專利名稱：用于無傳感器的三相交流傳動(dòng)的安全速度監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過逆變器、尤其整流器橋式電路的逆變器在無組合傳感器系統(tǒng)時(shí)用于三相交流電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)/位置及轉(zhuǎn)速檢測的傳動(dòng)控制。
在工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)——例如數(shù)控機(jī)床及機(jī)器人的電傳動(dòng)應(yīng)用中，力圖對(duì)人和機(jī)器進(jìn)行盡可能強(qiáng)地保護(hù)。借助一種用于電動(dòng)機(jī)的“安全速度”功能將保證在單個(gè)誤差情況下電機(jī)或電動(dòng)機(jī)仍可被控制，以便能執(zhí)行盡可能不帶來危險(xiǎn)的運(yùn)動(dòng)。
相應(yīng)的安全功能迄今主要使用在機(jī)床領(lǐng)域中。在這方面安全功能的基礎(chǔ)通常主要是組合在電動(dòng)機(jī)中用于狀態(tài)/位置及轉(zhuǎn)速檢測的傳感器系統(tǒng)。對(duì)于另外的領(lǐng)域、如生產(chǎn)機(jī)器等，這種安全功能同樣愈來愈被人感興趣。在這些領(lǐng)域中通常使用無傳感器的三相交流電動(dòng)機(jī)及與此關(guān)聯(lián)的所謂變頻器。但這些無傳感器的三相交流電動(dòng)機(jī)迄今不能提供安全功能。
背景技術(shù)：
迄今公知的僅是“安全停止”功能。對(duì)此用于線路晶體管的控制信號(hào)被“安全”閉鎖，專業(yè)人員稱此概念為“脈沖閉鎖”。由此防止了電動(dòng)機(jī)的無意再起動(dòng)。
在此情況下“安全”一詞應(yīng)被表達(dá)為在職業(yè)人員及職業(yè)人員團(tuán)體的意義上應(yīng)滿足對(duì)工作安全性的相應(yīng)的要求。
這里在對(duì)人和機(jī)器保護(hù)的誤差識(shí)別方面存在基本要求，即對(duì)于這種無傳感器的三相交流電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)應(yīng)提供“安全速度”的功能。
所有迄今所推行的用于實(shí)現(xiàn)這種功能的解決方案失敗在檢測的(或由電流及電壓計(jì)算的)轉(zhuǎn)速的精確度或動(dòng)態(tài)指標(biāo)上。并且對(duì)于由控制逆變器的晶體管控制信號(hào)來恢復(fù)定子頻率至今還未公知任何滿意的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于建立用于對(duì)無傳感器的三相交流傳動(dòng)的安全速度監(jiān)測的傳動(dòng)控制。
根據(jù)本發(fā)明該目的將通過使用逆變器的對(duì)于三相交流電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)控制裝置來達(dá)到，該裝置具有-第一系統(tǒng)及第二系統(tǒng)，用于對(duì)逆變器的整流元件產(chǎn)生在未受干擾運(yùn)行時(shí)冗余的第一組控制信號(hào)及第二組控制信號(hào)；其方式在于-系統(tǒng)被施加轉(zhuǎn)速給定值，借助該給定值(Sollwert)可導(dǎo)出一個(gè)與轉(zhuǎn)速給定值基本成正比的頻率給定值，以產(chǎn)生第一組控制信號(hào)，該值通過通信接口提供給另一系統(tǒng)用于產(chǎn)生第二組控制信號(hào)；其中-在相應(yīng)的系統(tǒng)中相應(yīng)的頻率給定值可被限制和/或監(jiān)測；其中-設(shè)置了用于監(jiān)測的第一及第二控制信號(hào)組的兩個(gè)誤差探測裝置；其中第一及第二控制信號(hào)組的一部分相應(yīng)的控制信號(hào)在第一誤差探測裝置中相互比較，及其余相應(yīng)的控制信號(hào)在第二誤差探測裝置中相互比較；其中-在相應(yīng)的控制信號(hào)相互有偏差的情況下，通過相應(yīng)的誤差探測裝置在兩條通道上使逆變器的整流元件關(guān)斷。
在逆變器具有連接成橋式電路的整流元件時(shí)，則被認(rèn)為特別有利，此時(shí)-在相應(yīng)的控制信號(hào)相互有偏差的情況下，通過誤差探測裝置使整流元件上橋臂用的脈沖閉鎖；-通過另一誤差探測裝置使整流元件下橋臂用的脈沖閉鎖。
