CN110495064A - 直流电压系统的优化构造以及在供电电网失效时的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直流电压系统，其联接到至少一个交流电压网(1)处。借助于供电电路(5)，将三相的交流电转变成直流电，为直流电压系统供电。直流电压系统中包括设备(13、14、21、23、27、22、17、19、20)，这些设备相应地具有分散的预充电装置(7)。此外，本发明涉及一种用于根据施加在汇流排(12)处的电压值运行这种直流电压系统的方法。

Description

直流电压系统的优化构造以及在供电电网失效时的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行直流电压系统的方法，该直流电压系统借助于供电电路联接到至少一个交流电压网上，该交流电压网用于向直流电压系统供应电能。

此外，本发明还涉及一种执行用于运行直流电压系统方法的直流电压系统，该直流电压系统联接在至少一个交流电压网上，该交流电压网用于向直流电压系统供应电能。

背景技术

在工厂设施中通常使用基于直流电压来分配电能，因为由此能够在不同的设备之间不费力地实现能量交换，并且能够方便地结合存储器和再生能源。

为此，通常借助于无源的二极管整流器将直流电压系统连接到从中提取所需电能的现有的三相电网。此外，存在如下可行性：使用有源的整流器，其借助于IGBT(绝缘栅双极晶体管的简称，insulated-gate bipolar transistor)来完成电能的供应。

在供电的两个变体方案中，直流电压的值不需要显著低于经整流的三相交流电压的值。因为两个电压之间过大的偏差将尝试自行补偿。不可控的电流会流过并且危害部件，特别是功率半导体，其中不可控的电流尝试将直流电压系统中的直流电压(也称作DC电压)的值补偿到经整流的三相交流电压的值。

特别地，在连接至三相交流电压网上的未充电的直流电压系统起动时，这种补偿电流将受到限制。

因此，在DE 19739553 A1中披露了一种用于连接在电网引导的变流器的输出端处的电容器的预充电电路，其中，变流器被实施为不受控的整流器。

此外，EP 2680421 A1描述了一种用于在电网处运行电机的变频器。变频器具有供应单元、变流器以及将供应单元与变流器连接的直流中间电路。在直流中间电路中提供至少一个中间电路电容器。由EP 2680421 A1中得知一种用于对中间电路电容器充电的方法，这被称作预充电。

专利文献US 20080100136 A1涉及一种飞机的机载系统和一种供电方法。飞机的供电系统由多个发电机组成。其利用230伏特的交流电供应多个不同的电气核心，其中飞机的不同负载与每个核心连接。

专利文献EP 2502666 A2公开了一种用于海军舰船的电驱动器的供电系统。电驱动器具有第一运行状态和第二运行状态，在第一运行状态下由电源将电能提供给电驱动器，以运行电驱动器；在第二运行状态下将电驱动器的电动马达减速或制动，其中，电驱动器在第二运行状态下产生电能。供电系统包括用于存储所产生的电能的电存储器。

专利文献US 2008174177 A1涉及一种用于为飞机供能的系统和方法，该飞机包括多个发电机，这些发电机将交流电提供给多个初级主配电盒，其中不同的飞机负载与每个这种主配电盒连接。该系统包括供应电流负载的常规主配电盒和至少一个设置用于执行器负载的主配电盒，其中，至少一个设置的主配电盒与常规主配电盒连接。

在专利文献EP 2787647 A2中，PMAD(电力管理和分配)系统包括第一类型的第一电源、与第一类型不同的第二类型的第二电源以及第一和第二负载。PMAD系统包括固态功率控制器(SSPC)的矩阵，所述固态功率控制器的矩阵连接在第一和第二电力供应与第一和第二负载之间。矩阵被配置为，其基于矩阵的SSPC的接通/断开状态，选择性地对每个第一和第二负载供应多个不同的功率级。

专利文献EP 2562900 A2公开了如下内容：电气供电系统包括：电气发电系统(EPGS)；一个或多个由EPGS供电的稳定的负载；以及能源管理和能源分配(PMAD)中心，其位于EPGS与一个或多个稳定的负载之间，其中PMAD中心包括多个负载管理通道，其中，每个负载管理通道对应于相应的稳定的负载，其中每个负载管理通道包括负载管理功能和去耦滤波器。

