電氣機(jī)器的安全功能控制的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于致動(dòng)具有安全功能（特別是安全扭矩切斷（STO）功能）的電氣機(jī)器（2）的變頻器（3）的設(shè)備（1）和方法，其中通過一個(gè)優(yōu)選定時(shí)的變頻器電路（4），一個(gè)電隔離輸出電壓（UA）由一個(gè)輸入電壓（UE）產(chǎn)生，從該輸出電壓為該變頻器（3）產(chǎn)生用于根據(jù)多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行其操作并且用于觸發(fā)該安全功能的一個(gè)控制信號(hào)（SHS，SLS），以及為周期性地與該輸入電壓（UE）連接的一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)（V）產(chǎn)生一個(gè)致動(dòng)信號(hào)（ST），并且當(dāng)所述輸出電壓超過一個(gè)開關(guān)閾值（UMax）時(shí)，該輸出電壓（UA）受到限制。
【專利說明】電氣機(jī)器的安全功能控制
[0001]本發(fā)明涉及一種用于通過變頻器控制電力操作或電力供應(yīng)的電氣機(jī)器的安全功能的方法，如權(quán)利要求1的前序部分所述。本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施該方法的設(shè)備，其中安全功能理解為具體地意指所謂的安全扭矩切斷(STO)功能。這種類型的方法以及相應(yīng)的設(shè)備是從EP2495869A2已知的。
[0002]在電氣機(jī)器特別是同步或異步發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)【技術(shù)領(lǐng)域】，為了可靠地避免由不希望或意外旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器所導(dǎo)致的傷害，安全導(dǎo)向的功能是必要的。在此方面，必要的安全功能是驅(qū)動(dòng)器的安全停止(被稱作安全扭矩切斷(ST0))，通過將所述驅(qū)動(dòng)器與為其供電的電源安全地隔離，以便在觸發(fā)安全功能后減速，并且根據(jù)轉(zhuǎn)速和連接的扭矩以便可靠地使其達(dá)到停止?fàn)顟B(tài)。
[0003]在變頻器以受控的方式為常規(guī)三相電動(dòng)機(jī)饋電的情況下，通過將所述變頻器以及因此三相電動(dòng)機(jī)或電氣機(jī)器與電源隔離，該安全功能或各項(xiàng)安全功能的控制或觸發(fā)在該變頻器發(fā)生。通過一個(gè)開關(guān)(例如繼電器)為變頻器供應(yīng)的24V直流輸入電壓常被用于向變頻器供電。如果在進(jìn)行停止功能的過程中，致動(dòng)該開關(guān)來斷開機(jī)器，對(duì)變頻器進(jìn)行控制所需的輸入電壓以及因此為其供電的電源被斷開。
[0004]為此目的，安全扭矩切斷連接(ST0功能)從US7，868，619B2已知，其中對(duì)于控制裝置以及對(duì)于電源開關(guān)的驅(qū)動(dòng)器或變頻器的功率半導(dǎo)體開關(guān)的24V輸入電壓，通過雙極開關(guān)安全地中斷(所述驅(qū)動(dòng)器由所述控制裝置致動(dòng))，并且因此電氣機(jī)器的電源也安全地中斷。
[0005]從DE102011003922A1和從開始提到的EP2495869A2已知一種控制裝置，該控制裝置以具有STO功能的變頻器的形式用于具有一個(gè)第一電流隔離傳輸裝置的電動(dòng)機(jī)，該傳輸裝置僅產(chǎn)生用于致動(dòng)變頻器的功率半導(dǎo)體(IGBT)的輸出信號(hào)，當(dāng)電源電壓存在時(shí)，變頻器的功率半導(dǎo)體為電動(dòng)機(jī)提供工作電壓。為此目的所提供的裝置包括一個(gè)諧振電路，其電源電壓取決于一個(gè)致動(dòng)器信號(hào)，該致動(dòng)器信號(hào)反過來表示可允許的電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)。通過一個(gè)第二傳輸裝置將諧振電路信號(hào)傳輸?shù)椒糯蠛腿ヱ铍娐芬约罢髌鳎撜髌鳛樵摰谝粋鬏斞b置產(chǎn)生電源電壓用于致動(dòng)這些功率半導(dǎo)體。
