DE112005001213T5 - Hilfsbus-System - Google Patents

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DE112005001213T5
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insulated gate
bipolar transistors
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DE112005001213T
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English (en)
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Raed Ahmad
Ekkehard Pittius
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Siemens AG
Siemens Energy and Automation Inc
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Energy and Automation Inc
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Abstract

System, beinhaltend
ein Hilfsversorgungssystem für ein geländegängiges Transportfahrzeug, Folgendes beinhaltend:
einen aktiven Gleichrichter (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform), der dafür eingerichtet ist, ein erstes AC-Signal von einem Wechselstromgenerator zu empfangen und ein erstes DC-Signal an einen DC-Bus zu liefern; und
einen aktiven Umrichter (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform), der dafür eingerichtet ist, das erste DC-Signal von dem DC-Bus zu empfangen und ein zweites AC-Signal an ein Hilfsaggregat zu liefern.

Description

  • Werweise auf mit dieser Anmeldung in Zusammenhang stehende Anmeldungen
  • Diese Anmeldung beansprucht Priorität vor folgenden Anmeldungen, die hier in Gänze in Form einer Bezugnahme einbezogen sind: schwebende, vorläufige US-Patentanmeldung Nr. 60/574,958 (Aktenzeichen/Attorney Docket Nr. 2004P08956US), eingereicht am 27. Mai 2004; schwebende vorläufige US-Patentanmeldung Nr. 60/574,959 (Aktenzeichen/Attorney Docket Nr. 2004P08957US), eingereicht am 27. Mai 2004; und schwebende vorläufige US-Patentanmeldung Nr. 60/592,547 (Aktenzeichen/Attorney Docket Nr. 2004P13018US), eingereicht am 30. Juli 2004.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Bergbauausrüstungen wie etwa große, geländegängige Bergbau-LKWs und Bagger (z. B. Löffelbagger, Schürfkübelbagger etc.) können ziemlich große Wechsel- und/oder Gleichstrommotoren zum Fortbewegen der Ausrüstungen und/oder zum Transportieren von Material besitzen. Diese Motoren können Fahrmotoren, Hubmotoren, Schwenkmotoren und/oder Vorschubmotoren sein. Solche Motoren können durch herkömmliche elektrische Gleich- oder Wechselstrom-Antriebssysteme mit Energie versorgt werden. Solche Systeme können magnetische Komponenten wie etwa Transformatoren, Filter, Drosseln etc. enthalten, die erhebliche Abmessungen und/oder Gewichte haben können.
  • Bergbauausrüstungen können ihre Energie in erster Linie von einem Verbrennungsmotor gewinnen, der mechanisch mit einem Wechselstromgenerator verbunden sein kann. Der Wechselstromgenerator kann ein AC-Signal, beispielsweise an Hilfsaggregate, liefern. Der Wechselstromgenerator kann das AC-Signal an ein elektrisches System liefern, das auf verschiedene Arten konfiguriert und konzipiert sein kann. Die Betriebsfrequenz für die mit dem Wechselstromgenerator elektrisch verbundenen Hilfslasten kann circa 60 Hz betragen.
  • Elektrische Systeme können die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors der Maschine beeinflussen. Das Erfüllen der Leistungsanforderungen von Hilfsaggregaten kann manchmal bedeuten, dass man eine Mindestdrehzahl des Verbrennungsmotors einhalten muss, die höher ist, als andernfalls möglich sein könnte. Beispielsweise kann ein herkömmliches Antriebssystem zu einer Leerlaufdrehzahl von mehr als circa 1000 U/min führen, um die Hilfsaggregate in großen Bergbau-LKWs ausreichend mit Leistung zu versorgen. Folge der erhöhten Leerlaufdrehzahl können ein übermäßiger Kraftstoffverbrauch und/oder höhere Wartungskosten für den Dieselmotor sein, wodurch die Betriebskosten des LKW höher werden. Infolgedessen kann es einen Bedarf für ein System und/oder ein Verfahren geben, das Hilfssysteme effizient mit Energie versorgen kann.
  • Maschinen können Antriebssysteme hoher Leistung besitzen, die erhebliche Mengen an Wärme erzeugen können. Infolgedessen kann es einen Bedarf für effiziente Kühlsysteme geben. Maschinen können mit Luftkühlung arbeiten, dabei werden mithilfe von Gebläsen große Luftmengen bewegt, um Komponenten wie etwa die Leistungsmodule der Umrichter und die Fahrmotoren zu kühlen. Beschränkungen bei den herkömmlichen Luftkühlsystemen können in der begrenzten Leistungsdichte und/oder in dem ziemlich großen Raumbedarf liegen. Infolgedessen kann es einen Bedarf für ein Kühlsystem geben, das eine höhere Leistungsdichte bieten kann und/oder einen erheblich kleineren Einbauplatz als herkömmliche luftgekühlte Antriebssysteme benötigt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen können ein System beinhalten, das einen mit einem Wechselstromgenerator mechanisch verbunden Verbrennungsmotor beinhaltet. Der Wechselstromgenerator kann elektrisch mit einem Gleichrichter verbunden sein, der für das Empfangen eines ersten AC-Signals von dem Wechselstromgenerator eingerichtet ist. Der Gleichrichter kann elektrisch mit einem DC-Bus verbunden sein und ein DC-Signal an diesen liefern. Das System kann einen elektrisch mit dem DC-Bus verbundenen Umrichter beinhalten. Der Umrichter kann dafür eingerichtet sein, ein zweites AC-Signal an einen Fahrmotor und/oder an ein Hilfsaggregat zu liefern.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Eine große Vielfalt möglicher Ausführungsformen wird durch die folgende detaillierte Beschreibung unter Beiziehung der beigefügten Zeichnungen deutlicher. Es gibt folgende Zeichnungen:
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Energiemanagement-Systems 1000;
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Energiemanagement-Systems 2000;
  • 3 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Energiemanagement-Systems 3000;
  • 4 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Energiemanagement-Systems 4000;
  • 5 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Wärmeabfuhrsystems 5000;
  • 6 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform einer Umrichterschaltung 6000;
  • 7 zeigt ein Diagramm eines beispielhaften Satzes 7000 von Vektoren, die zu einer Umrichterschaltung gehören;
  • 8 zeigt eine beispielhafte Phasenspannungs-Kurvenform, erzeugt per Raumvektormodulation;
  • 9 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines wassergekühlten IGBT-Steuerkastens 9000;
  • 10 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines wassergekühlten IGBT-Steuerkastens 10000;
  • 11 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Fahrmotors 11000;
  • 12 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Energiemanagement-Verfahrens 12000; und
  • 13 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Datengeräts 13000.
  • Begriffsdefinitionen
  • Wo die folgenden Begriffe in dieser Patentschrift auftauchen, gelten dafür die hier angegebenen
  • Definitionen:
    • ein/einer/eine/eines – mindestens ein/einer/eine/eines.
    • aktiv – Schaltung und/oder Einrichtung, die Transistoren, integrierte Schaltkreise und/oder Vakuumröhren benutzt, um eine Aktion an einer elektrischen Quelle durchzuführen.
    • aktives Frontend – ein selbstgeführter, aktiv gesteuerter Versorgungswandler; eine selbstgeführte Einspeisungs-/Rückgewinnungs-Einheit.
    • Aktivität – Durchführung einer Funktion.
    • eingerichtet für/zum – für eine bestimmte Verwendung und/oder Situation geeignet gemacht und/oder eingerichtet.
    • Wechselstrom (AC) – elektrischer Strom, der seine Richtung in einem Stromkreis in regelmäßigen Abständen ändert.
    • Wechselstromgenerator – eine Vorrichtung, dafür eingerichtet, mechanische in elektrische Energie umzuwandeln. In dieser Patentschrift beinhaltet der Begriff „Wechselstromgenerator" auch Generatoren.
    • Vorrichtung – ein Gerät und/oder eine Einrichtung für einen bestimmten Zweck.
    • circa – ungefähr.
    • automatisch – mithilfe eines Datengeräts in einer Weise durchgeführt, die im Wesentlichen unabhängig vom Einfluss und/oder von der Steuerung durch einen Benutzer ist.
    • Hilfsaggregat – zu einem Fahrzeug, aber nicht zu dessen Triebstrang gehörende Einrichtungen wie etwa Ventilatoren, Gebläse, Scheibenwischer, Klimaanlagen, Heizungen und/oder Pumpen etc.
    • Hilfsversorgungssystem – eine Mehrzahl elektrisch verbundener Komponenten, dafür eingerichtet, elektrische Energie an Hilfsaggregate zu liefern.
    • Bus – ein elektrischer Leiter, der eine gemeinsame Verbindung zwischen mindestens zwei Schaltungen bildet.
    • kann/können – ist/sind in mindestens einigen Ausführungsformen fähig zu.
    • beinhaltend – einschließlich, aber nicht beschränkt auf.
    • konstant – ständig geschehend; dauerhaft; und/oder sich nicht verändernd.
    • ständig – ohne Unterbrechung hinsichtlich Zeit, Folge, Material und/oder Ausdehnung.
    • steuern – berechtigten und/oder beherrschenden Einfluss ausüben; lenken; passend zu einer Anforderung einstellen; und/oder regeln.
    • umwandeln – eine andere Form geben.
    • kühlen – Wärmeenergie abführen.
    • Kühlfluid – ein für das Übertragen von Wärmeenergie eingerichtetes Fluid.
    • Korrektur – Veränderung hin zu einem günstigeren Wert.
    • verbinden – zwei Dinge zusammenfügen, verbinden und/oder koppeln.
    • verbindbar – dafür einrichtbar, verbunden werden zu können.
    • Vorschubbewegung ausführen – pressen, vollpacken und/oder eng zusammendrücken.
    • DC-Zerhacker – eine Vorrichtung, eingerichtet zum Modulieren einer unmodulierten Gleichspannung.
    • definieren – Grundzüge, Form und/oder Struktur von etwas festlegen.
    • absenken – die elektrische Leistungsfähigkeit einer elektrischen Vorrichtung verringern.
    • Gleichstrom (DC) – elektrischer Strom, der seine Richtung nicht ändert.
    • Doppelwicklungsstator – feststehender Teil eines Motors, eines Dynamos, einer Turbine oder einer anderen elektrischen Kraftmaschine, der an jedem Pol zwei getrennte Wicklungen besitzt. Ein Rotor rotiert relativ zu dem Stator. Jede der beiden Wicklungen ist dafür eingerichtet, Energie von einem separaten Umrichter zu empfangen.
    • schürfen – über eine Oberfläche hinwegziehen.
    • Schürfkübelbagger – großer Bagger, der im Tagebaubetrieb zum Wegräumen von Deckschichten (Fels- und Erdschichten) eingesetzt wird. Ein typischer Schürfkübelbagger schleudert einen an einem Drahtseil hängenden Kübel ein beträchtliches Stück weit weg, sammelt dann das geschürfte Material durch Heranziehen des auf dem Boden rutschenden Kübels zu sich selbst hin mithilfe eines zweiten Drahtseils (oder einer Kette), hebt danach den Kübel und entleert ihn über einer Abraumkippe, in einen Verladetrichter und/oder auf eine Halde etc.
    • Antrieb – ein Mittel zum Übertragen von Leistung.
    • Arbeitszyklus – der Zeitanteil, indem ein System tatsächlich seine Funktion ausführt; bei einer DC-Spannung der Zeitanteil, in dem sie im Wesentlichen nicht Null ist.
    • elektrisch – durch Elektrizität mit Energie versorgt.
    • elektrisch verbunden – Objekte, die so verbunden sind, dass zwischen ihnen ein Fluss von Elektronen stattfinden kann.
    • Erregung – der Intensitätsgrad eines elektromagnetischen Feldes in einem Wechselstromgenerator, das durch Zuführen eines Stroms zum Stator des Wechselstromgenerators verursacht wird.
    • filterlos – ein elektrisches System, das keine Vorrichtung besitzt, die dafür eingerichtet ist, Signale mit bestimmten Frequenzen zurückzuweisen und andere passieren zu lassen.
    • Fluid – Flüssigkeit, Schlamm, Brei, Dampf, Nebel, Wolke, Schwaden und/oder Schaum etc.
    • Fluid/Luft-Wärmetauscher – eine Vorrichtung, dafür eingerichtet, Wärme von einem Fluid an Luft zu übertragen.