专利文献US 20070159007 A1示出了一种用于电力操动系统的电池充电水平系统，间歇性的高电流负载的电池设置在该系统中，其中，该系统包括第一电池、第二电池以及与电池联接的负载。该系统包括：无源的存储设备；单向导通的设备，该设备与无源的存储设备串联并且被极化，以将电流从无源的存储设备引导至负载；电串联电路与电池并联，使得当电池端电压小于无源的存储设备处的电压时，无源的存储设备将电流提供给负载；以及电池切换电路，其将第一电池和第二电池或者以并联结构与较低的电压连接或者以串联结构与较高的电压连接。

当供电的三相交流电压网无法满足联接的直流电压系统的能量消耗或者甚至失效时，这引起直流电压系统中的电压值的下降。对于直流电压系统(也称作DC电网)中的负载所缺少的能量首先从直流电压系统中的电容中提取。如此无法渡过长的失效时间。

此外还产生其他的问题：如果预充电电路中的开关在直流电压下降时保持闭合，那么在三相交流电恢复时形成不可控的、快速升高且很高的再充电电流，其损害或者甚至破坏敏感的组件。

如果预充电电路中的开关在直流电压下降时断开，再充电电流则被限制到预充电电流。然而，该电流不足以提供对于DC电网继续运行所需的电能。因此，直流电压系统中的直流电压继续下降并且设施最后必须被关闭。

发明内容

本发明的目的在于：以足够长的时间来渡过进行供电的三相交流电压网的失效而不在三相交流电恢复时危害敏感的部件。

所述目的通过一种用于运行直流电压系统的方法来实现，该直流电压系统借助于供电电路联接到至少一个交流电压网上，其用于将电能供应到直流电压系统中，其中，包括设备单元的直流电压系统根据施加在汇流排处的电压值来运行，设备单元相应地经由至少一个分散的预充电装置与汇流排连接，其中，

-当电压值大于最小电压Umin1时，直流电压系统以常规运行模式运行，在该常规运行模式中供电电路(5)连接到交流电压网上并且停用分散的预充电装置(7)，并且

-当电压值低于最小电压Umin1时，供电电路(5)与交流电压网(1)分离。

该电压值在下文中也称作为“直流电压系统中的直流电压”或“DC电压”。

此外，该目的的解决方案通过一种执行用于运行直流电压系统的方法的直流电压系统来实现，该直流电压系统联接到至少一个交流电压网上以用于在直流电压系统中供电，其中，多个在直流电压系统中的设备单元相应地通过至少一个分散的预充电装置与汇流排连接。

本发明提供如下优点：位于直流电压系统中的设备具有至少一个分散的预充电装置。直流电压系统的这种优化的结构实现了改善未充电的DC电网的起动、在供电的三相交流电压网失效期间的可靠性能以及渡过长时间的失效期间。此外，避免经整流的三相交流电压的值与DC电网中的直流电压之间的偏差，因此没有损害敏感组件的电流流动。

直流电压系统通过供电电路联接在交流电压网上。交流电压网优选地实施为三相交流电压网。

根据一个有利的实施方案，供电电路包括：每相一个开关，使得供电电路能够与三相交流电压网分离，每相一个扼流圈，以及整流器。在整流器中优选地使用无源元器件、特别是二极管或可控的半导体、特别是IGBT，以便将三相交流电压变成直流电压。

此外，供电电路具有平滑电容器。电容器仅具有小的电容值，使得在直流电压系统接通到三相交流电压网处时，在此形成的负载电流不损害直流电压系统中的部件。可选地，输入单元也能够包括预充电装置，然而，该预充电装置本身仅需要针对供电的电容器的预充电设计。

供电电路通过开关和保护元件向直流电压系统中的汇流排供电。根据本发明，至少两个设备单元相应地通过具有预充电电阻的分散的开关和保护元件(下面也简称为分散的预充电装置)联接在汇流排处。

