之間的功率通量的方向和強度可以有利地藉助於變頻器，通過繞線轉子的電頻率相對於同步電機的電頻率的偏移可變化地調離
iF. ο從動能存儲器到電力驅動機的功率傳輸尤其由此進行，即第一電能交換機超同步於電力驅動機運行，並因此起電動機的作用。因此將存儲的動能輸入給系統。為了允許電力驅動機的轉速調節，可以靈活地提供各自必要的轉矩，其前提在於， 即在異步電機和同步電機之間的轉差頻率可靈活地調整。出於此原因，異步電機優選地設計成繞線轉子，這允許通過變頻器靈活地調整電的轉子頻率。異步電機的、由電力驅動機的當前的轉速和對於轉速調整時當前的必要的轉矩得出的所必需的轉差因此可以靈活地實現。存儲的動能因此可以可控地通過電力驅動機輸送給系統或過程。與一種機械的、例如藉助於非常昂貴而且容易磨損的自動控制變速器的解決方案相反，可以藉助於所述的裝置，也就是說通過電力驅動機和動能存儲器、尤其是儲能器的第一電能交換機的電的且因此無磨損的連接來實現簡單的解決方案。藉助於一種所述的裝置實現了在系統和動能存儲器之間的雙向的功率通量，該功率通量尤其阻止了電網的由系統所要求的功率峰值。動能存儲器在一種實施方式中具有至少一個用於連續地給動能存儲器饋送功率的饋送機。動能存儲器除了可以具有一個饋送機之外，也可以具有多個饋送機，其中多個饋送機藉助於機械軸彼此機械地耦合。將一個/多個饋送機有選擇地不進行轉速調節直接在電網上驅動，或者利用通過另外一個變頻器的轉速調節驅動。饋送機可以設計成異步電機，尤其是短路式轉子。饋送機設計成異步電機的優點在於，這種饋送機可以不經調節地直接在電網上驅動，並且在尺寸大小方面僅僅必須滿足過程的平均功率。在一種設計方案中利用幾乎不可變化的轉速使動能存儲器運轉。在應用一種所述的裝置時可以這樣來設計配屬於系統的變頻器，即使得該變頻器現在不必再總是提供總體所需的功率給將機械功率輸出給系統的電力驅動機。所需要的功率實際上被分配到變頻器和動能存儲器的第一電能交換機上。饋送機可以持續地提供機械功率，其中饋送機是動能存儲器的一部分，動能存儲器也還可以包括第一電能交換機，在一定條件下包括第二和緊接著的電能交換機以及例如飛輪。在本裝置的另外一種設計方案中，將動能存儲器的轉速相應於系統的功率要求和系統的、必要的轉速調整範圍的功率要求，在變頻器的尺寸大小方面優化地確定。為了靈活進行轉差調整，由異步電機的機械轉動頻率得出的電頻率可以通過變頻器，在系統中運行的過程的過程特性曲線的轉速範圍中偏移。對此，需要的變頻器功率越大，頻率偏移的值就越大，而且過程所要求的功率就越大。因此取決於過程，通過異步電機 (這裡是電能交換機)的適合的轉速確定可以確保最小必需的變頻器功率。這意味著，通過變頻器可以提供明顯更小的功率並且因此將其明顯很小地設計，這促成了成本節約。對於本裝置的一種有效率的設計方案來說，確定以第一、第二和在一定條件下緊接著的電機(電能交換機)形式的動能存儲器的轉速是有重要意義的。尤其是，在變頻器的尺寸大小方面，最佳地確定設計成繞線轉子的異步電機的繞組比，該繞組比相應於系統的功率要求和系統的、必需的轉速調整範圍的功率要求。異步電機既具有轉子繞組，也具有定子繞組，其中繞組比說明了轉子繞組和定子繞組的相互的單位長度繞組數。在本裝置的另一種設計方案中，動能存儲器具有附帶的飛輪。視所期望的動能而定，在一定條件下飛輪可與第一、第二、第三等等的電機以及動能存儲器的第一、或第二、或第三......饋送機機械耦合。通過根據本實用新型的裝置可以顯著地減小所需要變頻器的尺寸大小，並因此降低裝置的總成本。因為對於大型生產性機器或工具機來說其功率要求可以完全在百萬瓦級範圍中，因此節省量相應很大。可以列舉出壓力機作為使用例子，其中多個壓力機可以通過動能存儲器耦合。多個壓力機例如各具有至少一個電力驅動機。壓力機的電力驅動機與共同的儲能器電耦合。這個共同的儲能器具有一個或多個電能交換機(第一、第二、第
三......電能交換機)。此外，共同的動能存儲器可以具有一個飛輪或者多個飛輪。共同
的動能存儲器也可以具有一個或多個饋送機。該裝置當然並不限於壓力機的應用範圍。通過動能存儲器與電力驅動機的無磨損的直接耦合而實現的轉速可變化的功率輸入是一種與機械的解決辦法相比簡單並因此耐用的系統。通過裝置的特殊構造可以阻止電網的取決於過程的功率峰值，或者至少減小這種功率峰值。