    • Frequenz – Anzahl von Schwingungen einer elektrischen Spannung und/oder eines elektrischen Stroms in einem vorbestimmten Zeitraum.
    • erzeugen – elektrische Energie erzeugen.
    • Stromklirrfaktor – bei einem Wechselspannungssignal das Verhältnis der Summe der Leistungen aller harmonischen Frequenzen oberhalb und/oder unterhalb einer Strom-Grundfrequenz zur Leistung der Strom-Grundfrequenz.
    • harmonisches Filter – eine Vorrichtung, die eine Kondensatorbatterie und eine Induktionsspule beinhaltet und so konstruiert und/oder abgestimmt ist, dass sie bei einer vorbestimmten nichtlinearen Last einen vorbestimmten Bereich harmonischer Frequenzen auslöscht und/oder erheblich abschwächt.
    • Wärmesenke – eine Vorrichtung, dafür eingerichtet, Wärmeenergie von einem mit ihr verbundenen Objekt abzuführen.
    • heben – hochheben und/oder hochziehen.
    • Hz – Abkürzung für „Hertz", die Einheit der Frequenz, entsprechend 1 Zyklus pro Sekunde.
    • Eingang – bezieht sich auf in eine Vorrichtung hinein fließende Elektrizität.
    • Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) – ein Halbleiterbaustein, der wie ein Bipolartransistor arbeitet, jedoch ein Feldeffekt-Gate besitzt, sodass kein Eingangsstrom benötigt wird, wenn man eine Gate-Emitter-Spannung anlegt, um den Baustein in den Leitzustand zu bringen. Bei sehr niedriger Gate-Emitter-Spannung schaltet der Baustein ab.
    • Verbrennungsmotor – Wärmekraftmaschine mit innerer Verbrennung, eine Vorrichtung, in der Kraftstoff so oxidiert wird, dass im Kraftstoff enthaltene Energie in mechanische Energie umgewandelt wird, beispielsweise durch Drehen einer Welle. Der Kraftstoff kann Ottokraftstoff, Dieselkraftstoff, Athanol, Methanol und/oder irgendein anderes Fluid auf Kohlenwasserstoffbasis etc. sein.
    • Umrichter – eine Vorrichtung, die DC-Energie in AC-Energie umwandelt oder umgekehrt.
    • Grenze – ein Punkt, über den hinaus etwas nicht fortgesetzt werden kann oder darf.
    • Last – eine Menge im Bergbau abgebauten Materials, die zu einem Baggerkübel und/oder LKW etc. zugeordnet ist.
    • Maschine – eine Vorrichtung und/oder ein Fahrzeug, eingerichtet zum Durchführen mindestens einer Aufgabe.
    • Material – jede Substanz, die gebaggert oder geschaufelt werden kann.
    • darf – ist bei mindestens einigen Ausführungsformen erlaubt.
    • mechanisch verbunden – mindestens ein erstes Objekt und ein zweites Objekt, die so verbunden oder gekoppelt sind, dass das erste Objekt physisch zusammen mit dem zweiten bewegt wird.
    • Verfahren – ein Prozess, eine Tätigkeit und/oder eine Gruppe zusammengehöriger Aktivitäten zum Erreichen eines Ergebnisses.
    • Bergwerk – ein Ort, wo Bodenmaterialien abgebaut werden können.
    • Bergbaubagger – eine Maschine zum Herausbaggern von Material aus der Erde.
    • Bergbau-LKW – ein Kraftfahrzeug, eingerichtet zum Transportieren von abgebautem Material.
    • moduliert – ständig in Frequenz, Amplitude, Phase oder einer anderen Eigenschaft verändert.
    • geländegängiges Transportfahrzeug – ein Fahrzeug, eingerichtet für den Einsatz auf Bodenflächen, die nicht asphaltiert, gepflastert etc. sind. Geländegängige Transportfahrzeuge können unter anderem beispielsweise Bergbau-LKWs, elektrische Bergbau-Löffelbagger und/oder elektrische Bergbaubagger etc. sein.
    • arbeiten – eine Funktion durchführen.
    • Abgabe – etwas, das hergestellt und/oder erzeugt wird.
    • Mehrzahl – gibt an, dass mehr als ein einziges Exemplar der betreffenden Art gemeint ist.
    • Energie – elektrische Energie, die Arbeit leisten kann.
    • Leistungsfaktor – das Verhältnis von Wirkleistung zu Scheinleistung. Ein Leistungsfaktor von 1,0 bedeutet, dass Strom und Spannung in Phase sind.
    • Vorrichtung zur Blindleistungskompensation – eine Vorrichtung, eingerichtet zum Verändern der Phasenbeziehung zwischen einer Wechselspannung und einem Wechselstrom hin zu einem günstigeren Wert.
    • Energiesenke – eine Vorrichtung, eingerichtet für das Abführen elektrischer Energie durch Umwandeln in eine andere Energieform, normalerweise in Wärmeenergie oder mechanische Energie.
    • vorbestimmt – im voraus festgelegt.
    • antreiben – eine Vorwärts- und/oder Rückwärtsbewegung verursachen.
    • liefern – bereitstellen, zur Verfügung stellen, versorgen (mit).
    • Pulsbreitenmodulation (PWM) – ein Verfahren zum Regeln der Ausgangsspannung und der Frequenz einer getakteten Stromversorgungseinheit durch Variieren der Breite, nicht aber der Höhe einer Impulsfolge; und/oder das Modulieren des Arbeitszyklus eines Signals und/oder einer Energiequelle zwecks Übertragung von Informationen über einen Kommunikationskanal und/oder das Steuern der an eine Last gelieferten Leistung.
    • Pumpe – eine Maschine, eingerichtet zum Heben, Komprimieren und/oder Befördern eines Fluids.
    • empfangen – etwas zugeführt bekommen, annehmen und/oder erlangen.
    • Gleichrichter – eine Vorrichtung, die AC-Energie in DC-Energie umwandelt.
    • verzögern – zu verlangsamen versuchen; eine Bewegung hemmen.
    • Satz – eine zusammengehörende Mehrzahl von Dingen.
    • Löffelbagger – eine elektrisch angetriebene Vorrichtung, eingerichtet zum Graben, Aufnehmen und/oder Transportieren von Erz.
    • Signal – elektrische Energie, der zu jedem Zeitpunkt ein bestimmter Stromwert und ein bestimmter Spannungswert zugeordnet ist, und wobei diese elektrische Energie in jedem bestimmten Zeitbereich durch mindestens einen Wechselstrom, einen Gleichstrom und/oder durch Spannungsschwingungen gekennzeichnet ist.
    • Sinus (sin) – die Ordinate des Endpunkts eines Bogenstücks eines Einheitskreises mit Mittelpunkt im Ursprung eines kartesischen Koordinatensystems, wobei dieses Bogenstück die Länge x hat, wobei vom Punkt (1, 0) aus im Gegenuhrzeigersinn gemessen wird, falls x positiv ist, und im Uhrzeigersinn, falls x negativ ist.
    • Sinusschwingung – eine Schwingung mit einer Auslenkung, die man grafisch als Sinuskurve darstellen und nach der Formel y = sin(x) berechnen kann.
    • sinusförmiger Ausgangsstrom – ein elektrischer Strom, der um einen mittleren Punkt oszilliert, wobei die grafische Darstellung der Oszillation einer Sinuskurve gleicht.
    • Sinusfilter – eine Drossel und ein Kondensator, elektrisch miteinander verbunden und dafür eingerichtet, aus dem Ausgangsstrom eines Frequenzantriebs Sinusschwingungen zu machen.
    • Raumvektormodulation (SVM) – eine Form der Pulsbreitenmodulation zum Regeln der Ausgangsspannung und der Frequenz eines Signals durch Variieren der Breite (nicht aber der Höhe) einer Impulsfolge und/oder der Zeitabstände zwischen den Impulsen. Raumvektormodulierte Signale unterscheiden sich von anderen Arten pulsbreitenmodulierter Signale durch das Verfahren, mit dem Anfang und Ende jedes Impulses festgelegt wird. Raumvektormodulierte Impulse werden zeitlich mithilfe eines berechneten Raumvektors festgelegt.
    • Drehzahl – eine Rotationsgeschwindigkeit.
    • statisch – stationär und/oder konstant.
    • im Wesentlichen – in großem Maße und/oder in hohem Grad.
    • schwenken – seitlich und/oder in einer Kurve bewegen.
    • geschaltete Kondensatorbatterie – eine Mehrzahl von Kondensatoren, dafür eingerichtet, automatisch in einen elektrischen Leistungsübertragungsstromkreis eingeschaltet zu werden, normalerweise zwecks Korrektur eines Leistungsfaktors.
    • System – eine Zusammenstellung von Mechanismen, Vorrichtungen, Daten und/oder Anweisungen, wobei diese Zusammenstellung dafür konzipiert ist, eine oder mehrere bestimmte Funktionen auszuführen.
    • Temperatur – Maß für die mittlere kinetische Energie der Teilchen eines Materialstücks etc., ausgedrückt in Einheiten oder Grad einer Standardskala.
    • Temperatursensor – eine Vorrichtung, eingerichtet zum Liefern eines einer Temperatur proportionalen Signals.
    • Fahrmotor – ein elektrischer Motor, mechanisch so mit einer Maschine verbunden, dass er eine Kaft zum Fortbewegen der Maschine liefern kann.
    • unmoduliert – im Wesentlichen konstant.
    • Beispielsweise ist eine ziemlich konstante Gleichspannung unmoduliert.
    • variabel – kann sich verändern und/oder kann variieren, wird variiert, und/oder ist veränderbar.
    • Spannung – (auch unter den Bezeichnungen „Potenzialdifferenz" und „Elektromotorische Kraft" (EMK) bekannt) eine Größe, ausgedrückt als vorzeichenbehaftete Zahl in Volt (V) und gemessen als vorzeichenbehaftete Differenz zwischen zwei Punkten einer elektrischen Schaltung, wobei – nach dem Ohmschen Gesetz – die Division dieser Zahl durch den Widerstand in Ohm den Strom in Ampere ergibt, der zwischen diesen Punkten fließt.
    • Welle – eine Störung, eine Variation und/oder ein Ereignis, das die Übertragung elektrischer Energie durch ein Medium von Punkt zu Punkt fortschreitend bewirkt.
    • Kurvenform – eine Kontur, Kurve und/oder ein visuelles Modell von Änderungen von Spannung und/oder Strom über die Zeit.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Energiemanagement-Systems 1000. Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann das Energiemanagement-System 1000 Teil einer Maschine wie etwa eines geländegängigen Transportfahrzeugs sein. Die Maschine kann ein Fahrzeug wie etwa ein Automobil, ein Pritschen-LKW, ein Tandemachsen-LKW, ein Bus, ein Bergbaubagger, eine Lokomotive und/oder ein Bergbau-LKW etc. sein. Die Maschine kann eine Transportmaschine, ein Hebewerk, eine Industriemaschine etc. sein. Das Energiemanagement-System 1000 kann einen Wechselstromgenerator 1100 beinhalten. Der Wechselstromgenerator 1100 kann mechanisch mit einem Verbrennungsmotor verbunden sein. Der Wechselstromgenerator 1100 kann AC-Signale erzeugen und dadurch von dem Verbrennungsmotor kommende mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln.
  • Das Energiemanagement-System 1000 kann einen Gleichrichter 1150 beinhalten. Der Gleichrichter 1150 kann einen aktiven Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) beinhalten. Der Gleichrichter 1150 kann für das Umwandeln von AC-Signalen in DC-Signale eingerichtet sein. Der Gleichrichter 1150 kann DC-Signale an einen DC-Bus 1175 liefern. Die von dem DC-Gleichrichter an den DC-Bus gelieferten Signale können eine Spannung von circa 120, 135,67, 159,1, 224,5, 455, 460,75, 885, 930,1, 1200, 1455,45, 1687,1, 2000, 2200,32, 2300,12, 3000,6 oder 5500 Volt und/oder von irgendeinem anderen Spannungswert oder -bereich dazwischen haben. Die Spannung am DC-Bus 1175 kann durch Verändern der Drehzahl eines Verbrennungsmotors, durch den Ein/Aus-Arbeitszyklus des Gleichrichters 1150 und/oder durch die Erregung des Wechselstromgenerators 1100 variiert werden.