就本发明而言的设备单元，理解为单独的设备、多个设备的组合和/或子电网。

可能的设备是负载，特别是通风装置、马达、机器人、泵、加热装置和逆变器；或者是能量存储单元，特别是电容存储器和电池；或者是电源，特别是光伏设施。

根据本发明，不仅为所提到的设备单元配属有开关和保护元件，而且还分别配属有分散的预充电装置。

有利地，每个设备单元使用刚好一个分散的预充电设备。该分散的预充电设备包括至少一个电阻，该电阻优选地与两个以反向串联方式布置的可控的半导体并联地布置，半导体具有反向并联续流二极管，其中，该电路结构与至少一个开关串联地布置。

可选地，开关也能够与电阻串联而代替与整个电路结构串联地布置。该解决方案提供的优点是：在导通的可控的半导体中负载电流不流过开关。

分散的预充电装置能够集成到相应的设备单元中或连接在相应的设备单元的上游。

如果闭合开关并且关断至少一个可控的半导体，那么电流流经电阻。如果开关闭合并且导通对于桥接电阻所需的至少一个可控的半导体，则电流不流经电阻，而是流经导通的可控的半导体和其他布置在分散的预充电装置中的、具有反向并联的续流二极管的可控的半导体的续流二极管。如果开关断开，则没有电流流动，因为不存在闭合的电流回路。优选地，使用双极晶体管、特别是IGBT，或者场效应晶体管、特别是MOSFET作为半导体。

在可以省去集成到供电电路中的预充电单元时，使用分散的预充电装置是有利的，这要求准确地了解直流电压系统的总容量并且必须基于总容量预充电进行设计。

此外，装备有分散的预充电装置的直流电压系统能够容易的以另外的电网部分进行扩展，因为分散的预充电装置仅必须根据其后置的子网和/或设备单元来设计。

有利地，全部现有的能量存储器和/或电源都能够用于直流电压系统的继续运行。由此实现设备单元(特别是机器人或马达)的有序关机或关断。

通过位于供电电路中的开关来实现将直流电压系统接通到三相交流电压网上，于是首先为供电系统自身预充电。在此，在全部分散的预充电装置中的开关是断开的。如果供电电路完成了预充电并且其可能存在的预充电电阻被桥接，则直流电压系统中的DC电压为三相交流电压网的经整流的电压的值。随后，优选地启用直流电压系统中的全部分散的预充电装置。优选地，闭合每个分散的预充电装置的开关并且控制单元将IGBT截止，使得充电电流流过电阻。直流电压系统中的电容由此被充电。

一旦在直流电压系统中存在的DC电压和设备单元的DC电压之间的偏差低于一个值，那么对该设备单元的预充电过程结束并且停用分散的预充电单元，这是通过分别将IGBT导通地接通的方式实现的。小的电压差确保只是较小的平衡电流，其不具有损害部件的作用。根据现有技术的有源的供电电路、特别是具有IGBT的供电电路，或者根据现有技术的无源供电电路、特别是具有二极管的供电电路将电能供应到直流电压系统中。当全部分散的预充电装置被停用时，用于直流电压系统的预充电过程则完成。

DC电压和/或电网侧的三相交流电压由监控单元来观测，该监控单元被实施为供电电路的一部分和/或有利地被实施在每个分散的预充电装置中。如果在每个分散的预充电装置中集成有用于电压测量的监控单元，那么在预充电装置和上级的监控单元之间易受故障影响且高成本的通信解决方案是不必要的。

有利地，在供电电路激活时，由调节单元将直流电压系统中的直流电压优选地调节到如下的值，该值至少对应于电网电压在公差上限的最大值。

根据本发明，直流电压系统以限定的措施如何对其电压的不同状态做出反应，将在下面进行阐述。

如果DC电压超过最小值Umin1或与Umin1一样大，直流电压系统与其设备单元在常规运行模式下运行。直流电压系统借助于供电电路与三相交流电压网连接，分散的预充电装置被停用。