在以下的說明中聯繫附圖根據實施例詳細敘述了本實用新型的其它特徵和細節。 在各個變體中所述的特徵和相互關係原則上可轉用於所有的實施例。此外本實用新型並不局限於在特徵中所顯示出特徵組合。這涉及到附加的、如可忽略的特徵。在附圖中示出圖1是用於給工作系統輸入功率的第一裝置；圖2是用於給工作系統輸入功率的第二裝置；圖3是轉速-轉矩-特性曲線；圖4是用於給工作系統輸入功率的第三裝置；圖5是在能量緩衝裝置中的轉速信號。
具體實施方式
圖1示出第一裝置的示意性結構。該裝置具有接收機械功率的系統(工作系統)1。 系統1例如是實施成型過程的生產性機器。將必需的機械功率通過電力驅動機2輸送給系統1。電力驅動機2可以以電動機方式如同以發電機方式那樣運轉。電力驅動機2根據該實施例是同步電機，其中也可以並聯多個同步電機，然而這根據圖1未示出。此外裝置具有動能存儲器3，在該實施例中動能存儲器包括 第一電能交換機4; 飛輪7;和 饋送機6。第一電能交換機4設計成異步電機，尤其是繞線轉子。電能交換機4與電力驅動機2—起構成驅動連接部30。標號9示出集電環。饋送機6在該實例中同樣也設計成異步電機。饋送機6也可以是同步電機。此外也可以例如應用內燃機替代饋送機。如果在第一電機中的轉子中已經可以存儲足夠的動能的話，則也可以取消飛輪7。第一電機4、饋送機6和飛輪7的數量可以根據所期望的能量而選擇。饋送機6用於連續地給動能存儲器3饋送功率。饋送機6可以有選擇地不進行轉速調節而直接在交流電網8上運轉，或者利用通過另一個變頻器10的轉速調節運轉。因此另外的變頻器10用虛線表示。此外裝置具有變頻器5，該變頻器設計用於調節電力驅動機2的轉速。變頻器5尤其用於靈活地調整設計成異步電機的第一電能交換機4的轉子頻率。出於此原因，這種異步電機設計為具有集電環9的繞線轉子。系統1或在其中運行的過程在確定的過程階段中需要很高的功率。第一電能交換機4與電力驅動機2電連接，其中存儲在動能存儲器3中的能量根據需要被第一電能交換機4轉變成電能，通過變頻器5實現頻率匹配並且然後引導至發動機2，發動機接著給系統 1供給機械功率/能量。通過藉助於變頻器5實現的頻率匹配實現了對電力驅動機2的轉速調節。系統1總體需要的功率因此分配到動能存儲器3和變頻器5上，因而可以顯著地減小變頻器5。在第一電能交換機4、飛輪7和饋送機6之間分別有機械連接20，例如像一個或多個軸。在電力驅動機2和第一電能交換機4之間存在電連接(根據圖1的單線)，其中尤其是第一電機的定子繞組與電力驅動機的定子繞組電連接。在饋送機6和交流電網8以及在一定條件下其它的變頻器10之間也有電連接。變頻器5與交流電網8和第一電能交換機4、尤其是集電環9電連接。此外在電力驅動機2、第一交換機4和變頻器5之間分別存在信號線21，用於控制轉速(電頻率的匹配)。圖2示出了另一種裝置的示意性構造。如前所述，電力驅動機2和動能存儲器3的第一電能交換機4是由同步電機和異步電機組成的組合。根據圖1，發動機2例如設計成同步電機，和第一電能交換機4設計成異步電機 (繞線轉子)。根據圖2，現在發動機2設計成異步電機、尤其是具有集電環9的繞線轉子，並且動能存儲器3的第一電能交換機4設計成同步電機。示出了一種同步電機與異步電機的組合。從動能存儲器3至電力驅動機2的功率傳輸由此進行，即使得儲能器3的第一電能交換機4超同步於電力驅動機2運行，並因此作為發電機工作。由此將動力存儲的能量輸送給工作系統1。此外根據圖2的裝置相應於根據圖1的裝置。圖3示出用於確定動能存儲器3的第一電能交換機4的轉速的曲線圖表。第一電能交換機4設計成異步電機，並因此預定了用於根據圖1的裝置的曲線圖表。曲線圖表的χ-軸(橫坐標)表示電力驅動機2的轉速並且y_軸(縱坐標)表示電力驅動機2的轉矩。過程特性曲線11表示了典型的變換過程的轉矩特徵曲線。變換過程在時間上的進程藉助於箭頭來模擬。垂直的箭頭表示了直接的變換轉矩，其中接著是制動階段並且然後在加速階段之後又進行變換步驟等等。標號23表示了電力驅動機2的電動機轉矩特徵曲線。特性曲線12表示了第一電能交換機4的轉速的確定。對於動能存儲器3的有效率的設計方案來說，確定第一電機4的轉速特性曲線12 是有重要意義的。為了靈活地調整轉速(轉差調整)必須使由第一電機4的機械轉動頻率得出的電轉子頻率，通過變頻器5在過程特性曲線11的轉速範圍中偏移。需要的變頻器功率越多，頻率偏移的值就越大，而且由系統1或過程所要求的功率越大。因此取決於過程11 通過適合地確定第一電機4的轉速可以確保最小的必需的變頻器功率。圖4示出具有三個驅動連接部30的裝置。第一驅動連接部30具有 第一電力驅動機2，該電力驅動機是同步電機SMl ； 第一電能交換機4，該電能交換機是異步電機ASMl ；和 在第一電力驅動機2和第一電能交換機4之間的電連接36。