  • Das Energiemanagement-System 1000 kann eine Mehrzahl von Umrichtern 1500, 1600, 1700, 1800 beinhalten, die für das Treiben einer Mehrzahl von Fahrmotoren 1900, 1950 eingerichtet sein können. Die Umrichter 1500, 1600, 1700, 1800 können Umrichter mit aktiven IGBTs sein. Die Umrichter 1500, 1600, 1700, 1800 können dafür eingerichtet sein, AC-Signale mit einer Frequenz von circa 29,9 Hz, 40 Hz, 48,75 Hz, 54,2 Hz, 60 Hz, 69,2 Hz, 77,32 Hz, 85,9 Hz, 99,65 Hz, 120 Hz, 144,2 Hz, 165,54 Hz, 190,3, 240 Hz und/oder mit jedem anderen Frequenzwert oder -unterbereich dazwischen zu liefern.
  • Jeder der Fahrmotoren 1900, 1950 kann einen Doppelwicklungsstator beinhalten. Motoren, die einen Doppelwicklungsstator beinhalten, können für das Arbeiten mit und/oder Erzeugen von Signalen mit einer höheren Frequenz eingerichtet sein. Aber selbst wenn die Frequenz nicht erhöht wird, kann man durch Verwenden von AC-Motoren mit Doppelwicklungsstator beim selben Motorversorgungsstrom ein bis circa doppelt so hohes Drehmoment erreichen. Weitere Informationen über die Doppelwicklungsstator-Technologie finden sich in der US-Patentschrift Nr. 4,785,213 (Satake), die hier in Gänze in Form einer Bezugnahme einbezogen ist.
  • Das Energiemanagement-System 1000 kann eine Schaltung beinhalten, die dafür eingerichtet ist, Energie abzuführen, die durch die Fahrmotoren 1900, 1950 erzeugt wird, während die Maschine im Verzögerungsbetrieb läuft. Die Schaltung kann eine Zerhackerschaltung beinhalten, die eine aktive IGBT-Zerhackerschaltung sein kann und einen oder mehrere aktive IGBT-Transistoren 1300, 1350 beinhaltet. Die einen IGBT 1300, 1350 durchfließende Energie kann durch den Widerstand 1400 in Wärme umgesetzt werden. Der Widerstand 1400 kann ein Widerstand, ein Widerstandsnetzwerk (oder Widerstands-Array) oder eine Mehrzahl von Widerstandsnetzwerken sein.
  • Jeder der Umrichter 1500, 1600, 1700, 1800 kann zur Vereinfachung in den Abbildungen als einzelner Transistor dargestellt sein. Jeder der Umrichter 1500, 1600, 1700, 1800 kann eine Mehrzahl von Transistoren für jede an die Fahrmotoren 1900, 1950 gelieferte Stromphase beinhalten, wie in 4 gezeigt. Eine Umrichterschaltung, die eine Phase für eine Statorwicklung liefert, kann zwei Schalterelemente zum Liefern von pulsbreitenmodulierten (PWM) oder raumvektormodulierten (SVM) Signalen an die Fahrmotoren 1900, 1950 beinhalten.
  • Das Datengerät 1200 kann verschiedene Algorithmen zum Steuern der Schaltvorgänge im Energiemanagement-System 1000 anwenden. Um die Arbeitsweise der Schaltung im Energiemanagement-System 1000 zu verstehen, kann man eine einfachere Schaltung untersuchen. Beispielsweise kann jeder Satz von drei an die Fahrmotoren 1900, 1950 gelieferten Signalphasen sechs Schalterelemente beinhalten (wie in 6 für eine einzelne 3-phasige Stromversorgung gezeigt). Jeder der Umrichter 1500, 1600, 1700, 1800 kann durch ein Datengerät 1200 gesteuert werden.
  • 6 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform einer Umrichterschaltung 6000. Bei einem 3-phasigen System kann man eine erste Phase als Phase „A" bezeichnen, eine zweite Phase als Phase „B" und eine dritte Phase als Phase „C". Unter Verwendung einer ähnlichen Nomenklatur kann man die zugehörigen Schalterelemente mit SA+, SA–, SB+, SB–, SC+ und SC– bezeichnen. Jeder Satz von sechs Schalterelementen kann zwischen Punkten des DC-Bus 6100 in Form einer Brückenschaltung angeschlossen sein. Die Schalterelemente können per PWM- oder SVM-Taktung vom Datengerät 6300 aus gesteuert werden. Das Datengerät 6300 kann dafür eingerichtet sein, in Reaktion auf einen errechneten Befehlsvektor Schaltsignale zu liefern.
  • Da zu jedem Zeitpunkt immer genau eins der beiden Schalterelemente jeder Stromphase eingeschaltet ist, kann man die Schaltzustände jeder an den Fahrmotor 6200 gelieferten Phase durch drei Binärzahlen (SA, SB, SC) darstellen. Bei dieser Darstellung kann eine „1" angeben, dass das obere (oder „+") Schalterelement eingeschaltet, und eine „0", dass das untere (oder „–") Schalterelement eingeschaltet ist. Demzufolge gibt (0, 0, 0) an, dass SA–, SB– und SC– eingeschaltet und SA+, SB+ und SC+ ausgeschaltet sind; (1, 0, 0) gibt an, dass SA+, SB– und SC– eingeschaltet und SA–, SB+ und SC+ ausgeschaltet sind usw.
  • Alle acht so entstehenden Koordinatensätze kann man als Schalter- oder Spannungsvektoren V0 bis V7 darstellen, wie in 7 gezeigt, wobei (0, 0, 0) bzw. V0 und (1, 1, 1) bzw. V7 Nullvektoren sind. Das von den sechs vom Nullvektor verschiedenen Spannungsvektoren V1 bis V6 aufgespannte Sechseck kann man in die sechs 60°-Bereiche 1 bis 6 aufteilen, und jeder Bereich kann von zwei vom Nullvektor verschiedenen Spannungsvektoren aufgespannt werden. Der Betrag, also die Länge jedes vom Nullvektor verschiedenen Spannungsvektors, kann 2 V/3 sein, wobei V die Größe der Spannung auf dem DC-Bus ist.
  • Vektoren können repräsentiert werden, indem ihre Projektionen auf die X- und die Y-Achse über das von den Vektoren V1 bis V6 aufgespannte Sechseck überlagert werden. Beispielsweise kann der Spannungs-Befehlsvektor Vs* wie in 7 gezeigt projiziert werden, um Vx* und Vy* zu definieren. Die Projektionen jedes vom Nullvektor verschiedenen Vektors auf die X- und die Y-Achse können durch folgende Gleichungen ermittelt werden Vi,x = 2·V/3·[cos((i – 1)60°)] (1) Vi,y = 2·V/3·[sin((i – 1)60°)] (2) dabei kann i der Index des jeweiligen Vektors sein (d. h. i = 1 bezeichnet den Spannungsvektor V1, i = 2 den Spannungsvektor V2 usw.); i kann auch als Index für die Bereiche 1 bis 6 interpretiert werden.
  • Um die Schalterelemente SA+, SA–, SB+, SB–, SC+ und SCanzusteuern, sodass sie aus der konstanten DC-Spannung V einen 3-phasigen, symmetrischen Satz von AC-Spannungen erzeugen, kann eine Anzahl bekannter PWM- oder SVM-Steuerungsanordnungen benutzt werden. Bei SVM kann ein in der (X-Y)-Ebene rotierender Spannungs-Befehlsvektor einen Befehl für eine symmetrische 3-phasige Spannung repräsentieren. Für jedes Steuerintervall der Pulsbreitenmodulation kann ein Befehl für eine 3-phasige Spannung durch einen Spannungs-Befehlsvektor in der (X-Y)-Ebene repräsentiert werden, die durch die sechs vom Nullvektor verschiedenen und beispielsweise von der Umrichterschaltung 6000 von 6 bereitgestellten Spannungsvektoren V1 bis V6 aufgespannt wird. Jeder Spannungs-Befehlsvektor kann durch Zusammensetzen von Vektoren geeigneter Größe angenähert oder konstruiert werden, die nach den beiden benachbarten, vom Nullvektor verschiedenen Vektoren und einem geeignet gewählten der Nullvektoren V0 oder V7 ausgerichtet sind.
  • Beispielsweise kann, wie in 7 für den ersten Sektor gezeigt, der Spannungs-Befehlsvektor Vs* durch V1*, V2* und einen der Nullvektoren V0 bzw. V7 angenähert werden. Die Nullvektoren können so gewählt werden, dass für jeden Übergang von einem vom Nullvektor verschiedenen Vektor zum Nullvektor und weiter zum nächsten vom Nullvektor verschiedenen Vektor nur eines der Schalterelemente SA+, SA–, SB+, SB–, SC+ und SC– seinen Ein/Aus-Zustand ändern muss. Die Größe oder Zeitdauer jedes der Spannungsvektoren kann so gewählt werden, dass die vom Befehlsvektor vorgegebenen und die tatsächlichen – beispielsweise von der Umrichterschaltung 6000 von 6 gelieferten – Voltsekunden einander gleich sind.
  • Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen von SVM kann ein Abtastintervall TS, das viel kürzer als 1/6 des Zyklus der gewünschten Ausgangs-Grundfrequenz ist, festgesetzt werden. Nachdem die Vektorkomponenten festgelegt sind, können sie innerhalb jedes Abtastintervalls als Zeitgewichtungsverhältnis betrachtet werden. Die Schalterelemente können so arbeiten, dass jeder der beiden aktiven Vektoren für einen bestimmten Bruchteil von TS aufgeschaltet wird. Dann können Intervalle mit Nullspannung hinzugefügt werden, damit sich eine Gesamtdauer von TS ergibt. Dies kann man als einen PWM-Ablauf betrachten in dem Sinne, dass das über viele TS-Intervalle gemittelte Verhalten dem gewünschten Ausgangsvektor folgt und dass die Zeitgewichte als relative Einschaltdauern interpretiert werden können. In der Praxis können die Vektorkomponenten zu jedem Zeitpunkt kTS (wobei k eine Ganzzahl sein kann) neu berechnet werden. Deshalb können diese Zeiten als gleichförmige Abtastintervalle dienen und das über jedes Intervall gemittelte Verhalten kann durch den Spannungsvektor zum Zeitpunkt kTS bestimmt werden.
  • 8 illustriert ein Beispiel eines SVM-Ablaufs im Zeitbereich bei einer Schaltfrequenz, die 15-mal größer als die am Ausgang gewünschte Grundfrequenz (die Modulationsfrequenz) sein kann, und bei einer 95%igen Modulation im Vergleich zu einem Sinus. Die Schaltfolge kann so sein wie in 8 unten gezeigt. Die äquivalente verzerrte Modulation, mit dem Bezugssinusoid für Phase a, kann so sein wie in 8 oben gezeigt. Im Sektor I kann die Schaltfolge 0-4-6-7-6-4-0 sein, sodass zu jedem Umschaltzeitpunkt immer nur ein Schalter seinen Zustand ändert. Die Schaltfolgen für die anderen Sektoren lassen sich aus 3 entnehmen. Für jeden Sektor kann die Vektordarstellung der gewünschten Ausgangsspannung ausgedrückt werden durch
    Figure 00200001
    dabei können die Vektorkomponenten Ti/Ts und Tj/Ts Zeitgewichte werden, die den den jeweiligen Bereichen zugeordneten Schaltzuständen zugeordnet sind. Die Gesamtzeit Ts = Ti + Tj + T0 + T7 kann das Abtastintervall sein. Die Zeitdauern T0 und T7 der Nullspannungs-Intervalle können beliebig sein, solange die Summe die korrekte Dauer Ts ergibt; das zeigt, dass es ein gewisses Maß an Freiheit geben kann. Bei SVM kann man jedes Nullspannungsintervall gleichlang wählen, um T0 = T7 zu bekommen.
  • In die Raumvektor-Definitionen kann ein Skalierungsfaktor eingearbeitet werden. Die Vektorskalierung im Raumvektorbereich kann 3 m/4 sein, wobei m der Modulationsgrad für jede Phasenspannung (bei völlig sinusförmiger Modulation) sein kann. Der Faktor 3/4 lässt sich ableiten, wenn man zunächst beachtet, dass m bestimmt ist durch
    Figure 00200002
    wobei Vph der Spitzenwert der Ausgangs-Phasenspannung ist. Die (symmetrischen) Phasenspannungen im Zeitbereich können mithilfe einer unnormalisierten Park-Transformation mit einem Faktor von 3/2 in Koordinaten umgewandelt werden. Dadurch kann das Skalieren von Phasenspannungen auf den gewünschten Ausgangsvektor wie folgt erfolgen:
    Figure 00210001
  • Um dies mit einem Zeitbereich in Verbindung zu bringen, können die normalisierten Spannungskomponenten den Zeitfunktionen Md(t) = mcos(ωt) bzw. Mq(t) = mcos(ωt) zugeordnet werden.