如果特别是由监控单元识别到供电的三相交流电压网失效或者DC电压下降到最小值Umin1之下，随后控制单元基本上采取如下措施：将供电电路与三相交流电压网分离。此外，将DC电压的额定值优选地提高到电网电压的公差上限的最大值。由此，由控制单元促使位于直流电压系统中的可控的能量存储器和/或电源将电功率供应到DC电网中。

此外，有利地是将不那么关键的负载、特别是通风装置和/或泵和/或加热装置由控制单元关断或限制，以便降低功率消耗。如果通过关断不那么关键的负载，或者由于电源(特别是光伏设施)的至少一个另外的电力供应，DC电压的值升高并超过值Umin1，那么直流电压系统又将以常规运行模式并且接通供电电路。因为直流电压系统的DC电压的值大于Umin1，再充电电流则被限制到非临界值。

“超过”表示：该值从低于最小值(在此为：Umin1)的值改变至高于最小值的值。

相反地，“低于”表示：该值从高于最小值的值改变至低于最小值的值。

这些措施优选地在超过或低于相应的最小值后直接实施。然而也可行的是：先延迟特定的等待时间后才执行相应的措施。

然而，如果由DC电网中的负载所消耗的电力的总和大于由可控的能量存储器和/或电源所提供的电力总和，则继续降低直流电压系统中的直流电压。

如果DC电压进一步下降并且低于最小值Umin2，则优选地借助于至少一个控制单元来启用分散的预充电装置。中断由位于直流电压系统中的能量存储器、特别是电容存储器和/或电源、特别是光伏设施进行的电能供应。关断在直流电压系统中的全部负载。

能够将低于最小值Umin3用作为如下信号：启用全部的分散的预充电装置。该信号是三相交流电压电网恢复时允许接通供电的前提。直流电压系统处于等待状态并且等待三相交流电压网的恢复。

在三相交流电压网恢复时，在接通直流电压系统时如已经描述的那样重新开始预充电过程。在此，不出现高的且快速升高的充电电流，因此不危害敏感组件。

在一个可选的实施方式中，当直流电压系统中的直流电压低于最小值Umin2时，将位于直流电压系统中的可控的能量存储器和/或电源的DC电压的额定值提高到电网电压在公差上限的最大值。在直流电压系统中的负载和/或其他设备单元被关闭。能量存储器和电源通过供应电能来提升直流电压，使得超过值Umin2。接通设备单元、特别是马达或机器人，由此，设备单元能够在直流电压系统中的直流电压由于电能消耗而再次下降到值Umin2以下之前，驶入限定的位置或者完成该行驶的至少一部分。能量存储器和电源通过供电电能在此提升直流电压，使得在超过值Umin2的情况下机器人或马达能够进行其到限定位置的剩余行驶。这种循环的过程确保了一种安全的系统，因为电网失效不会给机器人或马达带来不确定的状态。此外，能够渡过供电的三相交流电压网的长时间失效。

在至此所述方法中，能够形成如下状态：可控的能量存储器和/或电源将DC电压持续地保持在值Umin1与值Umin2之间。如果在该状态下三相交流电压网恢复，其能够不提供能量，因为供电电路与三相交流电压网分离。在根据本发明的一个实施方式中，如果为此检测到电网恢复，上级的控制单元将不那么关键的负载关断。由此，DC电压上升超过值Umin1，使得将供电电路与三相交流电压网分离的开关能够闭合，以便将电能供应到直流电压系统中。将之前关断的不那么关键的负载接通。该方法实现了敏感负载的无中断的运行。

附图说明

下面，根据附图中示出的实施例详细描述和说明本发明。附图示出：

图1示出根据现有技术的具有预充电装置的有源供电电路；

图2示出具有分散的预充电装置的、通过供电电路联接到三相交流电压网上的直流电压系统的一个设计方案；

图3示出用于运行直流电压系统的方法；以及

图4示出具有预充电电阻的开关和保护元件的一个设计方案。

具体实施方式

图1示出根据现有技术的、具有预充电装置55的有源供电电路，也被称为供电电路。在此，直流电压系统通过供电电路55联接到三相交流电压网50上。供电电路55在每一相具有一个开关51，该开关可以在每一相桥接一个预充电电阻52。