第二驅動連接部30具有 第二電力驅動機2，該電力驅動機是同步電機SM2 ； 第二電能交換機4，該電能交換機是異步電機ASM2 ；和 在第二電力驅動機2和第二電能交換機4之間的電連接36。裝置可以具有1至η個驅動連接部。第η個驅動連接部30具有[0102] 第η個電力驅動機2，該電力驅動機是同步電機SMn ； 第η個電能交換機4，該電能交換機是異步電機ASMn ；和 在第η個電力驅動機2和第η個電能交換機4之間的電連接36。異步電機ASM1，ASM2和ASMn機械地藉助於機械耦合器20相互耦合在一起。機械的耦合器20例如是使異步電機的轉子機械地相互連接起來的軸。第一驅動連接部對應第一變頻器U1，第二驅動連接部對應第二變頻器U2，第三驅動連接部對應第三變頻器U3。這些變頻器5通過信號線21與各自的驅動連接部30連接。 變頻器5連接在電網8上。在電網8和變頻器5之間還可以設有耦合裝置35 (Aim)。該耦合裝置35例如是節流器或者開關。變頻器5通過電導線37與異步電機4的集電環9電連接。饋送機6也與機械耦合器連接。功率關聯電網8的饋送機6。所示的裝置也允許將分開的單一過程在能量上直接耦合起來，從而可以實現能量交換。系統1例如具有帶有第一功率變化曲線33的第一過程和帶有第二功率變化曲線34 的第二過程。功率變化曲線根據圖4表示在曲線圖表中，其中縱坐標32表示功率並且橫坐標31表示時間。第一電力驅動機對應於第一過程，第二電力驅動機對應於第二過程。第一功率曲線33因此在第一工作系統51中得出，而第二條功率曲線34在第二工作系統52中得出。第一工作系統51和第二工作系統52構成共同的系統1。根據圖4，如已經敘述的，並聯地示出多個驅動連接部，其中繞線轉子(ASM1至η) 分別與一個同步電機(SMl至η)直接連接。單個過程的能量耦合在該驅動變體中可以通過繞線轉子(ASM1至η)的簡單機械耦合實現。由這種類型的裝置或者也由相應類型的裝置可以得出不同的優點。以下敘述一些可能的優點 通過所示的裝置可以使具有高的負載峰值部分的單個過程在能量上很直接地、 並且以最簡單的類型和方式相互耦合； 通過與只是少量的中間元件(沒有發電機模塊，例如像在中間電路耦合時那樣)的直接耦合只產生少量的損耗，因此可獲得高能效； 因為耦合的類型大部分以參與的元件的物理基本性能為基礎，因此可以估計到這樣的系統的開始運轉的消耗較小； 通過單一過程的直接耦合，這些單一過程在一定程度上相互用作為儲能器，因此可以減少在真正儲能器處的設備技術方面的消耗； 對於具有繞線轉子的動能存儲器來說，通過單一驅動系統的耦合得出的優點是，不再需要η個饋送機，而還只需要一個。如根據圖1和2說明的裝置可以相應於圖4的理論並聯。因此例如可以不使用飛輪、或者可以僅僅使用一個飛輪，或者也可以使用多個飛輪。動能存儲器至少具有一個電能交換機。除此之外動能存儲器還可以具有其它的、適用於存儲動能的旋轉體。圖5示出了在應用所述裝置的情況下在進行能量緩衝時的信號。這樣地模擬負載循環，即利用同步電機實現確定的周期形的轉速變化曲線。這種變化曲線以標號42標出。 必要的功率流入或功率流出導致了電直接耦合的異步電機(動能存儲器)的鏡像走勢的轉速變化曲線。異步電機的變化曲線以標號41標出。圖中又在橫坐標上描述了時間40，和在縱坐標上描述了異步電機的轉速43和同步電機44的轉速。在轉速中的、並因此也在功率中的交變負載部分可以在很大程度上，以動能的形式，在電直接耦合的異步電機裡實現緩衝。
單一過程可以以簡單的方式進行能量耦合。在同步電機中多餘的或缺少的電能可以由繞線轉子直接轉變成機械能或者說從機械能中轉變。繞線轉子的或繞線轉子中的機械能流可以或者以轉速變化的形式(動能變化)進行緩衝，或者直接以轉矩的形式在相應的轉速時被繼續傳輸至第二單一系統的機械耦合的繞線轉子。
權利要求1.一種用於給工作系統輸入功率的裝置，其特徵是，所述裝置具有 第一電力驅動機O)，所述第一電力驅動機能將機械功率輸出給第一工作系統(51) 和/或能從所述第一工作系統接收所述機械功率，其中所述第一工作系統(51)能接收和/ 或輸出所述機械功率或機械能； 第二電力驅動機O)，所述第二電力驅動機能將所述機械功率輸出給第二工作系統 (52)和/或從所述第二工作系統接收所述機械功率，其中所述第二工作系統(52)能接收所述機械功率或機械能； 第一動能存儲器，所述第一動能存儲器具有第一電能交換機，所述第一電能交換機與所述第一電力驅動機O)電連接； 第二動能存儲器，所述第二動能存儲器具有第二電能交換機，所述第二電能交換機與所述第二電力驅動機O)電連接，其中所述第一動能存儲器與所述第二動能存儲器耦合。