[0006]本發(fā)明所解決的問題是說明一種改進(jìn)的方法以及一種特別合適的設(shè)備用于對(duì)電氣機(jī)器的安全功能進(jìn)行控制，其中該控制旨在在輸入電壓高于或等于60V時(shí)可靠地發(fā)揮功能，同時(shí)確保安全功能，特別是同時(shí)使電力損耗盡可能小。
[0007]針對(duì)該方法，根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1的特征解決了這個(gè)問題，并且針對(duì)該設(shè)備，根據(jù)權(quán)利要求2的特征解決了這個(gè)問題。有利的配置、變體和發(fā)展是子權(quán)利要求的主題。
[0008]為此目的，電隔離直流輸出電壓是由直流輸入電壓所產(chǎn)生，并且為變頻器從所述電隔離直流輸出電壓產(chǎn)生了用于其正常操作以及用于觸發(fā)安全功能的控制信號(hào)。此外，為半導(dǎo)體開關(guān)產(chǎn)生了一個(gè)致動(dòng)信號(hào)，該半導(dǎo)體開關(guān)周期性地與輸入電壓連接，并且當(dāng)輸出電壓超出切換閾值或門限值時(shí)，輸出電壓減小或受到限制。
[0009]在這種情況下，本發(fā)明基于這樣的想法，即盡管可以用最簡單的方式使用分壓器電路，以便控制甚至高于或等于60V的較大輸入電壓的電壓范圍，對(duì)于電流隔離有或沒有下游光耦合器，在此類高輸入電壓的情況下在分壓器的歐姆電阻器處相應(yīng)地高電力損耗是不利的。即使是使用有或沒有下游光耦合器的恒流源，在所需60V的相應(yīng)地高輸入電壓處導(dǎo)致不受歡迎的高電力損耗。對(duì)于電壓限制還可以使用已知電路，以便將故障發(fā)生時(shí)的電壓增加限制到24V輸入電壓。然而，此類電壓限制電路不能確保所需的安全功能以未受影響的方式得到保證，并且不能確?？煽康胤乐馆斎腚妷旱牟幌Ｍ臄嚅_。
[0010]與此相比，根據(jù)本發(fā)明的方法以及根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備被提供并且被設(shè)計(jì)成用于允許一個(gè)操作案例，該操作案例對(duì)于同時(shí)具有低電力損耗的變頻器用于下游控制電路的數(shù)字輸入具有例如60V的增加的輸入電壓，并且以便可靠地確保所需的安全功能，特別是STO功倉泛。
[0011]為此目的，該設(shè)備提供具有用于電隔離能量傳輸?shù)淖儔浩鞯膬?yōu)選定時(shí)的變頻器電路，向該變壓器在主側(cè)上分配一個(gè)可致動(dòng)的半導(dǎo)體開關(guān)以及在次級(jí)側(cè)上分配一個(gè)整流器。該變頻器電路就電路而言作為一類定時(shí)電壓變頻器體現(xiàn)在這里，該定時(shí)電壓變頻器例如作為反激式變頻器要不就作為正向變頻器進(jìn)行操作，并且將正常情況下是24V的直流輸入電壓轉(zhuǎn)換成直流輸出電壓，該直流輸出電壓提供給一個(gè)裝置用于為變頻器產(chǎn)生控制信號(hào)。
[0012]就電路和/或編程而言，當(dāng)裝置的輸入電壓以及因此輸出電壓超過預(yù)定義的最大值時(shí)，連接整流器下游的裝置還被設(shè)計(jì)成用于為變頻器電路的半導(dǎo)體開關(guān)產(chǎn)生定時(shí)的致動(dòng)信號(hào)。由于該致動(dòng)信號(hào)，如果輸出電壓超過最大值，該輸出電壓通過開環(huán)或閉環(huán)控制而受到限制。為此目的，該裝置在致動(dòng)側(cè)通過反饋回路被連接至半導(dǎo)體開關(guān)上，優(yōu)選地具有一個(gè)電流隔離元件，特別是以光耦合器的形式。反饋回路方便地包括一個(gè)基于時(shí)鐘或裝置產(chǎn)生的致動(dòng)信號(hào)用于對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)的工作頻率進(jìn)行調(diào)整的脈沖調(diào)制器。在這種情況下，脈沖調(diào)制器適當(dāng)?shù)厥怯糜跒榘雽?dǎo)體開關(guān)對(duì)時(shí)鐘或致動(dòng)信號(hào)的工作周期進(jìn)行調(diào)整的脈寬調(diào)制器(PWM)和/或脈沖間隔調(diào)制器(PM)。