在此情況下，在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上被證明特別有效的是，使用定子頻率給定值作為用于產(chǎn)生這兩組控制信號(hào)的、實(shí)質(zhì)上與轉(zhuǎn)速給定值成正比的給定值。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選型式，可尤其好地用于異步電動(dòng)機(jī)，其方式在于，-施加轉(zhuǎn)速給定值的系統(tǒng)包括具有積分轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的計(jì)算裝置，其(已知電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù))借助轉(zhuǎn)速給定值及相應(yīng)的相電流值除相應(yīng)的定子頻率給定值外還輸出相應(yīng)的滑差頻率給定值，定子電壓給定幅值及在轉(zhuǎn)子磁通坐標(biāo)系統(tǒng)中的負(fù)載角；借助其-通過兩個(gè)系統(tǒng)的相應(yīng)的調(diào)節(jié)單元產(chǎn)生相應(yīng)的相電壓值，以控制相應(yīng)的控制組件，用于產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)。
在同步電動(dòng)機(jī)的情況下，其方式相對(duì)應(yīng)，但上述的滑差頻率值等于零。
其中-第一誤差探測裝置用于監(jiān)測上橋臂的整流元件的相應(yīng)的控制信號(hào)；及-第二誤差探測裝置用于監(jiān)測下橋臂的整流元件的相應(yīng)控制信號(hào)時(shí)可實(shí)現(xiàn)尤其簡單的誤差探測裝置。
這可特別有利地這樣來實(shí)現(xiàn)，各誤差探測裝置所監(jiān)測的整流元件的相應(yīng)的控制信號(hào)相互邏輯異或連接及其結(jié)果邏輯地連接成總誤差信號(hào)。
技術(shù)成本上特別合理的實(shí)施僅使用控制信號(hào)組來控制逆變器的整流元件。
其中-相應(yīng)的光電耦合器用于將控制信號(hào)傳送給整流元件；-其中在誤差情況下通過誤差探測裝置使相應(yīng)的控制信號(hào)所屬的光電耦合器的電源電壓關(guān)斷；可一方面使傳動(dòng)控制的安全度進(jìn)一步提高，另一方面使用于關(guān)斷控制信號(hào)的技術(shù)成本減少。
其可這樣地進(jìn)一步簡化，即在誤差情況下通過誤差探測裝置使各相關(guān)的橋臂所屬的光電耦合器的電源電壓關(guān)斷。
其中-具有用于強(qiáng)制動(dòng)態(tài)操作兩個(gè)脈沖閉鎖路徑的裝置；-通過該裝置將干擾信號(hào)加到產(chǎn)生控制信號(hào)組的給定值上；及-讀入用于控制逆變器上橋臂整流元件及下橋臂整流元件的電源電壓。
可使根據(jù)本發(fā)明的裝置的安全度進(jìn)一步提高。
被證明尤其有意義的是，讀入的電源電壓用于順序地對(duì)逆變器上橋臂整流元件及下橋臂整流元件進(jìn)行控制。
安全度的進(jìn)一步提高還可如此達(dá)到，即-具有用于強(qiáng)制動(dòng)態(tài)操作給定值的限制值、尤其是定子頻率給定值的限制值的裝置；通過該裝置-在兩個(gè)系統(tǒng)中將相應(yīng)的測試信號(hào)加到產(chǎn)生控制信號(hào)組的給定值上；-使所產(chǎn)生的相應(yīng)的限制值信號(hào)相比較，尤其是通過交叉方式進(jìn)行數(shù)據(jù)比較。


通過下面結(jié)合示例性地示出一例的附圖進(jìn)行的描述，本發(fā)明的上述和其他目的和特點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中附圖以原理圖形式表示為圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有“安全速度”功能的傳動(dòng)控制的傳動(dòng)系統(tǒng)的電路框圖；圖2是兩個(gè)這樣的傳動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的電路框圖；圖3表示在相應(yīng)的調(diào)節(jié)中確定或處理得到的傳動(dòng)控制參數(shù)的矢量圖；及圖4是兩個(gè)誤差探測裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其與兩個(gè)傳動(dòng)控制系統(tǒng)的連接的框圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1的示圖中借助具有異步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)控制的傳動(dòng)系統(tǒng)的電路框圖表示“安全速度”功能的一種可能的技術(shù)實(shí)施。該傳動(dòng)系統(tǒng)通過逆變器W供電的三相交流電動(dòng)機(jī)M組成，該逆變器具有布置成橋式電路的作為整流元件的IGBT晶體管T1至T6。各晶體管T1至T6配有空轉(zhuǎn)二極管D1至D6及通過傳動(dòng)控制單元A的相應(yīng)的控制極信號(hào)G1至G6來控制。
傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)有兩個(gè)系統(tǒng)S1及S2，該系統(tǒng)操作逆變器W及三相交流電動(dòng)機(jī)M。各系統(tǒng)設(shè)有智能裝置，例如微處理機(jī)、微控制器形式的裝置或相應(yīng)的專用集成電路ASIC。在相應(yīng)的控制組件ST1及ST2中計(jì)算用于系統(tǒng)S1的相應(yīng)的晶體管的控制信號(hào)1TAS1至1TAS6及用于系統(tǒng)S2的各晶體管的控制信號(hào)2TAS1至2TAS6，控制組件分別配置在系統(tǒng)S1或S2中，但也可獨(dú)立設(shè)置。
在該實(shí)施例中晶體管的控制信號(hào)1TAS1至1TAS6通過配置的光電耦合器OK1至OK6作為控制極信號(hào)(Gate-Signal)G1至G6來提供并傳送到線路晶體管T1至T6。光電耦合器的各光電二極管的陽極側(cè)與配置的各電源電壓SV1或SV2相連接，及其陰極側(cè)通過各后聯(lián)電組R1至R6及連接在電流方向上的另一二極管DS1至DS6與系統(tǒng)S1的控制組件ST1相連接。當(dāng)然系統(tǒng)S2也可代替系統(tǒng)S1承擔(dān)該功能。
在該實(shí)施例中在控制信號(hào)低電平時(shí)，控制信號(hào)1TAS1至1TAS6控制所屬的各線路晶體管T1至T6(負(fù)邏輯)。
根據(jù)圖1所示的實(shí)施例，該傳動(dòng)系統(tǒng)除用于控制電動(dòng)機(jī)M的逆變器W外還包括根據(jù)本發(fā)明的傳動(dòng)控制部分A，它具有以下的系統(tǒng)單元-具有組合調(diào)節(jié)部分R1及控制組件ST1的系統(tǒng)S1，其中通過控制組件ST1、晶體管控制信號(hào)1TAS1-1TAS6及光電耦合器OK1-OK6控制線路晶體管T1-T6。用于控制上部晶體管T1、T3及T5用于光電耦合器的電壓源是SV1。用于控制下部晶體管T2、T4及T6用于光電耦合器的電壓源是SV2。
-第二系統(tǒng)S2具有相對(duì)調(diào)節(jié)部分R1冗余的單元R2及其本身的控制組件ST2。通過控制組件ST2以相應(yīng)的方式產(chǎn)生晶體管控制信號(hào)2TAS1…2TAS。
-通信接口KOMM用于系統(tǒng)S1及系統(tǒng)S2之間的數(shù)據(jù)交換。
-外圍接口PKOMM，通過其系統(tǒng)S1由上級(jí)控制部分預(yù)給定轉(zhuǎn)速給定值。
此外，第一監(jiān)測電子部分U1及第二監(jiān)測電子部分U2對(duì)于誤差探測具有重要意義。在監(jiān)測電子部分U1上連接晶體管控制信號(hào)1TAS1、1TAS3、1TAS5及2TAS1、2TAS3、2TAS5。在監(jiān)測電子部分U2上連接晶體管控制信號(hào)1TAS2，1TAS4、1TAS6及2TAS2、2TAS4、2TAS6。兩個(gè)監(jiān)測電子部分U1、U2的輸出端提供信號(hào)IL3及IL4。當(dāng)發(fā)現(xiàn)誤差時(shí)這些信號(hào)使開關(guān)X3及X4(機(jī)械或電子組件)轉(zhuǎn)換，由此以共同的外部電源電壓SV產(chǎn)生用于光電耦合器OK1至OK6的電源電壓SV1及SV2關(guān)斷。
對(duì)于“安全停止”功能還設(shè)置了另外兩個(gè)開關(guān)X1及X2。該“安全停止”功能還通過脈沖閉鎖來實(shí)現(xiàn)，其方式在于根據(jù)工作情況或在誤差情況下使逆變器W的線路晶體管T1至T6關(guān)斷。其實(shí)現(xiàn)還是在誤差發(fā)現(xiàn)時(shí)通過具有信號(hào)IL3及IL4的監(jiān)測電子部分U1、U2，最好是用信號(hào)IL1在系統(tǒng)S1中經(jīng)過開關(guān)X1(機(jī)械或電子組件)使由外部電壓SV產(chǎn)生的用于線路晶體管上橋臂的光電耦合器OK1、OK3及OK5的電源電壓SV1關(guān)斷，及用信號(hào)IL2在系統(tǒng)S2中經(jīng)過開關(guān)X2使用于下橋臂的光電耦合器OK2、OK4及OK6的另一電源電壓SV2關(guān)斷，以及可能附加地通過控制組件ST中的脈沖閉鎖來實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于以下將借助附圖2描述的系統(tǒng)S1及S2及其中處理的量使用下列用于物理量的標(biāo)記上標(biāo)表示物理量(矢量)S＝定子，L＝轉(zhuǎn)子，*＝給定值例如uS…定子電壓下標(biāo)(字母)表示坐標(biāo)系統(tǒng)S＝定子，＝轉(zhuǎn)子磁通，例如is＝轉(zhuǎn)子磁通坐標(biāo)系統(tǒng)中的定子電流。