此外，供电电路具有扼流圈54，其是必要的，以便暂存用于提高DC电压的能量。借助于可控的半导体53、尤其IGBT来完成对来自三相交流电压网50的三相交流电的整流。然而，将无源器件、特别是二极管用于对三相交流电压整流也是可行的。此外，供电电路具有平滑电容器56。如果直流电压系统未充电，那么在接通三相交流电压网50时必须确保对电流的限制，因为直流电压系统中的直流电压和经整流的交流电压之间的电压偏差产生不可控的电流，该电流损害或破坏直流电压系统中的敏感组件。通过供电电路55中的预充电装置实现对电流的这种限制。在此，在开始时使用预充电电阻52。该预充电电阻用于限制电流。如果直流电压系统完成充电并且其直流电压对应于经整流的交流电压，则借助于开关51桥接在有源供电电路55中的预充电电阻52。

图2示出直流电压系统的根据本发明的结构的设计方案，直流电压系统借助于供电电路5联接在三相交流电压网1上。这种实施方式例如在工厂设施内是可行的。

三相交流电压网1通过每相的开关2和每相的扼流圈3与整流电路连接。整流电路包括六个无源器件，特别是二极管，或六个可控的半导体，特别是具有反向并联的续流二极管4的IGBT。电容器6连接在供电电路5与直流电压汇流排12之间。电容器6用于平滑经整流的交流电。为了对电容器6预充电，能够存在根据图1的预充电电路。

直流电压汇流排12通过开关和保护元件8与供电电路5连接。开关和保护元件8包括两个可控的半导体(特别是具有反向并联的续流二极管10、11)反向串联的电路以及与该装置串联布置的开关9。

直流电压系统连接在直流电压汇流排12处。根据本发明，在直流电压系统中存在不同的设备。第一负载13通过具有预充电电阻7的第一分散的开关和保护元件(分散的预充电装置)连接在直流电压汇流排12上。具有预充电电阻7的开关和保护元件在图4中描述并且包括预充电电阻73。该预充电电阻73与具有两个可控的半导体(优选地是具有反向并联的续流二极管71、72的IGBT)的反向串联电路并联连接。开关74与该构造串联或与预充电电阻73串联。

特别地，作为第一负载13的能够是连接通风装置、加热装置或照明装置。第一逆变器14和连接在第一逆变器14上游的电容器15通过具有预充电电阻7的其他开关和保护元件连接到直流电压汇流排12上。此外，子网借助于直流电压汇流排30连接在汇流排12上，其中，该连接能够借助于具有预充电装置7的其他开关和保护元件来进行。在该子网中存在第二和第三负载19和20，它们分别通过具有预充电电阻7的其他开关和保护元件与子网的汇流排30连接。此外，在直流电压子网中能够存在有经由具有预充电电阻7的其他开关和保护元件连接的、具有前置连接的电容器16的第二逆变器22，以及经由具有预充电电阻7的其他开关和保护元件连接的、具有前置连接的电容器18的第三逆变器17。特别地，在逆变器处连接有多个马达或机器人。此外，直流电压系统具有电容存储器21，该电容存储器通过具有预充电电阻7的其他开关和保护元件连接在直流电压汇流排12上。

此外，电源能以光伏设施23的形式在直流电压电网中使用。光伏设施23通过DC/DC调节器25与电容器24连接。该电容器同样能够通过具有预充电电阻7的开关和保护元件与直流电压汇流排12连接。

在该直流电压系统中，优选地，电池形式的化学存储器也是可行的。电池27能够通过电容器26和具有预充电电阻7的开关和保护元件与DC/DC调节器29连接，该DC/DC调节器又能够经由电容器28和具有预充电电阻7的开关和保护元件与直流电压汇流排12连接。

电容存储单元21、光伏设施23和电池27实现了直流电压系统中限定的直流电压的维持，以及如前所述的提升直流电压系统中的直流电压。因此，为了在故障情况下在供电电压下降或三相交流电压网1失效时维持直流电压系统中的直流电压，这种装置是必不可少的。