  • Deshalb kann der normalisierte Ausgangs-Spannungsvektor in der Form
    Figure 00210002
    geschrieben werden. Bei SVM kann eine Basis mit den Achsen von 7 in eine Basis in einem (i-j)-Koordinatensystem (mit den Basisvektoren Bij) transformiert werden, um Ti und Tj in Gleichung (3) zu ermitteln. Im Sektor I sind die Basisvektoren v ^4 und v ^6 mit dem (x-y)-Koordinatensystem verknüpft durch
    Figure 00210003
    wobei P eine 2×2-Transformationsmatrix sein kann, die sektorabhängig sein kann.
  • Die Transformationsmatrizen für alle Sektoren können wie in Tabelle I gezeigt aussehen. Tabelle I Table I
    Figure 00220001
  • Sektor I kann als Basis für eine für jeden der betreffenden Sektoren gültige Betrachtung benutzt werden. Die Matrix P kann sich auf Basisvektoren beziehen. Für diese lineare Transformation können die Komponenten so in Beziehung gesetzt werden, dass die (i-j)-Vektorkomponenten in Spaltenschreibweise die mit (p–1)T multiplizierten (x-y)-Komponenten sind. Deshalb können die Komponenten T4/Ts und T6/Ts wie folgt berechnet werden:
    Figure 00220002
  • Beim Zeitargument in (7) kann Abtastung benutzt werden, um Dauerberechnungen zu unterstützen. Zu den Abtastzeitpunkten kann man (7) wie folgt schreiben:
    Figure 00220003
  • Typischerweise verfolgt ein separates Datengerät die Schaltfolge, was eine Anzahl von Übergängen minimieren kann.
  • Weitere Informationen über Raumvektormodulation finden sich in den US-Patentschriften 5,552,977 , 6,023,417, 6,316,895 , 6,819,078 und 6,839,249 , die alle hier in Gänze in Form einer Bezugnahme einbezogen sind, außerdem in dem Artikel von Alexis Kwasinski, Philip T. Krein und Patrick L. Chapman, „Time Domgin Comparison of Pulse-Width Modulation Schemes", IEEE Power Electronics Letters, Bd. 1, Nr. 3 (September 2003)".
  • Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen nutzen eine Gleichstrom/Wechselstrom-SVM-Technik zum Steuern von IGBTs in den Umrichtern 1500, 1600, 1700, 1800, was Schaltverluste in den IGBTs verringern und/oder eine höhere Ausnutzung der Spannung des DC-Bus 1175 ermöglichen kann, verglichen mit anderen PWM-Verfahren.
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Energiemanagement-Systems 2000. Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann das Energiemanagement-System 2000 einen Verbrennungsmotor 2100 beinhalten. Der Verbrennungsmotor 2100 kann mechanisch mit einem ersten Wechselstromgenerator 2200 und einem zweiten Wechselstromgenerator 2300 verbunden sein. Der erste Wechselstromgenerator 2200 und der zweite Wechselstromgenerator 2300 können durch eine Regelschaltung gesteuert sein. Die Regelschaltung kann einen Erregerstromsteller 2600, einen dritten Wechselstromgenerator 2400 und einen Satz 2500 aus Gleichrichter und Spule beinhalten. Die Regelschaltung kann zum Verändern eines Erregerstroms für den ersten Wechselstromgenerator 2200 und den zweiten Wechselstromgenerator 2300 eingerichtet sein, wodurch eine vom ersten Wechselstromgenerator 2200 und vom zweiten Wechselstromgenerator 2300 erzeugte Spannung verändert wird.
  • Der erste Wechselstromgenerator 2200 kann dafür eingerichtet sein, Signale an einen Gleichrichter 2700 zu liefern. Der Gleichrichter 2700 kann ein aktiver IGBT-Gleichrichter sein, der AC-Signale vom ersten Wechselstromgenerator 2200 empfangen und DC-Signale an einen DC-Bus liefern kann. Der DC-Bus kann dafür eingerichtet sein, Signale an einen ersten Umrichter 2900 und einen zweiten Umrichter 2925 zu liefern. Der erste Umrichter 2900 und der zweite Umrichter 2925 können aktive IGBT-Umrichter sein, die unter normalen Bedingungen so arbeiten können, dass sie DC-Signale von dem DC-Bus empfangen und AC-Signale an den ersten Fahrmotor 2950 und den zweiten Fahrmotor 2975 liefern. Wenn die zu dem Energiemanagement-System 2000 gehörende Maschine im Verzögerungsbetrieb läuft, dann können der Fahrmotor 2950 und der Fahrmotor 2975 elektrische Signale erzeugen. Wenn der Fahrmotor 2950 und der Fahrmotor 2975 als elektrische Generatoren arbeiten, wie etwa dann, wenn die Maschine im Verzögerungsbetrieb läuft, dann können der erste Umrichter 2900 und der zweite Umrichter 2925 dafür eingerichtet sein, AC-Signale vom Fahrmotor 2950 und vom Fahrmotor 2975 zu empfangen und DC-Signale an den DC-Bus zu liefern.
  • Der zweite Wechselstromgenerator 2300 kann dafür eingerichtet sein, Signale an ein Hilfssystem 2875 zu liefern. Der zweite Wechselstromgenerator 2300 kann elektrisch mit einem Schaltersatz 2800 verbunden sein. Der Schaltersatz 2800 kann eingerichtet sein zum Übertragen der Versorgungsenergie vom zweitem Wechselstromgenerator 2300 zum Hilfssystem 2875 und zu einer Schaltung, die dafür eingerichtet ist, Versorgungsenergie an das Hilfssystem 2875 zu liefern, wenn die Maschine im Verzögerungsbetrieb läuft.
  • Der Schaltersatz 2800 kann elektrisch mit einem Hilfstransformator 2850 verbunden sein. Der Hilfstransformator 2850 kann dafür eingerichtet sein, eine Spannung von an das Hilfssystem 2875 gelieferten Signalen zu verändern. Beispielsweise kann der Hilfstransformator 2850 eine Ausgangsspannung des zweiten Wechselstromgenerators 2300 auf eine geringere Spannung für das Hilfssystem 2875 heruntersetzen.
  • 3 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Energiemanagement-Systems 3000. Das Energiemanagement-System 3000 kann einen Verbrennungsmotor 3100 beinhalten. Das Energiemanagement-System 3000 kann einen ersten Wechselstromgenerator 3300 und einen zweiten Wechselstromgenerator 3400 beinhalten. Das Energiemanagement-System 3000 kann einen Erregerstromsteller beinhalten, der dafür eingerichtet ist, eine Ausgangsspannung des ersten Wechselstromgenerators 3300 zu verändern. Der Erregerstromsteller kann einen zweiten Wechselstromgenerator 3400 beinhalten, der magnetisch mit einem Erregerstromsteller 3500 verbunden ist. Der zweite Wechselstromgenerator 3400 kann elektrisch mit einem Satz 3200 aus Gleichrichter und Spule 3200 verbunden sein. Der Erregerstromsteller 3500 kann dafür eingerichtet sein, eine Ausgangsspannung und/oder einen Ausgangsstrom des zweiten Wechselstromgenerators 3400 zu verändern. Der Satz 3200 aus Gleichrichter und Spule kann dafür eingerichtet sein, einen elektrischen Strom vom zweiten Wechselstromgenerator 3400 zu übertragen, um dem ersten Wechselstromgenerator 3300 eine zeitveränderliche Erregung zu liefern. Der erste Wechselstromgenerator 3300 kann dafür eingerichtet sein, 3-phasige AC-Signale zu erzeugen.
  • Der erste Wechselstromgenerator 3300 kann elektrisch mit einem Gleichrichter 3600 verbunden sein, der elektrisch mit einem DC-Bus 3700 verbunden sein kann. Der Gleichrichter 3600 kann ein aktiver IGBT-Gleichrichter sein, der eine Eingangsdrossel, eine Mehrzahl von IGBT-Transistoren und antiparallele Dioden in einer 6-phasigen Brückenschaltung, Busverbindungen niedriger Induktanz, eine Zündschaltung zum Ein- und Ausschalten der IGBTs, Strom- und -spannungsmesswandler und/oder eine digitale Steuerschaltung etc. beinhalten kann.
  • Der Gleichrichter 3600 kann dafür eingerichtet sein, DC-Signale an den DC-Bus 3700 zu liefern. Der Gleichrichter 3600 kann unabhängig von Last- und/oder Versorgungsbedingungen einen sinusförmigen Strom aufnehmen. Bei bestimmten Maschinen kann der Gleichrichter 3600 eine ungesteuerte 3-Phasen-Vollwellen-Schaltung (z. B. mit Dioden) sein. Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann der Gleichrichter 3600 filterlos sein. Der Gleichrichter 3600 kann dafür eingerichtet sein, den Stromklirrfaktor auf einen Wert von circa 5 Prozent, 4,02 Prozent, 2,998 Prozent, 2 Prozent, 1,1 Prozent und/oder 0,5 Prozent etc. oder auf irgendeinen Wert oder Unterbereich dazwischen zu begrenzen. Der Gleichrichter 3600 kann dafür eingerichtet sein, eine aktive Eingangs-Leistungsfaktorkorrektur auf einen Wert von circa 0,95, 0,96, 0,97, 0,98, 0,99, und/oder 1,00 etc. oder auf irgendeinen Wert oder Unterbereich dazwischen zu bewirken. Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann der Gleichrichter 3600 für die Verwendung bei Bergbau-Löffelbaggern und/oder Schürfkübelbaggern eingerichtet sein. Der DC-Bus 3700 kann elektrisch mit den Umrichtern 3725, 3750 verbunden sein. Die Umrichter 3725, 3750 können aktive IGBT-Umrichter sein. Die Umrichter 3725, 3750 können ein raumvektormoduliertes (SVM) AC-Signal erzeugen. Die Umrichter 3725, 3750 können dafür eingerichtet sein, unabhängig von Last- und/oder Versorgungsbedingungen einen sinusförmigen Ausgangsstrom zu liefern, dessen Klirrfaktor kleiner als circa 7 Prozent, 6,01 Prozent, 5 Prozent, 3,997 Prozent, 3 Prozent, 2,1 Prozent und/oder 1 Prozent oder kleiner als irgendein Wert oder Unterbereich dazwischen ist. Die Umrichter 3725, 3750 können dafür eingerichtet sein, eine raumvektormodulierte sinusförmige AC-Spannung zu erzeugen, die einen Arbeitszyklus hat, der ständig variiert werden kann, um die über die Zeit gemittelte, beispielsweise den Fahrmotoren 3925 und 3950 zugeführte, Ausgangsspannung zu beeinflussen. Die Ausgangsspannung der Umrichter 3725 und 3750 kann in Frequenz, Phasenlage und/oder Amplitude oder Effektivwert davon etc. variiert werden. Die Umrichter 3725, 3750 können dafür eingerichtet sein, DC-Signale vom DC-Bus 3700 zu empfangen und AC-Signale, wie etwa 3-phasige AC-Signale, an die Fahrmotoren 3925, 3950 zu liefern, wenn die zu dem Energiemanagement-System 3000 gehörende Maschine sich fortbewegt. Die Fahrmotoren 3925, 3950 können mechanisch mit Achsen und Rädern verbunden sein, die zum Antreiben der Maschine eingerichtet sind. Die Fahrmotoren 3925, 3950 können dafür eingerichtet sein, AC-Signale zu erzeugen, wenn die Maschine im Verzögerungsbetrieb läuft. Die Umrichter 3725, 3750 können dafür eingerichtet sein, DC-Signale an den DC-Bus 3700 zu liefern, wenn die Fahrmotoren 3925, 3950 AC-Signale erzeugen. Das Energiemanagement-System 3000 kann einen Hilfssystemumrichter 3775 beinhalten. Der Hilfssystemumrichter 3775 kann dafür eingerichtet sein, variable 3-phasige AC-Signale zu liefern. Der Umrichter 3775 kann eine AC-Kurvenform erzeugen, die eine Frequenz von circa 60, 90, 120 und/oder mehr Zyklen/Sekunde (Hertz) und eine Größe von circa 100 bis circa 1800 Volt, einschließlich aller Werte und Unterbereiche dazwischen – wie circa 460, 600 und 720 Volt etc. – hat. Der Hilfssystemumrichter 3775 kann ein aktiver IGBT-Umrichter sein. Der Hilfssystemumrichter 3775 kann dafür eingerichtet sein, eine sinusförmige, pulsbreitenmodulierte DC-Spannung zu erzeugen. Der Umrichter 3775 kann unter Verwendung eines AC-Spannungssensors gesteuert werden, der am gefilterten Ausgang des 3-phasigen Transformators 3790 angeschlossen sein kann, um die Ausgangs-AC-Spannung durch Steuern eines Modulationsindex des Umrichters 3775 zu regeln. Der eingestellte Modulationsindex kann berechnet oder aus einer Tabelle entnommen werden, und zwar auf Basis des Werts der Spannung im Haupt-DC-Zwischenkreis. Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann – nachdem ein Modulationsindex hochgefahren ist – die 3-phasige Busspannung unter Nutzung des AC-Spannungssensors auf einen gewünschten Effektivwert eingestellt werden. Der AC-Spannungssensor kann ständig genutzt werden, um den Spannungswert innerhalb einer Toleranz von +/– 5% zu regeln, wenn sich eine Last auf der AC-Seite ändert. Eine Last auf der gefilterten Abschnittsseite des Umrichters 3775 kann konstant sein und 100% relative Einschaltdauer aufweisen, wodurch die Möglichkeit, dass bei geringen Lasten eine Überspannung auftritt, wegen eines Sinusfilters geringer wird. Das Sinusfilter kann elektrisch mit dem Hilfssystemumrichter 3775 verbunden sein. Der Hilfssystemumrichter 3775 kann dafür eingerichtet sein, Energie an ein Hilfssystem 3900 zu liefern, das zu der Maschine gehörende Hilfsaggregate beinhaltet. Der Hilfssystemumrichter 3775 kann dafür eingerichtet sein, DC-Signale vom DC-Bus 3700 zu empfangen und AC-Signale an das Hilfssystem 3900 zu liefern. Der Hilfssystemumrichter 3775 kann elektrisch mit einem Transformator 3790 und/oder mit Sinusfiltern verbunden sein. Der Transformator 3790 kann dafür eingerichtet sein, von dem Hilfssystemumrichter 3775 AC-Signale mit einer ersten Spannung zu empfangen und AC-Signale mit einer zweiten Spannung an das Hilfssystem 3900 zu liefern. Der Hilfssystemumrichter 3775 kann eine sinusförmige, pulsbreitenmodulierte DC-Spannung (SPWM) erzeugen, die einen Arbeitszyklus („Einschaltzeit") hat, der ständig variiert werden kann, um die über die Zeit gemittelte, beispielsweise den Motoren zugeführte, Ausgangsspannung zu beeinflussen. Der Hilfssystemumrichter 3775 und/oder die Umrichter 3725 und 3750 können statt SPWM eine Raumvektor-Pulsbreitenmodulationstechnik (SVPWM) verwenden. Der Hilfssystemumrichter 3775 kann SPWM- oder SVM-Verfahren verwenden, je nach den Lastanforderungen und/oder Implementierungsdetails. Der Hilfssystemumrichter 3775 kann eine mittlere Bemessungsleistung wie etwa 400 kVA haben, die als Hilfsversorgung für das Hilfssystem 3900 benutzt werden kann. Beispielsweise kann der Hilfssystemumrichter 3775 ein Modul des Typs Siemens ST 1500 WL oder des Typs Siemens ST 1500 FL sein (wobei das „1500 WL"-Modul wassergekühlt und das Modul „ST 1500 FL" mit Luft zwangsgekühlt ist). Der Hilfssystemumrichter 3775 kann eine vom DC-Bus 3700 mit Energie versorgte PWM-Umrichterspannungsquelle sein. Der Transformator 3790 kann ein 3-phasiger Transformator sein und/oder er kann eine Isolation liefern und/oder er kann die dem Hilfssystem 3900 zugeführte Spannung herabsetzen. Dem Transformator 3790 kann eine höhere Streuimpedanz zu Filterungszwecken fehlen. Der ungefilterte Ausgang des Transformators kann AC-Motoren versorgen, die ein Hauptgebläse und/oder ein Gebläse für einen Bremswiderstand bewegen. Ein Gebläsemotor kann unter Verwendung von Schützen und/oder eines an einer Mittelanzapfung an der Sekundärseite des Transformators angeschlossenen Starters gestartet werden. 3-phasige Serienfilter, eisenlose Drosseln und/oder eine 3-phasige Kondensatorbatterie in Dreieckschaltung können eine Wasserpumpe und/oder ein Gebläse für einen Innenraumkühler versorgen.
  • Das Hilfssystem 3900 kann einen ungefilterten 3-phasigen AC-Bus beinhalten, der beispielsweise ein Gebläse versorgen kann, das dafür eingerichtet ist, einen Fahrmotor, einen Wechselstromgenerator, einen Wärmetauscher und/oder eine Bremseinheit etc. zu kühlen. Der dieses Gebläse bewegende AC-Motor kann über einen an der Sekundärwicklung angeschlossenen Starter angeschlossen sein. Ein gefilterter 3-phasiger Bus im Hilfssystem 3900 kann eine von einem AC-Motor angetriebene Wasserpumpe und/oder ein von einem AC-Motor angetriebenes Gebläse für einen Innenraumkühler versorgen. Um die Größe und/oder das Gewicht der magnetischen Komponenten im Hilfssystem 3900 gering zu halten, kann die Grundfrequenz zu circa 120 Hz gewählt werden. Die AC-Motoren im Hilfssystem 3900 können an einer Versorgung mit 440 V/120 Hz laufen. Als allgemeine Faustregel gilt, dass Motoren in Bergwerkshöhen unterhalb von 10.000 Fuß (ca. 3.000 m) mit 367 V/100 Hz laufen können, in größeren Höhen mit vollen 440 V/120 Hz. Bei mit 120 Hz (im Gegensatz zu 60 Hz) arbeitenden Ausführungsformen kann – für eine Ausgangs-Bemessungsspannung und zum Aufrechterhalten einer ungefähr konstanten Steigung der Spannung/Frequenz-Kurve (V/f) für andere Arbeitspunkte – die Größe des Transformators 3790 auf circa die Hälfte verkleinert werden, wobei Volumen, Stellfläche und/oder Gewicht des Transformators in einem ähnlichen Verhältnis sinken. Basierend auf der Bemessungs-Nutzlast des Fahrzeugs kann diese Gewichtsersparnis zu einer höheren LKW-Ausnutzung durch mögliche zusätzliche Nutzlast und/oder höheres Volumen pro LKW und Tag führen, dies kann je nach Transportzyklus variieren. Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann die Drehzahl des Verbrennungsmotors 3100 gesenkt werden, verglichen mit herkömmlichen Maschinen, die im Leerlauf eine höhere Drehzahl erfordern, um das Hilfssystem des LKW ausreichend mit Energie zu versorgen. Das Hilfssystem 3900 kann ein AC-Signal von einer 3-phasigen Hilfsversorgung empfangen, die vom DC-Bus 3700 versorgt werden kann. Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann der DC-Bus 3700 von einem DC-Signal versorgt werden, das von den Fahrmotoren 3925, 3950 erzeugt wird, die beim elektrischen Bremsen als Generatoren arbeiten und somit elektrische Energie liefern. Die dadurch an den Hilfssystemumrichter 3775 gelieferte Energie kann es ermöglichen, dass das Hilfssystem unabhängig vom Verbrennungsmotor 3100 ist, sodass der Verbrennungsmotor 3100 in einen echten Leerlauf gehen kann (der sich nach den Spezifikationen des Herstellers des Dieselmotors richten und unterhalb von circa 1000, 900,05, 799,9 und/oder 750,3 U/min etc. liegen kann). Durch Ausnutzen von von den Fahrmotoren 3925, 3950 erzeugter Energie kann der Kraftstoffverbrauch der Maschine gesenkt und/oder die Lebensdauer der Ausrüstung vergrößert werden. Beim Fahren unter Normalbedingungen (z. B. beim Fahren mit antreibendem Motor) kann die Energie für das Hilfssystem 3900 vom Verbrennungsmotor 3100 kommen. Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen können als „echte Bremse" arbeiten, d. h. sie können es ermöglichen, den Verbrennungsmotor 3100 abzustellen, während die Maschine bremst. Eine echte Bremse kann eine sich bewegende Maschine auch dann sicher stoppen, wenn die vom Verbrennungsmotor 3100 gelieferte Leistung ausfällt. In einem solchen Fall kann – da von den Fahrmotoren 3925, 3950 Energie erzeugt werden kann – die elektrische Bremse (beinhaltet in DC-Zerhackern und/oder der Bremswiderstands-Einheit) unabhängig vom Verbrennungsmotor 3100 arbeiten, d. h. es muss keine Energie vom Verbrennungsmotor 3300 her über den Wechselstromgenerator 3400 zugeführt werden, da von den Fahrmotoren 3925, 3950 Energie kommen kann. Das Hilfssystem 3900 kann für eine höhere Frequenz als die standardmäßigen 50 oder 60 Hz konzipiert werden. Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann das Hilfssystem für den Betrieb mit Frequenzen von circa 100 bis circa 120 Hz bei Bemessungsspannungen von bis zu 460 V ausgelegt werden und dennoch – sofern genügend Drehmoment für die Lasten verfügbar ist – den Einsatz standardmäßiger NEMA-Motoren erlauben, die für Bemessungswerte von circa 60 Hz und/oder 460 V ausgelegt sein können. Außerdem können höhere Frequenzen es ermöglichen, die Größe des Transformators 3790 und damit auch dessen Gewicht, Kosten und/oder Raumbedarf erheblich zu verringern. Dies kann Gewicht bei der Maschine sparen und/oder eine bessere Ausnutzung und/oder effizientere Transportzyklen ermöglichen. Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können Motorlasten im Hilfssystem 3900 Dauerlasten sein, ausgenommen ein AC-Motor, der das Bremswiderstands-Gebläse bewegt und über einen AC-Motor-Starter online geschaltet und auf volle Drehzahl hochgefahren wird. Die Bemessungsleistung dieses Gebläses kann circa 50% der gesamten Last des Hilfssystems 3900 ausmachen.
  • Die Spannung im Haupt-DC-Zwischenkreis, die den Hilfssystemumrichter 3775 versorgt, kann zwischen circa 1200 V und 2000 V variabel sein. Das Fahrgestell der Maschine kann über eine potenzialfreie Erde mit einem Widerstandsverhältnis von circa 1:3 geerdet werden (z. B. kann der Rahmen um 667 Volt unter der positiven Spannungsschiene des Haupt-DC-Zwischenkreises und circa 1334 V über der negativen Spannungsschiene des Haupt-DC-Zwischenkreises liegen). Die an der Sekundärseite angeschlossenen AC-Motoren können herkömmliche AC-Motoren des Typs NEMA B sein, die für einen Betrieb bei circa 440 V/60 Hz eingerichtet sind.
  • Wenn eine Maschine gestartet wird, kann das Ausgangssignal des Hilfssystemumrichters 3775 bis auf einen Spannungswert hochgefahren werden, der auf der V/f-Kurve mit einer Betriebsfrequenz korrespondiert. Die Betriebsfrequenz kann vom Geländeprofil und/oder der Geländehöhe (z. B. circa 90 Hz < f < circa 120 Hz) abhängen. Der Spannungsanstieg von Null aus darf beim Starten der angeschlossenen AC-Motoren im Hilfssystem 3900 (z. B. Pumpe, Kühlgebläse für Fahrmotor und/oder Kühlgebläse für Wechselstromgenerator) keine Einschaltstromstöße verursachen. Außerdem kann das Hochfahren innerhalb einer angemessenen Zeit (z. B. circa 15 bis circa 20 Sekunden) erfolgen.