下標(biāo)(數(shù)字)表示被轉(zhuǎn)換的矢量分量的方向1＝橫坐標(biāo)方向，2＝縱坐標(biāo)方向，例如u2S＝垂直于轉(zhuǎn)子磁通軸的轉(zhuǎn)子磁通坐標(biāo)系統(tǒng)中的定子電壓給定值分量。
系統(tǒng)S1包括具有計(jì)算器R的調(diào)節(jié)單元R1及控制組件ST1。通過上級(jí)控制部分(未示出)將給定轉(zhuǎn)速給定值。在計(jì)算器R中集成了轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器(未示出)。在該計(jì)算器R中現(xiàn)在將根據(jù)已知的電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)及測量的相電流計(jì)算轉(zhuǎn)速實(shí)際值 、滑差頻率給定值 、定子電壓給定幅值 及在轉(zhuǎn)子磁通坐標(biāo)系統(tǒng)中的負(fù)載角 。
通過轉(zhuǎn)速實(shí)際值 及滑差頻率給定值 的相加可求得定子頻率給定值 。它用于調(diào)節(jié)單元R1中的另一處理及通過通信接口KOMM傳送給系統(tǒng)S2。
對(duì)于同步電動(dòng)機(jī)的情況系統(tǒng)引起的相應(yīng)的滑差值等于零。在調(diào)節(jié)單元R1中由定子頻率給定值 的積分IG1得到以定子頻率轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。通過負(fù)載角 與 相加得到了用于磁場定向控制所需的定子坐標(biāo)系統(tǒng)中的角 。該角 及電壓給定幅值 就是用于磁場定向控制中三相交流電動(dòng)機(jī)M控制的調(diào)節(jié)量。通過一個(gè)正弦表TB1可得到三個(gè)錯(cuò)開120°的正弦波值 及 。
這些正弦波值與電壓給定幅值 相應(yīng)的相乘×最后得到用于對(duì)控制組件ST1進(jìn)行控制的相電壓給定值uR*、uS*及uT*。由在控制組件ST1中被脈寬調(diào)制的這些相電壓給定值uR*、uS*及uT*將得到用于逆變器的晶體管控制信號(hào)1TAS1-1TAS6。所述這些數(shù)學(xué)關(guān)系可從圖3中所示的矢量圖明顯地推知，其中具有轉(zhuǎn)子磁通軸LF、移動(dòng)了角度L的轉(zhuǎn)子軸LA及移動(dòng)了另一角度λs，的定子軸SA。
除在異步電機(jī)情況下考慮滑差頻率外，轉(zhuǎn)速僅由定子頻率或定子頻率給定值 來確定。因此有意義的是，在兩個(gè)通道上對(duì)定子頻率給定值進(jìn)行限制或監(jiān)測。對(duì)于系統(tǒng)S1以第一限制值BG1出現(xiàn)。對(duì)于系統(tǒng)S2相互對(duì)應(yīng)為BG2。但這些措施還不能導(dǎo)致“安全速度”的功能，因?yàn)樵谥钡骄w管控制信號(hào)形成的路徑中，如上所述，可導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)M的不正常運(yùn)動(dòng)。因此定子頻率給定值 由系統(tǒng)S1附加地傳送給系統(tǒng)S2。
如已述地，系統(tǒng)S2通過通信接口KOMM得到定子頻率給定值 及另外的量，即定子電壓給定幅值 和轉(zhuǎn)子磁通坐標(biāo)系統(tǒng)中的負(fù)載角 。在系統(tǒng)S2中將通過除計(jì)算器R外對(duì)調(diào)節(jié)單元R1冗余單元R2使定子頻率給定值 附加地通過限制值BG2被限制及監(jiān)測。
在系統(tǒng)S2中，借助從系統(tǒng)S1傳送給系統(tǒng)S2的電壓幅值給定值 及轉(zhuǎn)子磁通坐標(biāo)系統(tǒng)中的負(fù)載角 通過相同運(yùn)算(IG2、TB2、×)在對(duì)系統(tǒng)S1工作無干擾的情況下產(chǎn)生出相同的晶體管控制信號(hào)2TAS1至2TAS6。
以下對(duì)電壓給定幅值 進(jìn)行考慮。電動(dòng)機(jī)M中的定子電流主要由電壓幅值給定值或定子電壓幅值來確定。在電壓幅值給定值形成時(shí)的單通道誤差僅會(huì)導(dǎo)致較高或較低的電機(jī)電流及由此引起較高或較低的轉(zhuǎn)矩。這意味著，在一種下垂負(fù)載(例如在起重機(jī)或電梯中)的情況下尚可不被控制。因此在存在下垂負(fù)載的情況下在運(yùn)行中對(duì)于安全速度的監(jiān)測的安全功能可以不設(shè)。相反地在具有組合傳感器的電動(dòng)機(jī)中也識(shí)別出電機(jī)馳張時(shí)的速度及可激活外部的制動(dòng)裝置。