在直流电压系统的一个可选的实施方式中(未示出)分散的预充电设备(7)仅前置连接在负载(13、19、20)上或者集成到其中，但是不前置连接在能量存储器和电源(21、23、27)上。

图3示出用于运行直流电压系统的方法，直流电压系统借助于供电电路联接到至少一个交流电压网上以将电能供应到直流电压系统中，其中，包括设备单元的直流电压系统根据施加在汇流排处的电压值来运行，设备单元相应地通过至少一个分散的预充电装置与汇流排连接。

当直流电压系统处于随后阐述的常规运行模式并且出现供电的交流电压网失效时，则优选地使用该用于运行直流电压系统的方法。

借助于将直流电压系统接入到交流电压系统处来以如下方式实现常规运行模式：直流电压系统通过供电电路连接到三相交流电压网上，并且因此借助于预充电过程进行启动。直流电压系统中的全部分散的预充电装置在该预充电过程中是启用的。在相应的分散的预充电装置中，开关是闭合的并且控制单元将至少一个IGBT关断，使得负载电流流经电阻。由此，处于直流电压系统中的全部电容被充电。一旦存在于直流电压系统中的电压和存在于直流电压系统中的电容处的电压之间的偏差低于限定的值，就结束对于该电容的预充电过程，并且停用相关的分散的预充电装置。当全部分散的预充电装置被停用时，直流电压系统过渡到常规运行模式。

在方法步骤S1中，直流电压系统处于常规运行模式。供电电路连接在交流电压网上，分散的预充电装置被停用。不再运行预充电。只要直流电压系统中的直流电压(也称作UDC)大于或等于最小值Umin1(在附图中用UDC>Umin1描述)，直流电压系统就保持在常规运行模式并且因此停留在方法步骤S1。

然而，如果DC电压低于最小值Umin1，这特别是通过三相交流电压网失效而触发的，UDC<Umin1适用于此并且在方法步骤S2中供电电路与交流电压网分离。

随后由控制单元促使位于直流电压系统中的可控的能量存储器和电源(特别是电容存储器、电池或光伏设施)将电能供应到直流电压系统中。此外，关闭或限制在直流电压系统中的不那么关键的负载、特别是通风装置，以降低能量消耗。

通过该措施可实现的是：直流电压系统中的直流电压重新超过最小值Umin1。这通过UDC>Umin1在附图中来表示。

当直流电压不超过最小值Umin1且不低于最小值Umin2(用Umin2<UDC<Umin1表示)时，则停留在方法步骤S2。此外，方法步骤S2的特征在于：供电电路即使在交流电压网恢复时也不被接通。

如果直流电压还进一步下降并且低于最小值Umin2(用UDC<Umin2表示)，那么在方法步骤S3中启用全部分散的预充电装置并且关断直流电压系统中的全部设备。停用可控的能量存储器和/或电源并且不再供应能量。

当直流电压不超过最小值Umin2且不低于最小值Umin3(用Umin3<UDC<Umin2表示)时，则停留在方法步骤S3。也在方法步骤S3中，供电电路在交流电压网恢复时也不被接通。

通过首先启用分散的预充电装置并且随后关断全部负载的方式，设备处的直流电压进一步下降，使得低于最小值Umin3。

伴随低于最小值Umin3(用UDC<Umin3表示)而实现一种状态，在该状态中安全地启用全部分散的预充电装置。

随后，在方法步骤S4中接通供电电路并且等待三相交流电压网恢复。只要UDC<Umin1适用，就保持在该状态。可控的能量存储器/电源不再供应能量。

作为低于最小值Umin3的一可选方案，能够因此将启用全部分散的预充电装置而且获取来自分散的预充电装置的启用反馈或者等待达到自低于最小电压Umin2起等待的最短时间tmin作为指示。该最小电压为分散的预充电装置用于启用所需的最大电压。在该可选方案中，是否首先启用分散的预充电装置或者是否关闭设备并不重要。