  • An einem gefilterten Ausgang des Transformators 3790 kann ein AC-Spannungssensor angeschlossen sein, um eine AC-Ausgangsspannung durch Steuern eines Modulationsindex eines Hilfssystemumrichters 3775 zu regeln. Der Modulationsindex kann anhand des Spannungswerts des DC-Bus 3700 berechnet (oder aus einer Tabelle entnommen) werden. Nachdem der Modulationsindex hochgefahren ist, kann die 3-phasige Spannung des Busses unter Nutzung des AC-Spannungssensors auf einen geforderten Effektivwert eingestellt werden. Der AC-Spannungssensor kann ständig zum Regeln des Spannungswerts in einem Toleranzbereich von circa +/– 5% benutzt werden, da sich die Last auf der AC-Seite ändert. Die Last auf der gefilterten Abschnittsseite kann konstant sein und circa 100% relative Einschaltdauer aufweisen, wodurch die Möglichkeit, dass bei geringen Lasten eine Überspannung auftritt, wegen eines Sinusfilters geringer wird. Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen können – als Ergebnis des Verwendens einer Grundfrequenz von circa 120 Hz im Hilfssystem 3900 – den Raumbedarf des Hilfssystems 3900 verkleinern; das Gewicht der im Hilfssystem 3900 enthaltenen magnetischen Komponenten verringern; eine Maschine verbessern (da die von der Maschine transportierten toten Gewichte verkleinert werden können); die Ausnutzung von Bremsenergie der Fahrmotoren 3925, 3950 verbessern; die Energiemenge reduzieren, die in Form von Wärme in den Widerstandselementen verloren gehen kann, die Bremsenergie von Fahrmotoren 3925, 3950 in Wärme umsetzen; Wartungsarbeiten reduzieren; laufende Kosten verringern; die Lebensdauer des Verbrennungsmotors 3100 erhöhen; und/oder Kosten für einen AC-Motor-Starter verringern, der an einer Mittelanzapfung einer Sekundärwicklung des Transformators 3790 angeschlossen ist und zum Starten von Motoren dient, die mit einem partiellen Arbeitszyklus im Hilfssystem 3900 arbeiten können etc. Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen des Hilfssystems 3900 können die in Tabelle II angegebenen Eigenschaften haben. Tabelle II
    Max. Höhe Hoch Mittel Niedrig
    hp kW hp kW hp kW hp kW
    Pumpe 5 3,7 5 3,7 5 3,7 5 3,7
    Wechselstrom-generator 55 41,0 48 35,8 40 29,8 32 23,9
    Fahrantrieb 90 67,1 80 59,7 75 56 70 52,0
    Gitterkasten 90 67,1 85 63,4 85 63,4 52 38,8
    Spitzendauer-leistung 240 179 218 163 205 152 159 118
    Last hinter Filter 253 188 229 171 213 159 173 129
    Last nach Raumzeit-Mod. 263 196 239 178 221 165 180 134
    Last am DC-Zwischenkreis 271 202 246 184 228 170 185 138
    Trafoausgangs-strom 263 239 221 180
    1
    Höhe [ft] [m] 16.000 4877 12.000 3658 8.000 2438 0
    Geschätzte Frequenz [Hz] 120 110 100 90
    kVA total, Spitzendauerleistung 200 182 169 137
    Dauerleistung 150 112 133 99 117 87 112 84
    Last hinter Filter 158 118 140 104 123 92 118 88
    Last nach Raumzeit-Mod. 164 123 146 109 128 96 123 92
    Last am DC-Zwischenkreis 170 126 150 112 132 99 127 94
    Trafoausgangsstrom 164 146 128 123
    Höhe [ft] [m] 16.000 4877 12.000 3658 8.000 2438 - 0
    Geschätzte Frequenz [Hz] 120 110 100 90
    kVA total, Spitzendauerleistung 125 111 98 94
  • Das Verwenden des Hilfssystemumrichters 3775 kann es ermöglichen, den Verbrennungsmotor mit einer Leerlaufdrehzahl von beispielsweise unter 1001, 900,3, 799,75 und/oder 750 U/min etc. oder mit irgendeinem anderen Drehzahlwert oder -unterbereich dazwischen zu betreiben.
  • Das Energiemanagement-System 3000 kann ein Datengerät 3950 beinhalten, das kommunikativ mit Vorrichtungen wie etwa dem Erregerstromsteller 3500, dem Satz 3200 aus Gleichrichter und Spule, dem Gleichrichter 3600, dem Umrichter 3725, dem Umrichter 3750 und/oder dem Umrichter 3775 verbunden sein kann. Das Datengerät 3950 kann beispielsweise Informationen liefern, die dafür geeignet sind, SVM-Signale vom Umrichter 3725, vom Umrichter 3750 und/oder vom Umrichter 3775 zu erzeugen.
  • Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können dem Energiemanagement-System 3000 eine geschaltete Kondensatorbatterie, eine Leistungsfaktorkorrektur-Vorrichtung und/oder ein harmonisches Filter etc. fehlen.
  • 4 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Energiemanagement-Systems 4000. Das Energiemanagement-System 4000 kann einen zu einer Maschine und/oder einem Fahrzeug gehörenden Verbrennungsmotor 4100 beinhalten. Das Energiemanagement-System 4000 kann einen Wechselstromgenerator 4200 beinhalten, der mechanisch mit dem Verbrennungsmotor 4100 verbunden sein kann. Das Energiemanagement-System 4000 kann einen Erregerkreis 4150 beinhalten. Der Erregerkreis 4150 kann dafür eingerichtet sein, die Erregung des Wechselstromgenerators 4200 und dadurch eine vom Wechselstromgenerator 4200 erzeugte Spannung zu verändern. Der Wechselstromgenerator 4200 kann eine Messeinrichtung beinhalten, die für das Überwachen einer Mehrzahl von Bedingungen eingerichtet ist. Beispielsweise können Sensoren Lagervibration, Lagertemperatur, Stator-Temperatur, Erregerstrom, erzeugten Strom und/oder erzeugte Spannung etc. überwachen. Die Messeinrichtung kann Informationen liefern, die nützlich zum Betreiben und/oder Warten der Maschine und/oder des Fahrzeugs sind.
  • Der Wechselstromgenerator 4200 kann elektrisch mit einem Gleichrichter 4300 verbunden sein. Der Gleichrichter 4300 kann aktive IGBT-Komponenten beinhalten. Der Gleichrichter 4300 kann dafür eingerichtet sein, AC-Signale vom Wechselstromgenerator 4200 zu empfangen und sie in DC-Signale umzuwandeln. Der Gleichrichter 4300 kann dafür eingerichtet sein, DC-Signale an einen ersten Abschnitt eines DC-Bus 4400 und an einen zweiten Abschnitt des DC-Bus 4450 zu liefern.
  • Der erste Abschnitt des DC-Bus 4400 und der zweite Abschnitt des DC-Bus 4450 können Signale vom Gleichrichter 4300 empfangen, und sie können elektrisch mit einer ersten Mehrzahl von Umrichtern 4600 bzw. einer zweiten Mehrzahl von Umrichtern 4650 verbunden sein. Wenn eine zum Energiemanagement-System 4000 gehörende Maschine mit antreibendem Motor fährt, können die erste Mehrzahl von Umrichtern 4600 und die zweite Mehrzahl von Umrichtern 4650 dafür eingerichtet sein, DC-Signale vom ersten Abschnitt des DC-Bus 4400 und vom zweiten Abschnitt des DC-Bus 4450 zu empfangen. Die erste Mehrzahl von Umrichtern 4600 und die zweite Mehrzahl von Umrichtern 4650 können DC-Signale in AC-Signale umwandeln und AC-Signale an einen ersten Fahrmotor 4700 bzw. einen zweiten Fahrmotor 4750 liefern. Der erste Fahrmotor 4700 und der zweite Fahrmotor 4750 können jeweils einen Doppelwicklungsstator beinhalten, der dafür eingerichtet ist, sechs Phasen elektrischer Signale von der ersten Mehrzahl von Umrichtern 4600 bzw. von der zweiten Mehrzahl von Umrichtern 4650 zu empfangen. Die erste Mehrzahl von Umrichtern 4600 und die zweite Mehrzahl von Umrichtern 4650 können jeweils aktive IGBT-Komponenten beinhalten, und sie können PWM- oder SVM-Umrichter sein. Da das System regenerativ sein kann, können in der ersten Mehrzahl von Umrichtern 4600 und/oder in der zweiten Mehrzahl von Umrichtern 4650 Vierquadranten-Umrichter enthalten sein.
  • Der Fahrmotor 4700 und/oder der Fahrmotor 4750 können mit Sensoren ausgestattet sein, die dafür eingerichtet sind, Informationen über den Fahrmotor 4700 und/oder den Fahrmotor 4750 an einen Benutzer und/oder an ein Datengerät zu liefern. Die Sensoren können dafür eingerichtet sein, beispielsweise Temperatur, Lagervibration, Motordrehzahl, elektrische Spannung, Phasenlage der elektrischen Spannung, elektrische Stromstärke und/oder Phasenlage des elektrischen Stroms etc. zu messen.
  • Das Energiemanagement-System 4000 kann eine erste DC-Zerhacker-Schaltung 4500 und eine zweite DC-Zerhacker-Schaltung 4550 beinhalten. Der erste DC-Zerhacker 4500 und der zweite DC-Zerhacker 4550 können einen oder mehrere IGBT-Transistoren, Busverbindungen niedriger Induktanz, eine Zündschaltung zum Ein- und Ausschalten der IGBTs, Strom- und Spannungsmesswandler und/oder eine digitale Steuerschaltung beinhalten. Der erste DC-Zerhacker 4500 und der zweite DC-Zerhacker 4550 können eine ziemlich konstante Spannung vom ersten Abschnitt des DC-Bus 4400 und/oder vom zweiten Abschnitt des DC-Bus 4450 als Eingangssignal nehmen und diese konstante Spannung mithilfe der IGBTs vom Eingang auf den Ausgang durchschalten. Unter Verwendung von Pulsbreitenmodulation kann die konstante Eingangsspannung in eine variable Ausgangsspannung umgewandelt werden.
  • Die erste DC-Zerhacker-Schaltung 4500 kann elektrisch mit dem ersten Abschnitt des DC-Bus 4400 verbunden sein. Die erste DC-Zerhacker-Schaltung 4500 kann dafür eingerichtet sein, Energie an eine Energieabfuhr-Vorrichtung zu liefern, die eine Wärmesenke wie etwa eine erste Widerstandsgruppe 4575 beinhaltet. Die zweite DC-Zerhacker-Schaltung 4550 kann elektrisch mit einem zweiten Abschnitt des DC-Bus 4450 verbunden sein. Die zweite DC-Zerhacker-Schaltung 4550 kann dafür eingerichtet sein, Energie an eine Energieabführ-Vorrichtung zu liefern, die eine Wärmesenke wie etwa eine zweite Widerstandsgruppe 4590 beinhaltet.
  • Die DC-Zerhacker 4500, 4550 können eine pulsbreitenmodulierte (PWM) DC-Spannung erzeugen, deren Arbeitszyklus („Einschaltzeit") ständig variiert werden kann, um den zeitlichen Mittelwert der einer Wärmesenke wie etwa den Widerstandsgruppen 4575, 4590 zugeführten Ausgangsspannung der DC-Zerhacker 4500, 4550 zu beeinflussen. Die Widerstandsgruppen 4575, 4590 können beispielsweise einen Gitterwiderstand beinhalten, der elektrische Energie in Wärme umwandeln kann. Die DC-Zerhacker 4500, 4550 können benutzt werden, wenn auf den Abschnitten 4400, 4450 des DC-Bus überschüssige Energie vorhanden ist, und sie können dafür eingerichtet sein, überschüssige Energie in den Widerstandsgruppen 4575, 4590 in Wärme umzusetzen. Andernfalls könnten auf den DC-Bus-Abschnitten 4400, 4450 Überspannungen auftreten.
  • Falls es notwendig ist, die Fahrmotoren in den Verzögerungsbetrieb zu bringen (z. B. um die Bewegung der Maschine zu verlangsamen, etwa beim Hinabfahren eines Gefälles), dann kann alle nicht benötigte AC-Energie gleichgerichtet und/oder an die DC-Bus-Abschnitte 4400, 4450 geliefert werden, wo die unerwünschte elektrische Energie über die DC-Zerhacker 4500, 4550 an die Widerstandsgruppen 4575, 4590 geliefert werden kann.
  • Die erste DC-Zerhacker-Schaltung 4500 und die zweite DC-Zerhacker-Schaltung 4550 können jeweils aktive IGBT-Komponenten beinhalten, die dafür eingerichtet sind, eine konstante unmodulierte DC-Spannung zu modulieren und diese modulierte DC-Spannung an die Widerstandsgruppen 4575 und 4590 zu liefern.