如由圖4中可看出的，在監(jiān)測電子部分U1中由系統(tǒng)S1輸出的晶體管控制信號(hào)1TAS1、1TAS3、1TAS5與由系統(tǒng)S2輸出的相應(yīng)的信號(hào)2TAS1、2TAS3、2TAS5通過相應(yīng)的異或邏輯門XOR1、XOR3、XOR5相互比較及通過或邏輯門O1得到總誤差信號(hào)F1，該信號(hào)通過以電阻RS10及電容C1(低頻干擾濾波器)組成的分壓器連接到存儲(chǔ)器FF1上。如果相應(yīng)的脈沖形控制信號(hào)彼此不相一致，則通過誤差信號(hào)F1使存儲(chǔ)器FF1的輸出信號(hào)IL3及通過開關(guān)X3使用于上部晶體管控制光電耦合器OK1、OK3、OK5的電源電壓關(guān)斷。
在監(jiān)測電子部分U2中晶體管控制信號(hào)1TAS2、1TAS4、1TAS6及2TAS2、2TAS4、2TAS6通過相應(yīng)的異或邏輯門XOR2、XOR4、XOR6相互比較及通過或邏輯門O2得到總誤差信號(hào)F2，該信號(hào)通過由電阻RS11及電容C2(也作為低頻干擾濾波器)組成的分壓器連接到另外的存儲(chǔ)器FF2上。如果相應(yīng)的脈沖形控制信號(hào)彼此不相一致，則通過誤差信號(hào)F2具有輸出信號(hào)IL4的另外存儲(chǔ)器FF2及通過開關(guān)X4對(duì)于下部晶體管光電耦合器OK2、OK4、OK6使電源電壓關(guān)斷。這樣地實(shí)現(xiàn)的誤差探測非常靈敏及幾乎無延時(shí)。
這種具有開關(guān)X1、X2、X3及X4的兩個(gè)雙通道脈沖閉鎖路徑的功能可被周期式檢測及由此測強(qiáng)制動(dòng)態(tài)操作，例如在每次電源電壓開通時(shí)。對(duì)此在開關(guān)X1及X3操作后，電源電壓SV1通過在開關(guān)X1及X3后限定的信號(hào)SV1Diag及對(duì)于電源電壓SV2通過信號(hào)SV2_Diag讀入到操作開關(guān)X2、X4的系統(tǒng)S1或S2中。這就是說，當(dāng)系統(tǒng)S1或S2故障時(shí)總可以另一系統(tǒng)響應(yīng)其功能，因?yàn)榧词顾^不注意的誤差通過強(qiáng)制動(dòng)態(tài)操作還會(huì)被發(fā)現(xiàn)。
通過開關(guān)X3及X4具有信號(hào)IL3及IL4的開關(guān)路徑的相應(yīng)強(qiáng)制動(dòng)態(tài)操作在線地或離線地在系統(tǒng)S2中產(chǎn)生出干擾信號(hào)ST并連接到系統(tǒng)中的頻率給定值 上。關(guān)斷路徑的撿測將通過信號(hào)SV1_Diag及SV2_Diag的回讀來實(shí)現(xiàn)。該撿測將順序地進(jìn)行，因?yàn)樵谡`差增長時(shí)兩個(gè)監(jiān)測電子部分U1，U2將同時(shí)響應(yīng)。對(duì)此相應(yīng)的存儲(chǔ)器FF1及FF2可被閉鎖。這通過相應(yīng)的系統(tǒng)S1的控制信號(hào)E/D1及系統(tǒng)S2的控制信號(hào)E/D2來實(shí)現(xiàn)。在強(qiáng)制動(dòng)態(tài)操作后存儲(chǔ)器FF1、FF2通過相應(yīng)的復(fù)位輸入端用相應(yīng)的信號(hào)RESET1及RESET2重新轉(zhuǎn)換到有效。
該檢測最好在各電源電壓開通后或以恒定的時(shí)間脈沖如大概8小時(shí)的間隔(只要運(yùn)行允許)進(jìn)行。通過SV1_Diag可附加在逆變器控制組件ST1中實(shí)現(xiàn)脈沖閉鎖。
這就是說，在電動(dòng)機(jī)M上不可能形成帶來危險(xiǎn)的運(yùn)動(dòng)。通過信號(hào)SV1Diag及SV2_Diag可對(duì)開關(guān)X1至X4的功能進(jìn)行檢測。
頻率給定值的限制值BG1及BG2同樣可強(qiáng)制動(dòng)態(tài)操作。為此將一個(gè)測試信號(hào)TS加到用于兩個(gè)系統(tǒng)S1及S2的頻率給定值上。兩個(gè)限制值必需被限制在相同值上或產(chǎn)生響應(yīng)信號(hào)的BG1及BG2。該檢測最好在電源電壓每次接通后或以一個(gè)恒定的時(shí)間節(jié)拍——如8小時(shí)的間隔(只要運(yùn)行允許)進(jìn)行及通過系統(tǒng)S1及S2之間的交叉以交叉方式進(jìn)行數(shù)據(jù)比較。