如果三相交流电压网恢复并且UDC>Umin1适用时，则在方法步骤S5中重新开始预充电过程，如已经在上文中在接通直流电压系统时所描述的。预充电过程的开始能够与控制单元的连接相关联。

如果预充电过程结束(在附图中用Vf表示)，则直流电压系统将返回到方法步骤S1中的常规运行模式。如果预充电过程没有结束(用Vnf表示)，将停留在方法步骤S5。

在一个可选的实施方式中，在直流电压系统中的直流电压低于最小值Umin2(在附图中在虚线的分支中用UDC<Umin2表示)的情况下，位于直流电压系统中的可控的能量存储器和/或电源的DC电压的额定值在方法步骤S31中提升到电网电压在公差上限处的最大值。在直流电压系统中的全部负载都被关闭。

能量存储器和电源通过供应电能提升直流电压。只要UDC<Umin2适用，则停留在方法步骤S31。

在该方法步骤31中，还启用分散的预充电装置，并且供电电路在直流电压电网恢复时能够被接通。能够启动过渡到常规运行模式的预充电过程。

如果超过最小值Umin2(用UDC>Umin2表示)，那么在方法步骤S32中停用分散的预充电装置，特别是关键设备、优选地是马达或机器人，并且接通这些关键设备，由此，在直流电压系统中的直流电压通过消耗电能再次下降低于值Umin2(在附图中用UDC<Umin2表示)之前，只要UDC>Umin2适用，关键设备就能够驶入确定的位置或者能够完成该行驶的至少一部分。

此外，在方法步骤32中，在交流电压网恢复时，不接通供电电路。如果达到确定的位置并且UDC<Umin2还适用(用UDC<Umin2&SZ表示)，直流电压系统过渡到S3。

重复方法步骤S31的操作。能量存储器和电源通过供应电能重新提升直流电压，使得在超过值Umin2(用UDC>Umin2表示)时，在方法步骤S32中机器人或马达能够实施其到确定位置的行驶的剩余部分。如果直流电压系统中的DC电压在附图中未示出的实施方式中在状态S31或S32中超过电压Umin1，则在交流电压网恢复时能够接通供电电路。直流电压系统在预充电结束之后能够过渡到状态S1。

在所述方法中会发生：直流电压系统持久地保持在S32，通过DC电压保持在值Umin1和Umin2之间，并且能量存储器和/或电源刚好满足关键的负载、特别是马达和机器人的能量需求。在这种情况下提出：在交流电压网恢复时，不接通供电电路且非关键的负载不运行。为了避免该状态，能够在附图中未描绘的实施方式中，一旦关键的负载达到其确定的位置，就将能量存储器和/或电源停用。由此，直流电压系统中的电压下降至低于值Umin2，并且直流电压系统过渡到S31且在那里等待交流电压网恢复。

图4示出具有预充电电阻7的分散的开关和保护元件的一个设计方案(分散的预充电装置)。该分散的开关和保护元件包括预充电电阻73。该预充电电阻73与具有两个可控的半导体(优选地是具有反向并联的续流二极管71、72的IGBT)反向串联电路并联连接。开关74与该结构串联或与预充电电阻73串联。图4中设计的具有预充电装置7的开关和保护元件集成到图2中示出的设备中或连接在其上游。

Claims (23)

1.一种用于运行直流电压系统的方法，所述直流电压系统借助于供电电路(5)联接到至少一个交流电压网(1)上，所述交流电压网用于将电能供应到所述直流电压系统中，其中，所述直流电压系统包括设备单元，所述设备单元经由至少一个分散的预充电装置(7)与汇流排(12)连接，

其特征在于，根据施加在所述汇流排处的电压值来运行所述直流电压系统，其中，

-当所述电压值大于最小电压Umin1时，以常规运行模式来运行所述直流电压系统，在所述常规运行模式中所述供电电路(5)连接到所述交流电压网上并且停用所述分散的预充电装置(7)，并且