2.根據權利要求1所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，其中所述第一動能存儲器與所述第二動能存儲器機械地耦合，其中耦合器00)具有軸和/或離合器。
3.根據權利要求1所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，具有饋電機(6)，所述饋電機能給所述第一動能存儲器和/或所述第二動能存儲器輸入機械能。
4.根據權利要求2所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，具有饋電機(6)，所述饋電機能給所述第一動能存儲器和/或所述第二動能存儲器輸入機械能。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，其中所述第一動能存儲器能將存儲的動能通過所述第一電能交換機和所述第一電力驅動機( 輸出給所述第一工作系統(52)，而且其中所述第二動能存儲器能通過所述第二電能交換機和所述第二電力驅動機將存儲的電能輸出給所述第二工作系統(52)。
6.根據權利要求1至4中任一項所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，其中所述第一工作系統(51)與所述第二工作系統(52)在能量上這樣地耦合，即所述工作系統(51，52) 能同時具有不同的負載。
7.根據權利要求5所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，其中所述第一工作系統 (51)與所述第二工作系統(52)在能量上這樣地耦合，即所述工作系統(51，52)能同時具有不同的負載。
8.根據權利要求1至4中任一項所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，其中所述第一電力驅動機( 對應所述第一電能交換機，並且所述第一電能交換機對應第一變頻器 (5)；其中所述第二電力驅動機( 對應所述第二電能交換機，並且所述第二電能交換機對應第二變頻器(5)；和其中所述第一電能交換機和所述第二電能交換機這樣地機械耦合， 即所述電能交換機是一個唯一的動能存儲器的一部分。
9.根據權利要求7所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，其中所述第一電力驅動機⑵對應所述第一電能交換機，並且所述第一電能交換機對應第一變頻器(5)；其中所述第二電力驅動機( 對應所述第二電能交換機，並且所述第二電能交換機對應第二變頻器 (5)；和其中所述第一電能交換機和所述第二電能交換機這樣地機械耦合，即所述電能交換機是一個唯一的動能存儲器的一部分。
10.根據權利要求1至4中任一項所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，其中所述第一電力驅動機( 和所述第一電能交換機分別具有定子繞組，其中所述第一電力驅動機 (2)和所述第一電能交換機的兩個所述定子繞組直接電連接。
11.根據權利要求9所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，其中所述第一電力驅動機( 和所述第一電能交換機分別具有定子繞組，其中所述第一電力驅動機( 和所述第一電能交換機的兩個所述定子繞組直接電連接。
12.根據權利要求1至4中任一項所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，其中所述第一電力驅動機( 和所述第一電能交換機是由同步電機和異步電機組成的組合。
13.根據權利要求11所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，其中所述第一電力驅動機( 和所述第一電能交換機是由同步電機和異步電機組成的組合。
14.根據權利要求12所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，其中第一異步電機設計成繞線轉子。
15.根據權利要求13所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，其中第一異步電機設計成繞線轉子。