如果在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生了頻率給定值，它導(dǎo)致限制值BG1及BG2的同時(shí)響應(yīng)，則電動(dòng)機(jī)M盡可能停止運(yùn)行，撤消報(bào)警及避免再接通。然后用戶可以檢測，例如為什么在“安全速度”模式中會(huì)由控制單元預(yù)給定高的轉(zhuǎn)速給定值。如果僅相應(yīng)檢測，則立即解除脈沖失效。
因此通過根據(jù)本發(fā)明的傳動(dòng)控制相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)還可以達(dá)到以下的優(yōu)點(diǎn)-對(duì)于“安全速度”功能不需要檢測速度的傳感器系統(tǒng)；-開關(guān)可以強(qiáng)制地動(dòng)態(tài)操作-第二系統(tǒng)S2包括兩個(gè)監(jiān)測電子部分U1、U2是市場上可選擇的-第二系統(tǒng)S2包括兩個(gè)監(jiān)測電子部分U1、U2的成本實(shí)質(zhì)上低于包括附件及傳感器線路的傳感器系統(tǒng)
-誤差的識(shí)別幾乎無延時(shí)(低頻干擾濾波器＜100μs)；-誤差的容差特別??；及-該“安全速度”功能可用于所有的無傳感器系統(tǒng)的三相交流電機(jī)。
除了在該實(shí)施例中所述的用元件XOR1至XOR6、O1、O2、RS10、RS11、C1、C2、FF1及FF2實(shí)現(xiàn)監(jiān)測電子部分U1、U2的邏輯連接外，在保持該功能的情況下還可具有誤差探測裝置的其它實(shí)施形式。尤其在于，可對(duì)監(jiān)測電子部分U1、U2選擇任意的其它相應(yīng)的控制信號(hào)的配置。這也適用于通過具有正邏輯的控制組件ST的控制。這兩個(gè)系統(tǒng)S1及S2既可用硬件(例如用ASIC)還可用適當(dāng)編程的微處理機(jī)或微控制器來實(shí)現(xiàn)。
同樣可以使所有的開關(guān)X1至X4串連接，以便由此(也可雙通道地)關(guān)斷對(duì)所有光電耦合器OK1至OK6的電源。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變形和修改。
本說明書基于。其內(nèi)容全部包含于此。
本說明具有產(chǎn)業(yè)上的可利用性。
標(biāo)號(hào)說明A傳動(dòng)裝置W逆變器M三相交流電動(dòng)機(jī)T1…T2 晶體管D1…D6 空轉(zhuǎn)二極管G1…G6 柵極/控制極連接S1…S2 控制系統(tǒng)SV、SV1、SV2 電源電壓X1bisX4 開關(guān)(電力的或動(dòng)力的)IL1bisIL4開關(guān)的開關(guān)信號(hào)SV1_Diag SV1的回讀信號(hào)SV2_Diag SV2的回讀信號(hào)ST1、ST2 控制組R1 調(diào)節(jié)器1R2 R1的冗余處理R計(jì)算器LF 轉(zhuǎn)子磁通軸LA 轉(zhuǎn)子軸SA 定子軸 轉(zhuǎn)速給定值 轉(zhuǎn)速實(shí)際值iS轉(zhuǎn)子磁通坐標(biāo)系統(tǒng)中的定子電流u2S在轉(zhuǎn)子磁通坐標(biāo)系統(tǒng)中垂直于轉(zhuǎn)子磁通軸的定子電壓iR、iS、iT相電流實(shí)際值L*滑差頻給定值 定子電壓給定幅值 轉(zhuǎn)子磁通坐標(biāo)系統(tǒng)中的負(fù)載角 定子坐標(biāo)系統(tǒng)中的角定子頻率給定值λS、S、L、εSS、εS角度值 正弦值的相值 正弦值的相值 正弦值的相值uR*、uS*、uT*電壓給定值IG1、IG2 積算器TG1、TG2 正弦表X 倍加器+ 加法器BG1、BG2 限制值ST 干擾信號(hào)TS 測試信號(hào)KOMM 通信接口PKOMM外圍接口1TAS1…1TAS6 第一組控制信號(hào)2TAS1…2TAS6 第二組控制信號(hào)OK1…OK6 光電耦合器DS1…DS6 二極管U1、U2 監(jiān)測電子部分E/DI、E/D2 激活/非激活控制信號(hào)RESET1、RESET2 復(fù)位信號(hào)RS1…RS6 電阻RS10、RS11 電阻C1、C2 電容F1F2 總誤差信號(hào)FF1、FF2 存儲(chǔ)器XOR1…XOR6 異或邏輯門或連接O1、O2 或邏輯門
權(quán)利要求