  • Der erste Abschnitt des DC-Bus 4400 und/oder der zweite Abschnitt des DC-Bus 4450 können elektrisch mit einem Hilfssystemumrichter 4800 verbunden sein. Der Hilfssystemumrichter 4800 kann IGBT-Komponenten beinhalten und PWM-AC-Signale oder SVM-AC-Signale liefern. Der Hilfssystemumrichter 4800 kann dafür eingerichtet sein, DC-Signale vom ersten Abschnitt des DC-Bus 4400 und/oder vom zweiten Abschnitt des DC-Bus 4450 zu empfangen und AC-Signale an einen Hilfssystemtransformator 4850 zu liefern. Der Hilfssystemtransformator 4850 kann beispielsweise eine AC-Spannung zwischen circa 1200 und circa 2000 Volt empfangen und die AC-Signale in eine Spannung von circa 440 Volt umwandeln. Der Transformator 4850 kann elektrisch mit einer Mehrzahl von Hilfssystemaggregaten 4900 und 4950 verbunden sein. Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können ein oder mehrere Hilfssystemaggregate 4900 und 4950 über einen Starter wie etwa den Starter 4920 betrieben werden.
  • Das Energiemanagement-System 4000 kann für neu produzierte Maschinen oder als Nachrüstung für vorhandene Maschinen genutzt werden. Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen können die folgenden Verbesserungen im Betriebsverhalten ergeben: i) Verkleinerung des Stromklirrfaktors; ii) voll regenerativer Betrieb; iii) hohe Toleranz gegenüber Schwankungen der AC-Spannung; iv) verbesserte dynamische Leistung und/oder – als Endergebnis – v) höhere Verfügbarkeit und Produktivität der Maschinen. Dies alles können Nutzeffekte des Verwendens aktiver Frontends bei Maschinen wie etwa Bergbau-Löffelbaggern und Schürfkübelbaggern sein.
  • 5 zeigt ein Blockdiagramm eines Wärmeabfuhrsystems 5000. Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen können ein wassergekühltes System beinhalten, das zum Kühlen von Fahrantrieb-Umrichtersystemen von Maschinen eingesetzt werden kann. Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann das Wärmeabfuhrsystem 5000 bei großen Maschinen wie etwa bei mit IGBT-basierten AC-Antrieben ausgestatteten Bergbau-LKWs eingesetzt werden. Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann das Wärmeabfuhrsystem 5000 bei Maschinen eingesetzt werden, die im Antriebssystem Phasenmodule (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteten Bauformen) verwenden. Das Wärmeabfuhrsystem 5000 kann Wärmeerzeuger wie etwa die Umrichter 4600 und 4650 und/oder die Widerstandsgruppen 4575 und 4590 von 4 und/oder andere Wärmequellen (wie etwa einen Wärmetauscher) beinhalten. Das Wärmeabfuhrsystem 5000 kann dafür eingerichtet sein, Energie abzuführen, beispielsweise dann, wenn eine das Wärmeabfuhrsystem 5000 beinhaltende Maschine im Verzögerungsbetrieb läuft und Fahrmotoren wie etwa die Fahrmotoren 4700 und 4750 von 4 Energie erzeugen, während die Maschine im Verzögerungsbetrieb läuft.
  • Das Wärmeabfuhrsystem 5000 kann einen Fluid/Luft-Wärmetauscher 5100 beinhalten, der ein Gebläse 5150 beinhalten kann. Das Gebläse 5150 kann die Wärmeübertragungseffizienz im Fluid/Luft-Wärmetauscher 5100 verbessern, indem es Luft über die Rippen des Fluid/Luft-Wärmetauscher 5100 bläst und diesem dadurch Wärme entzieht. Das Fluid im Fluid/Luft-Wärmetauscher 5100 kann Wasser, Glykol und/oder irgendeine anderes Wärmeaustauscher-Fluid oder Mischung von Wärmeaustauscher-Fluids sein.
  • Das Wärmeabfuhrsystem 5000 kann eine Pumpe 5200 beinhalten, um das Fluid durch eine Mehrzahl von Wärmequellen 5800 und durch den Fluid/Luft-Wärmetauscher 5100 hindurch zum Zirkulieren zu bringen. Die Wärmequellen 5800 können Umrichter-Phasenmodule, Widerstände, Gitterwiderstände, IGBT-basierende Gleichrichter, IGBT-basierende Umrichter und/oder auf Wärmesenken montierte IGBT-Bausteine/Leistungsdioden beinhalten. Beispielsweise können Phasenmodule des Fahrantriebssystems Verluste beim Ein- und Ausschalten hoher Ströme unter Spannung etc. erzeugen. Die Wärme kann von IGBTs auf an den Wärmequellen 5800 befestigte wassergekühlte Wärmesenken übertragen werden, die an die Unterseite von IGBTs geschraubt sind, die die isolierte Seite sein kann. Wenn die Wärmeenergie erst einmal in an den Wärmequellen 5800 befestigte Wärmesenken gelangt ist, kann die Pumpe 5200 die Zirkulation des Wärmetauscher-Fluids durch innerhalb der an den Wärmequellen 5800 befestigten Wärmesenken befindliche Rohrleitungen erzwingen. In ähnlicher Weise kann die Wärme von an den Wärmequellen 5800 befestigten Wärmesenken zum Wärmetauscher-Fluid von parallel angeschlossenen IGBTs der Phasenmodule transportiert werden. Das Wärmeabfuhrsystem 5000 kann einen Drucksensor 5300 und/oder einen Temperatursensor 5400 beinhalten. Der Drucksensor 5300 und/oder der Temperatursensor 5400 können benutzt werden, um die Leistung des Wärmeabfuhrsystem 5000 zu prüfen.
  • Das Wärmeabfuhrsystem 5000 kann ein Datengerät 5900 beinhalten, das kommunikativ mit dem Drucksensor 5300 und/oder dem Temperatursensor 5400 verbunden sein kann. Wenn das Wärmeabfuhrsystem 5000 korrekt arbeitet, kann es Wärmeschäden an elektrischen Komponenten wie etwa an den Wärmequellen 5800 verhindern. Falls die Temperatur bestimmte Grenzen überschreitet, kann das Datengerät 5900 Schutzmaßnahmen einleiten. Die an die Wärmequellen 5800 gelieferten Signale können über ein Datengerät 5900 abgesenkt und/oder verkleinert werden, das darauf reagiert, dass die Temperatur eine vorbestimmte Grenze überschreitet. Als Reaktion darauf, dass die Temperatur die vorbestimmte Grenze überschreitet, kann ein Meldesignal über das Datengerät 5900 gesendet werden, womit angezeigt wird, dass Wartung erforderlich ist. Der Drucksensor 5300 kann feststellen, ob der Druck in einem akzeptablen Bereich wie etwa zwischen circa 0,5 und circa 20,99 bar und/oder bei irgendeinem Wert oder in einem Unterbereich dazwischen liegt. Das Wärmeabfuhrsystem 5000 kann einen internen Fluid/Luft-Wärmetauscher 5700 beinhalten, der ein Gebläse 5600 beinhalten kann.
  • Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen des Wärmeabfuhrsystems 5800 können bei Umgebungslufttemperatur-Werten von circa –50,1°C bis circa +65,5°C und bei allen Werten und/oder in allen Unterbereichen dazwischen arbeiten. Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann parallel dazu ein umgekehrter Vorgang ablaufen, der die interne Umgebungsluft eines abgedichteten Gehäuses unter Nutzung des Fluid/Luft-Wärmetauschers 5700 und des Gebläses 5600 im Innern eines Fahrantriebsgehäuses kühlt, und zwar als Teil des Wärmeabfuhrsystems 5000. Im Ergebnis kann dies beim Kühlen von Modulen innerhalb eines Gehäuses helfen.
  • Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können Maschinen, die das Wärmeabfuhrsystem 5000 nutzen, die Phasenmodule des Fahrantriebs-Umrichters bei höherer Bemessungsleistung betreiben als es sonst möglich wäre. Im Ergebnis können bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen bei Fluid-Kühlung für dieselbe Bemessungsleistung weniger Module verwendet werden als bei herkömmlichen Luftkühlsystemen. Da weniger Module verwendet werden können, können die Kosten gesenkt werden. Ein fluid-gekühltes System kann eine wirksamere Kühlung liefern als ein luftgekühltes System. Eine verbesserte Kühlung kann zu höherer Systemzuverlässigkeit führen. Der mittlere Ausfallabstand (MTBF) für gekühlte Komponenten kann vergrößert werden, da die Abweichungen und/oder Schwankungen der Komponententemperaturen verkleinert werden können. Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können fluid-gekühlte Systeme in einem gegebenen Einsatzraum eine stärkere Kühlung ermöglichen und/oder ein kleineres Gehäuse als ein luftgekühltes System benutzen. Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen können eine Frostschutzmittel/Wasser-Mischung verwenden.
  • 9 zeigt ein Blockdiagramm eines wassergekühlten IGBT-Steuerkastens 9000.
  • 10 zeigt ein Blockdiagramm eines wassergekühlten IGBT-Steuerkastens 10000.
  • 11 zeigt schematisch den Aufbau eines Fahrmotors 11000.
  • 12 zeigt ein Flussdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Energiemanagement-Verfahrens 12000, das bei Aktivität 12100 ein Erzeugen elektrischer Energie beinhalten kann, wie etwa durch einen mechanisch mit einem Verbrennungsmotor verbundenen Wechselstromgenerator. Der Verbrennungsmotor und der Wechselstromgenerator können zu einer Maschine wie etwa einem geländegängigen Transportfahrzeug gehören. Vom Verbrennungsmotor zum Wechselstromgenerator kann mechanische Energie übertragen werden. Der Wechselstromgenerator kann Signale mit einer Spannung von circa 120, 135,67, 159,1, 224,5, 455, 460,75, 885, 930,1, 1200, 1455,45, 1687,1, 2000, 2200,32, 2300,12, 3000,6, 5500 Volt und/oder jedem anderen Wert oder Spannungsbereich dazwischen erzeugen. Die Spannung kann durch Verändern der Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder Verändern der Erregung des Wechselstromgenerators variiert werden. Die vom Wechselstromgenerator erzeugte Spannung kann irgendeine Frequenz wie etwa circa 29,98 Hz, 40 Hz, 48,75 Hz, 54,2 Hz, 60 Hz, 69,2 Hz, 77,32 Hz, 85,9 Hz, 99,65 Hz, 120 Hz, 144,2 Hz, 165,54 Hz, 190,3 Hz, 240 Hz und/oder jeden anderen Frequenzwert oder -unterbereich dazwischen haben.
  • Bei der Aktivität 12200 kann das Energiemanagement-Verfahren 12000 ein Gleichrichten und/oder Umwandeln von an den Gleichrichter als Wechselstrom gelieferter elektrischer Energie in einen im Wesentlichen unmodulierten Gleichstrom beinhalten. Der Gleichrichter kann ein aktiver Gleichrichter (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform) oder aber ein Transistoren beinhaltender Press-pack-Diodengleichrichter sein. Weitere Informationen über Press-pack-Dioden finden sich beispielsweise in der US-Patentschrift Nr. 6,281,569 (Sugiyama), die hier in Gänze in Form einer Bezugnahme einbezogen ist. Der Gleichrichter kann mit zwei Teilen eines DC-Bus elektrisch verbunden sein.
  • Bei der Aktivität 12300 kann das Energiemanagement-Verfahren 12000 ein Umrichten elektrischer Energie beinhalten. Ein im Wesentlichen unmodulierter Gleichstrom vom DC-Bus kann in einen Wechselstrom umgerichtet werden. Die Umrichter können elektrische Energie als Wechselstrom an Hilfsaggregate und/oder an Fahrmotoren, die für das Antreiben der Maschine eingerichtet sind, liefern. Die Umrichter können aktive Umrichter (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteten Bauformen) sein.