16.根據權利要求1至4中任一項所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，其中所述第一電力驅動機( 具有可變化的轉速調節。
17.根據權利要求15所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，其中所述第一電力驅動機( 具有可變化的轉速調節。
18.根據權利要求16所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，其中所述第一變頻器 (5)設置用於可變地調節所述第一電力驅動機O)的轉速；其中尤其可藉助於所述第一變頻器( 調整設計成所述繞線轉子的所述第一異步電機的電頻率；其中尤其是在所述電力驅動機和電機之間的功率通量的方向和強度方面，可藉助於所述變頻器(5)，通過所述繞線轉子的電頻率相對於所述同步電機的電頻率的偏移可變化地調整。
19.根據權利要求17所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，其中所述第一變頻器 (5)設置用於可變地調節所述第一電力驅動機O)的轉速；其中尤其可藉助於所述第一變頻器( 調整設計成所述繞線轉子的所述第一異步電機的電頻率；其中尤其是在所述電力驅動機和電機之間的功率通量的方向和強度方面，可藉助於所述變頻器(5)，通過所述繞線轉子的電頻率相對於所述同步電機的電頻率的偏移可變化地調整。
20.根據權利要求1至4中任一項所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，其中在所述工作系統和所述動能存儲器之間實現了雙向的功率通量，所述功率通量尤其阻止了電網的由所述系統所要求的功率峰值，或減小了功率峰值，其中所述工作系統具有至少兩個工作系統(51，52)，而且所述工作系統(51，52)分別對應第一或第二作功機械O)。
21.根據權利要求19所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，其中在所述工作系統和所述動能存儲器之間實現了雙向的功率通量，所述功率通量尤其阻止了電網的由所述系統所要求的功率峰值，或減小了功率峰值，其中所述工作系統具有至少兩個工作系統(51， 52)，而且所述工作系統(51，52)分別對應第一或第二作功機械O)。
22.根據權利要求1至4中任一項所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，其中所述動能存儲器具有饋電機，所述饋電機用於給所述動能存儲器連續地饋送功率，其中尤其是所述饋電機(6)有選擇地無轉速調節地直接在電網(8)上運轉，或者帶有轉速調節地通過另一個變頻器(10)運轉。
23.根據權利要求21所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，其中所述動能存儲器具有饋電機，所述饋電機用於給所述動能存儲器連續地饋送功率，其中尤其是所述饋電機(6) 有選擇地無轉速調節地直接在電網(8)上運轉，或者帶有轉速調節地通過另一個變頻器 (10)運轉。
24.根據權利要求22所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，其中所述饋電機(6)設計成異步電機，尤其是短路式轉子。
25.根據權利要求23所述的用於給工作系統輸入功率的裝置，其中所述饋電機(6)設計成異步電機，尤其是短路式轉子。
專利摘要一種用於給系統(1)輸入功率的裝置，具有第一電力驅動機(2)，其可以將機械功率輸出給第一工作系統(51)和/或可以從該系統接收機械功率，其中該系統可以接收和/或輸出機械功率或機械能；第二電力驅動機(2)，其可以將機械功率輸出給第二工作系統和/或從該系統接收機械功率，其中該系統可以接收機械功率或機械能；第一動能存儲器(3，4)，其具有第一電能交換機(4)，該交換機與第一電力驅動機電連接；第二動能存儲器(3，4)，其具有第二電能交換機(4)，該交換機與第二電力驅動機電連接。其中第一動能存儲器與第二動能存儲器耦合。
文檔編號H02P27/04GK201985544SQ20102054195
公開日2011年9月21日 申請日期2010年9月21日 優先權日2009年9月24日
發明者于爾根·克賴特斯希, 埃爾瑪·謝菲爾斯 申請人:西門子公司