1.一種使用逆變器(W)的三相交流電動(dòng)機(jī)(M)的傳動(dòng)控制裝置(A)，具有第一系統(tǒng)(S1)及第二系統(tǒng)(S2)，用于對(duì)逆變器(W)的整流元件(T1…T6)產(chǎn)生在未受干擾運(yùn)行時(shí)冗余的第一組控制信號(hào)(1TAS1…1TAS6)及第二組控制信號(hào)(2TAS1…2TAS6)，其方式是，系統(tǒng)(S1)被施加轉(zhuǎn)速給定值( )，借助該給定值可導(dǎo)出基本與轉(zhuǎn)速給定值成比例的頻率給定值，以產(chǎn)生第一組控制信號(hào)(1TAS1…1TAS6)，該值通過通信接口(KOMM)提供給另一系統(tǒng)(S2)用于產(chǎn)生第二組控制信號(hào)(2TAS1…2TAS6)，其中，在每個(gè)系統(tǒng)(S1、S2)中相應(yīng)的頻率給定值可被限制和/或監(jiān)測，其中，設(shè)置了用于監(jiān)測第一及第二控制信號(hào)組的誤差探測裝置(U1、U2)，其中，第一組及第二組控制信號(hào)的一部分相應(yīng)的控制信號(hào)(1TAS1、1TAS3、1TAS5、2TAS1、2TAS3、2TAS5)在第一誤差探測裝置(U1)中可相互比較，第一組及第二組控制信號(hào)中的其余相應(yīng)的控制信號(hào)(1TAS2、1TAS4、1TAS6、2TAS2、2TAS4、2TAS6)在第二誤差探測裝置(U2)中相互比較，其中在相應(yīng)的控制信號(hào)(1TAS1、2TAS1…1TAS6、2TAS6)相互有偏差的情況下，通過相應(yīng)的誤差探測裝置(U1、U2)在兩個(gè)通道上使逆變器的整流元件關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)控制裝置(A)，其中逆變器(W)具有連接成橋式電路的整流元件(T1…T6)，及在相應(yīng)的控制信號(hào)(1TAS1、2TAS1…1TAS6、2TAS6)相互有偏差的情況下，通過誤差探測裝置(U1)使整流元件上橋臂用的脈沖閉鎖及通過另一誤差探測裝置(U2)使整流元件下橋臂用的脈沖閉鎖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳動(dòng)控制裝置(A)，其中使用定子頻率給定值( )作為用于產(chǎn)生這兩組控制信號(hào)(1TAS1…1TAS6、2TAS1…2TAS6)的、基本上與轉(zhuǎn)速給定值( )成正比的頻率給定值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳動(dòng)控制裝置(A)，用于同步電動(dòng)機(jī)，其中施加轉(zhuǎn)速給定值( )的系統(tǒng)(S1)包括具有積分轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的計(jì)算裝置，它借助轉(zhuǎn)速給定值( )及相應(yīng)的相電流實(shí)際值(iR、iS、iT)除相應(yīng)的定子頻率給定值( )還輸出相應(yīng)的定子電壓給定幅值 及在轉(zhuǎn)子磁通坐標(biāo)系統(tǒng)中的負(fù)載角 ，借助它們且通過兩個(gè)系統(tǒng)(S1、S2)的相應(yīng)的調(diào)節(jié)單元產(chǎn)生相應(yīng)的相電壓給定值，以控制相應(yīng)的控制組件，用于產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)(1TAS1…1TAS6、2TAS1…2TAS6)。
5．根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳動(dòng)控制裝置(A)，用于異步電動(dòng)機(jī)，其中施加轉(zhuǎn)速給定值( )的系統(tǒng)(S1)包括具有積分轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的計(jì)算裝置，其借助轉(zhuǎn)速給定值( )及相應(yīng)的相電流實(shí)際值(iR、iS、iT)除相應(yīng)的定子頻率給定值( )還輸出相應(yīng)的滑差頻率給定值，定子電壓給定幅值 及在轉(zhuǎn)子磁通坐標(biāo)系統(tǒng)中的負(fù)載角 ，借助它們且通過兩個(gè)系統(tǒng)(S1、S2)相應(yīng)的調(diào)節(jié)單元產(chǎn)生相應(yīng)的相電壓值，以控制相應(yīng)的控制組件，用于產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)(1TAS1…1TAS6、2TAS1…2TAS6)。
6．根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的傳動(dòng)控制裝置(A)，其中第一誤差探測裝置(U1)用于監(jiān)測上橋臂的整流元件(T1、T3、T5)的相應(yīng)的控制信號(hào)(1TAS1、1TAS3、1TAS5、2TAS1、2TAS3、2TAS5)，及第二誤差探測裝置(U2)用于監(jiān)測下橋臂的整流元件(T2、T4、T6)的相應(yīng)的控制信號(hào)(1TAS2、1TAS4、1TAS6、2TAS2、2TAS4、2TAS6)。