-当所述电压值低于最小电压Umin1时，将所述供电电路(5)与所述交流电压网(1)分离。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述电压值小于所述最小电压Umin1且大于一最小电压Umin2时，通过位于所述直流电压系统中的可控的能量存储器(21、27)和/或电源(23)将电能供应到所述直流电压系统中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，当所述电压值小于所述最小电压Umin1且大于最小电压Umin2时，关断位于所述直流电压系统中的负载(13、19、20)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，当所述电压值低于最小电压Umin2时，启用位于所述直流电压系统中的所述分散的预充电装置(7)。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，当所述电压值小于所述最小电压Umin2且大于一最小电压Umin3时，停用位于所述直流电压系统中的所述可控的能量存储器(21、27)和/或电源(23)。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其中，当所述电压值小于所述最小电压Umin2且大于最小电压Umin3时，关断位于所述直流电压系统中的全部负载(13、19、20)。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其中，当所述电压值低于最小电压Umin3、或者自低于所述最小电压Umin2起经过一最短时间tmin、或者全部所述分散的预充电装置将关于启用该预充电装置的反馈信号发送给上级控制单元时，接通所述供电电路(5)。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，当所述电压值超过所述最小电压Umin1时，停用所述分散的预充电装置(7)。

9.根据权利要求2或3所述的方法，其中，

-当所述电压值低于所述最小电压Umin2时，关断位于所述直流电压系统中的全部负载(13、19、20)，并且

-当在通过位于所述直流电压系统中的所述可控的能量存储器(21、27)和/或所述电源(23)供应电能之后，所述电压值超过所述最小电压Umin2时，接通至少一个具体的负载(13)。

10.一种直流电压系统，特别是用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法，所述直流电压系统联接到至少一个交流电压网(1)上，所述交流电压网用于将电能供应到所述直流电压系统中，

其特征在于，位于所述直流电压系统中的多个设备单元分别通过至少一个分散的预充电装置(7)与汇流排(12)连接。

11.根据权利要求10所述的直流电压系统，其中，所述直流电压系统借助于所述供电电路(5)联接到所述交流电压网(1)上，所述交流电压网优选地被实施为三相交流电压网。

12.根据权利要求10或11所述的直流电压系统，其中，位于所述直流电压系统中的至少一个设备单元包括所述分散的预充电装置(7)。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的直流电压系统，其中，在位于所述直流电压系统中的至少一个设备单元的上游连接有所述分散的预充电装置(7)。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的直流电压系统，其中，位于所述直流电压系统中的每个设备单元经由单一所述分散的预充电装置(7)与所述汇流排(12)连接。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的直流电压系统，其中，所述分散的预充电装置(7)包括至少一个电阻(73)。

16.根据权利要求15所述的直流电压系统，其中，所述电阻(73)与两个半导体(71、72)并联地布置，所述半导体形成电路装置，并且所述分散的预充电装置(7)具有至少一个开关(74)，所述至少一个开关与所述电路装置或所述电阻(73)串联地布置。

17.根据权利要求16所述的直流电压系统，其中，所述两个半导体(71、72)反向串联地布置。

18.根据权利要求16或17所述的直流电压系统，其中，所述半导体(71、72)被实施为可控的双极晶体管、特别是IGBT，或者被实施为可控的场效应晶体管、特别是MOSFET。

19.根据权利要求10至18中任一项所述的直流电压系统，其中，所述分散的预充电单元(7)具有至少一个监控单元或与监控单元连接，所述监控单元优选地用于电压测量。

20.根据权利要求10至19中任一项所述的直流电压系统，其中，所述分散的预充电装置(7)具有至少一个控制单元或与控制单元连接。

21.根据权利要求20所述的直流电压系统，其中，所述控制单元在低于一个限定的电压值的情况下，截止至少一个半导体以中断电流流过所述半导体，并且在高于所述限定的电压值的情况下，导通至少一个半导体以允许电流流过所述半导体(71、72)。

22.根据权利要求10至21中任一项所述的直流电压系统，其中，所述供电电路(5)被实施为能与所述交流电压网(1)分离。

23.根据权利要求10至22中任一项所述的直流电压系统，其中，所述供电电路(5)包括整流器电路。