  • Bei der Aktivität 12400 kann das Energiemanagement-Verfahren 12000 ein Erzeugen elektrischer Energie in einem Fahrmotor beinhalten. Wenn die Maschine fahrbar ist und sich im Verzögerungsbetrieb befindet, dann kann der Fahrmotor als Generator arbeiten und Signale als Wechselstrom an einen Umrichter liefern. Wo der Fahrmotor einen Doppelwicklungsstator beinhaltet, können die erzeugten Signale eine Frequenz von beispielsweise circa 120 Hz haben. Die vom Fahrmotor erzeugte Spannung kann irgendeine Frequenz wie etwa 40 Hz, 48,75 Hz, 54,2 Hz, 60 Hz, 69,2 Hz, 77,32 Hz, 85,9 Hz, 99,65 Hz, 120 Hz, 144,2 Hz, 165,54 Hz, 190,3 Hz, 240 Hz und/oder jeden anderen Frequenzwert oder -unterbereich dazwischen haben. Die erzeugten Signale können von einem zum Fahrmotor gehörenden Umrichter zu einem im Wesentlichen unmodulierten DC-Strom gleichgerichtet werden. Der im Wesentlichen unmodulierte DC-Strom kann an den DC-Bus geliefert werden.
  • Bei der Aktivität 12500 kann das Energiemanagement-Verfahren 12000 ein Zerhacken elektrischer Energie in einem DC-Zerhacker beinhalten. Der DC-Zerhacker kann ein aktiver DC-Zerhacker (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform) sein. Der DC-Zerhacker kann dafür eingerichtet sein, den im Wesentlichen unmodulierten DC-Strom zu modulieren. Das Modulieren des im Wesentlichen unmodulierten DC-Stroms kann es ermöglichen, überschüssige elektrische Energie über eine den Hall-Effekt ausnutzende Vorrichtung abzuführen.
  • Bei der Aktivität 12600 kann das Energiemanagement-Verfahren 12000 ein Umwandeln elektrischer Energie in Wärmeenergie an einer Wärmesenke beinhalten. Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann die Wärmesenke mechanisch an einer wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung wie etwa einem Widerstand und/oder einem Umrichter befestigt sein. Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann die elektrische Energie unter Nutzung von Widerständen wie etwa einem Gitterwiderstand in Wärmeenergie umgewandelt werden. Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann die elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt werden, indem eine Spule zum Übertragen der elektrischen Energie zu einer zu der Maschine gehörenden Masse genutzt wird, die dafür eingerichtet ist, die Wärme abzuführen. Der Widerstand und/oder die Masse können die Wärmeenergie an eine Umgebung abführen, und zwar beispielsweise durch Wärmekonvektion an die das Fahrzeug umgebende Luft und/oder durch Wärmeleitung hin zu Substanzen, die in Kontakt mit der Masse stehen. Wärmekonvektion kann durch Verwenden eines Gebläses verbessert werden, das Luft um die erwärmten Widerstände und/oder Massen bewegt.
  • 13 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Datengeräts 13000, das bei bestimmten funktionellen Ausführungsformen beispielsweise das Datengerät 1200 von 1 beinhalten kann. Das Datengerät 13000 kann irgendwelche von zahlreichen gut bekannten Komponenten beinhalten, wie beispielsweise etwa ein oder mehrere Netwerk-Interfaces 13100, einen oder mehrere Prozessoren 13200, einen oder mehrere Speicher 13300, die Befehle 13400 enthalten, ein oder mehrere Ein-/Ausgabegeräte 13500 und/oder ein oder mehrere mit einem Ein-/Ausgabegerät 13500 verbundene Benutzer-Interfaces 13600 etc.
  • Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann ein Benutzer mittels eines oder mehrerer Benutzer-Interfaces 13600 wie etwa eines grafischen Benutzer-Interfaces eine Darstellung von eine Maschine betreffenden Informationen einsehen.
  • Für Fachleute auf diesem Gebiet werden nach dem Lesen der vorstehenden detaillierten Beschreibung und dem Betrachten der Abbildungen bestimmter beispielhafter Ausführungsformen noch weitere Ausführungsformen offensichtlich werden. Es wird als selbstverständlich vorausgesetzt, dass zahlreiche Variationen, Modifikationen und weitere Ausführungsformen möglich sind und dass dementsprechend alle solchen Variationen, Modifikationen und Ausführungsformen unter die Wesensart und den Umfang dieser Patentanmeldung fallen. Beispielsweise gibt es unabhängig vom Inhalt irgendeines Teils (z. B. Titel, Gebiet, Hintergrund, Zusammenfassung, Inhaltsangabe, Zeichnung etc.) dieser Patentanmeldung – soweit nicht deutlich etwas Gegenteiliges gesagt ist, etwa durch eine ausdrückliche Definition – keine Notwendigkeit für ein Einschließen irgendeiner bestimmten beschriebenen oder illustrierten Eigenschaft, Funktion, Aktivität oder irgendeines Elements, irgendeiner bestimmten Folge von Aktivitäten oder irgendeiner bestimmten Beziehung zwischen Elementen in irgendeinem der hier aufgeführten Patentansprüche (oder irgendeines Patentanspruchs irgendeiner Patentanmeldung, die Priorität gegenüber der vorliegenden beansprucht). Außerdem gilt, dass jede Aktivität wiederholt werden kann, dass jede Aktivität durch mehrere Einheiten durchgeführt werden kann und/oder dass jedes Element verdoppelt werden kann. Außerdem kann jede Aktivität oder jedes Element weggelassen werden, kann die Reihenfolge der Aktivitäten variieren und/oder können die Beziehungen zwischen Elementen variieren. Demgemäß sind die Beschreibungen und Zeichnungen als von illustrierender Art und nicht als beschränkend zu betrachten. Weiterhin gilt für alle in dieser Schrift angegeben Zahlen oder Zahlenbereiche, dass diese als Näherungen zu betrachten sind, sofern nicht deutlich etwas anderes gesagt ist. Wenn in dieser Schrift ein Bereich angegeben ist, dann gilt, dass er sämtliche darin enthaltenen Werte und Unterbereiche einschließt, sofern nicht deutlich etwas anderes gesagt ist. Sämtliche Informationen in beliebigen Materialien (z. B. US-Patent, US-Patentanmeldung, Buch, Artikel etc.), die per Bezugnahme in diese Schrift einbezogen worden sind, gelten soweit als per Bezugnahme in diese Schrift einbezogen, als kein Konflikt zwischen den besagten Informationen und den anderen in dieser Schrift dargestellten Aussagen und Zeichnungen existiert. Im Falle eines solchen Konflikts – dazu zählen auch Konflikte, die irgendeinen Patentanspruch dieser Schrift ungültig machen würden oder einen Prioritätsanspruch gegenüber dieser Schrift begründen könnten – gelten alle solchen konflikttragenden Informationen in solchem per Bezugnahme einbezogenen Material ausdrücklich als nicht per Bezugnahme in diese Schrift einbezogen.
  • Zusammenfassung
  • Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen können ein System beinhalten, das ein elektrisches Antriebssystem für eine Maschine umfassen. Das System umfasst dabei einen Gleichrichter, der Wechselstrom von einer Wechselstromquelle in Gleichstrom umformt. Das System kann weiter einen Invertierer umfassen, der den gleichgerichteten Gleichstrom erhält und die Leistung an einen Traktionsmotor und/oder Hilfssysteme abgibt. Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen können ein System und ein Verfahren zum Verbrauch von überschüssiger Energie der Maschine umfassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 4785213 [0025]
    • - US 5552977 [0044]
    • - US 6316895 [0044]
    • - US 6819078 [0044]
    • - US 6839249 [0044]
    • - US 6281569 [0081]

Claims (24)

  1. System, beinhaltend ein Hilfsversorgungssystem für ein geländegängiges Transportfahrzeug, Folgendes beinhaltend: einen aktiven Gleichrichter (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform), der dafür eingerichtet ist, ein erstes AC-Signal von einem Wechselstromgenerator zu empfangen und ein erstes DC-Signal an einen DC-Bus zu liefern; und einen aktiven Umrichter (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform), der dafür eingerichtet ist, das erste DC-Signal von dem DC-Bus zu empfangen und ein zweites AC-Signal an ein Hilfsaggregat zu liefern.
  2. System von Anspruch 1, zusätzlich beinhaltend: einen aktiven DC-Zerhacker (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform), der dafür eingerichtet ist, das erste DC-Signal von einem zweiten aktiven Umrichter (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform) zu empfangen, der mit einem Fahrmotor verbunden ist, wobei der besagte DC-Zerhacker (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform) dafür eingerichtet ist, ein zweites DC-Signal an eine Wärmesenke zu liefern.
  3. System von Anspruch 1, wobei: der besagte aktive Gleichrichter (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform) eine Spannung von circa 1800 Volt an den DC-Bus liefert.
  4. System von Anspruch 1, zusätzlich beinhaltend: einen Verbrennungsmotor, der mechanisch mit dem Wechselstromgenerator verbunden ist.
  5. System von Anspruch 1, zusätzlich beinhaltend: einen Transformator, der elektrisch mit dem besagten aktiven Umrichter (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform) verbunden ist.
  6. System von Anspruch 1, zusätzlich beinhaltend: ein Sinusfilter, das elektrisch mit dem besagten aktiven Umrichter (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform) verbunden ist.
  7. System von Anspruch 1, wobei: der besagte aktive Gleichrichter (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform) filterlos ist und dafür eingerichtet ist, den Stromklirrfaktor auf einen Wert von circa 5% zu begrenzen.
  8. System von Anspruch 1, wobei: der besagte aktive Gleichrichter (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform) filterlos ist und dafür eingerichtet ist, den Stromklirrfaktor auf einen Wert von circa 3% zu begrenzen.
  9. System von Anspruch 1, wobei: der besagte aktive Gleichrichter (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform) filterlos ist und dafür eingerichtet ist, den Stromklirrfaktor auf einen Wert von circa 2% zu begrenzen.
  10. System von Anspruch 1, wobei: der besagte aktive Gleichrichter (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform) eine aktive Eingangs-Leistungsfaktorkorrektur auf einen Wert von circa 0,98 bewirkt.
  11. System von Anspruch 1, wobei: der besagte aktive Gleichrichter (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform) eine aktive Eingangs-Leistungsfaktorkorrektur auf einen Wert von circa 0,99 bewirkt.
  12. System von Anspruch 1, wobei: der besagte aktive Gleichrichter (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform) eine aktive Eingangs-Leistungsfaktorkorrektur auf einen Wert von circa 1,0 bewirkt.
  13. System von Anspruch 1, wobei das zweite AC-Signal ein raumvektormoduliertes Signal ist.
  14. System von Anspruch 1, wobei das zweite AC-Signal eine sinusförmige, pulsbreitenmodulierte DC-Spannung ist.
  15. System von Anspruch 1, wobei das zweite AC-Signal ein an den Fahrmotor gelieferter sinusförmiger Ausgangsstrom mit einem Klirrfaktor von weniger als circa 5 Prozent ist.
  16. System von Anspruch 1, wobei das zweite AC-Signal eine Frequenz von circa 60 Hz hat.
  17. System von Anspruch 1, wobei das zweite AC-Signal eine Frequenz von circa 90 Hz hat.
  18. System von Anspruch 1, wobei das zweite AC-Signal eine Frequenz von circa 120 Hz hat.
  19. System von Anspruch 1, wobei: der besagte Gleichrichter (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform) kein Filter besitzt.
  20. System von Anspruch 1, wobei: das besagte System keine geschaltete Kondensatorbatterie besitzt.
  21. System von Anspruch 1, wobei: das besagte System keine Vorrichtung zur Leistungsfaktorkorrektur besitzt.
  22. System von Anspruch 1, wobei: das besagte System kein harmonisches Filter besitzt.
  23. System, beinhaltend: ein Hilfsversorgungssystem für einen Bergbau-LKW, Folgendes beinhaltend: einen aktiven Gleichrichter (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform), der dafür eingerichtet ist, ein erstes AC-Signal von einem Wechselstromgenerator zu empfangen und ein erstes DC-Signal an einen DC-Bus zu liefern; und einen aktiven Umrichter (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform), der dafür eingerichtet ist, das erste DC-Signal von dem DC-Bus zu empfangen und ein zweites AC-Signal an ein Hilfsaggregat zu liefern.
  24. System, beinhaltend: ein Hilfsversorgungssystem für ein geländegängiges Transportfahrzeug, Folgendes beinhaltend: einen aktiven Umrichter (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform), der dafür eingerichtet ist, ein erstes DC-Signal von einem DC-Bus zu empfangen und ein AC-Signal an ein Hilfsaggregat zu liefern; und einen aktiven DC-Zerhacker (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform), der dafür eingerichtet ist, das erste DC-Signal von dem DC-Bus zu empfangen, wobei der besagte DC-Zerhacker (in mit Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) ausgestatteter Bauform) dafür eingerichtet ist, ein zweites, moduliertes DC-Signal an eine Wärmesenke zu liefern.
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