7．根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的傳動(dòng)控制裝置(A)，其中每個(gè)誤差探測裝置(U1、U2)使所監(jiān)測的整流元件(T1…T6)的相應(yīng)的控制信號(hào)(1TAS1、2TAS1…1TAS6、2TAS6)相互邏輯異或(XOR1…XOR6)連接并將其結(jié)果邏輯(O1、O2)連接成一個(gè)總誤差信號(hào)(F1、F2)。
8．根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的傳動(dòng)控制裝置(A)，其中僅一組控制信號(hào)(1TAS1…1TAS6、2TAS1…2TAS6)用于控制逆變器(W)的整流元件(T1…T6)。
9．根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的傳動(dòng)控制裝置(A)，其中，相應(yīng)的光電耦合器(OK1…OK6)用于將控制信號(hào)(1TAS1…1TAS6)傳送給整流元件(T1…T6)，并且在誤差情況下通過誤差探測裝置(U1、U2)使相應(yīng)的控制信號(hào)(1TAS1…1TAS6、2TAS1…2TAS6)所屬的光電耦合器(OK1…OK6)的電源電壓(SV1、SV2)關(guān)斷。
10．根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)控制裝置(A)，其中相應(yīng)的光電耦合器(OK1…OK6)用于將控制信號(hào)(1TAS1…1TAS6)傳送給整流元件(T1…T6)，并且在誤差情況下通過誤差探測裝置(U1、U2)使相應(yīng)的橋臂所屬的光電耦合器(OK1…OK6)的電源電壓(SV1、SV2)關(guān)斷。
11.根據(jù)權(quán)利要求2至9中任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)控制裝置(A)，具有用于強(qiáng)制動(dòng)態(tài)操作兩個(gè)脈沖閉鎖路徑(IL3、IL4)的裝置，通過該裝置將一個(gè)干擾信號(hào)(ST)加到產(chǎn)生控制信號(hào)組(1TAS1...1TAS6、2TAS1...2TAS6)的給定值上，及讀入用于控制逆變器上橋臂整流元件(T1、T3、T5)及下橋臂整流元件(T2、T4、T6)的電源電壓(SV1、SV2)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳動(dòng)控制裝置(A)，其中，對(duì)用于控制逆變器上橋臂整流元件(T1、T3、T5)及下橋臂整流元件(T2、T4、T6)的電源電壓(SV1、SV2)的讀入順序地進(jìn)行。
13.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的傳動(dòng)控制裝置(A)，具有一個(gè)用于強(qiáng)制動(dòng)態(tài)操作給定值的限制值、尤其是定子頻率給定值的限制值的裝置，通過該裝置在兩個(gè)系統(tǒng)(S1、S2)中將一個(gè)相應(yīng)的測試信號(hào)(TS)加到產(chǎn)生控制信號(hào)組(1TAS1...1TAS6、2TAS1...2TAS6)的給定值上，及使所產(chǎn)生的相應(yīng)的限制值信號(hào)(BG1、BG2)相互比較，并尤其是通過交叉式的數(shù)據(jù)比較。
全文摘要
本發(fā)明可對(duì)用逆變器(W)驅(qū)動(dòng)的所有無傳感器的三相交流電動(dòng)機(jī)(M)實(shí)現(xiàn)速度監(jiān)測的安全功能,其方式是,在兩個(gè)近似的冗余系統(tǒng)(S1、S2)中對(duì)求得的定子頻率給定值(Φs)在兩個(gè)通道上進(jìn)行限制及監(jiān)測,其中在各系統(tǒng)(S1、S2)中由它導(dǎo)出用于逆變器整流元件(T1…T6)的相應(yīng)的控制信號(hào)(1TAS1…1TAS6、2TAS1…2TAS6),其在兩個(gè)監(jiān)測電子部分(U1、U2)中相互比較。在識(shí)別到誤差時(shí)在兩個(gè)通道上執(zhí)行關(guān)斷(IL3、X3、IL4、X4)。此外另一方面,本發(fā)明的電路設(shè)計(jì)是強(qiáng)制動(dòng)態(tài)性的。
文檔編號(hào)H02H7/08GK1355601SQ01138558
公開日2002年6月26日 申請(qǐng)日期2001年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月29日
發(fā)明者岡特·施韋西格 申請(qǐng)人:西門子公司