[0013]開環(huán)和/或閉環(huán)控制裝置優(yōu)選地具有一個(gè)比較器和閾值開關(guān)功能，變頻器電路的輸出電壓被施加到該比較器和閾值開關(guān)功能，用于為半導(dǎo)體開關(guān)激活該致動(dòng)信號(hào)。此外，開環(huán)和/或閉環(huán)控制裝置適當(dāng)?shù)匕ㄒ粋€(gè)設(shè)定點(diǎn)/實(shí)際值比較器以及連接所述比較器下游的一個(gè)脈沖調(diào)制器，用于基于來自一個(gè)設(shè)定點(diǎn)值的輸出電壓的偏差對(duì)該半導(dǎo)體開關(guān)的工作頻率進(jìn)行調(diào)整。
[0014]在設(shè)備的有利配置中，開環(huán)和/或閉環(huán)控制裝置具有連接到下游的或分配的一個(gè)施密特觸發(fā)器作為閾值開關(guān)，變頻器電路的輸出電壓施加到該閾值開關(guān)用于為變頻器產(chǎn)生二進(jìn)制控制信號(hào)。當(dāng)輸出電壓超過上限閾值時(shí)，控制信號(hào)優(yōu)選地具有用于對(duì)變頻器進(jìn)行操作的高電平，并且當(dāng)輸出電壓未達(dá)到下限閾值時(shí)，具有觸發(fā)安全功能的低電平。
[0015]方便地重復(fù)體現(xiàn)變頻器電路以及開環(huán)和/或閉環(huán)控制裝置。此外，開環(huán)和/或閉環(huán)控制裝置的功能(特別是比較器及其閾值開關(guān)功能)被適當(dāng)?shù)卣系絻蓚€(gè)冗余微處理器中，針對(duì)變頻器電路的輸出電壓，將該冗余微處理器的輸入端耦合到對(duì)應(yīng)的其他微處理器上。
[0016]特別優(yōu)選的是在控制側(cè)通過光耦合器形式的電流隔離元件，將半導(dǎo)體開關(guān)連接到開環(huán)和/或閉環(huán)控制裝置上。在特別優(yōu)選的變頻器電路的變體中，該或在冗余設(shè)計(jì)的情況下，各個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)形成具有變壓器的初級(jí)繞組的串聯(lián)電路，在該串聯(lián)電路處存在輸入電壓。然后，將用于緩沖經(jīng)常至少輕微地波動(dòng)的輸入電壓的電容器與該串聯(lián)電路適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行并聯(lián)連接。半導(dǎo)體開關(guān)的控制輸入端(柵極)(優(yōu)選地體現(xiàn)為M0SFET)則通過電流隔離光耦合器的光電晶體管方便地連接到所述緩沖電容器上。[0017]本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)具體地包括通過使用變頻器電路來控制電氣機(jī)器的安全功能，根據(jù)本發(fā)明超過60V的比較大或廣的輸入電壓范圍以一個(gè)安全的和(特別是相對(duì)于設(shè)備)固有的安全方式和僅有低電力損耗受控。由于變頻器電路的冗余設(shè)計(jì)以及用于觸發(fā)安全功能(特別是STO功能)的裝置、以及其相互監(jiān)控，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的安全性和固有安全性進(jìn)一步得以增強(qiáng)。
[0018]將參照附圖在下面更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的示例性實(shí)施例，其中:
[0019]圖1示出了用于控制電氣機(jī)器的變頻器的設(shè)備的示意性電路框圖，該電氣機(jī)器的變頻器在輸入側(cè)上具有用于觸發(fā)安全功能以及用于限制電壓的變頻器電路，以及
[0020]圖2示出了變頻器電路的冗余設(shè)計(jì)，就電路而言，變頻器電路具有一個(gè)連接到下游的用于觸發(fā)相互監(jiān)控的安全功能的裝置。
[0021]在這兩幅圖中彼此對(duì)應(yīng)的多個(gè)部件具備相同的參考號(hào)。
[0022]圖1示出了用于控制作為電氣機(jī)器的三相電動(dòng)機(jī)2的安全功能(特別是安全扭矩切斷(STO)功能)的設(shè)備1，該電氣機(jī)器由變頻器3供電或操作。設(shè)備I包括具有變壓器T的一個(gè)定時(shí)的變頻器電路4、在主側(cè)上被連接至其上游的一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)V以及在次級(jí)側(cè)上被連接至其下游的一個(gè)整流器D。變頻器電路4將直流輸入電壓Ue轉(zhuǎn)換成直流輸出電壓Ua,該直流輸出電壓能夠在負(fù)載電阻器&處被分接，該負(fù)載電阻器被連接至地面或參考電位。通過電子半導(dǎo)體開關(guān)V將電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換或變換，在某一切換或工作頻率下致動(dòng)該電子半導(dǎo)體開關(guān)，并且通過變壓器T進(jìn)行電隔離能量傳輸，并且通過整流器D對(duì)直流輸出電壓Ua進(jìn)行去耦。
[0023]這里，變壓器T可以作為定時(shí)的反激式變頻器的能量存儲(chǔ)進(jìn)行操作，其中變頻器輸入端和變頻器輸出端之間具有電流隔離，要不然就作為所謂的正向變頻器的電流隔離部件。在兩個(gè)變頻器變體中，以定期受控的方式開啟半導(dǎo)體開關(guān)V，其結(jié)果是能夠減小變壓器T中的磁場(chǎng)。輸入電壓可以是例如Ue=24V至Ue=60V。
[0024]將輸出電壓Ua傳送至閾值開關(guān)5，優(yōu)選地以施密特觸發(fā)器的形式，從而為變頻器5產(chǎn)生二進(jìn)制控制信號(hào)。如果輸出電壓Ua超過上限閾值U1,例如U1=IlV,則閾值開關(guān)5生產(chǎn)具有高電平的二進(jìn)制控制信號(hào)Shs，其結(jié)果是連接至閾值開關(guān)5下游的變頻器3以正常方式致動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)2。如果輸出電壓Ua未達(dá)到下限閾值U2，例如U2=5V，則閾值開關(guān)5生產(chǎn)低電平作為二進(jìn)制控制信號(hào)Shs，該二進(jìn)制控制信號(hào)觸發(fā)安全功能(特別是安全扭矩切斷)，并且因此三相電動(dòng)機(jī)2的安全停止。
[0025]此外，設(shè)備I包括一個(gè)開環(huán)和/或閉環(huán)控制裝置6，該控制裝置將通過變頻器電路4產(chǎn)生的輸出電壓Ua傳送至用于控制變頻器3的閾值開關(guān)5，其中輸出電壓Ua通過施密特觸發(fā)器5轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制或數(shù)字控制信號(hào)SHS、Sb。根據(jù)高電平或低電平，控制信號(hào)Shs激活或去激活電橋電路的所謂高壓側(cè)(HS)，電橋電路的高壓側(cè)通常是由變頻器3的功率半導(dǎo)體(電源開關(guān)或功率半導(dǎo)體開關(guān))特別是IGBT構(gòu)造，以便表示變頻器3的正常操作或觸發(fā)安全功能。
[0026]控制信號(hào)Sm是以類似方式產(chǎn)生的并且反過來通過以施密特觸發(fā)器5形式的閾值開關(guān)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制控制信號(hào)S。，類似地控制(激活或去激活)變頻器3的電橋電路的所謂低壓側(cè)(LS)。為此目的，設(shè)備I包括兩個(gè)同一地設(shè)計(jì)的控制模塊la、lb，這些控制模塊下面還指定了高壓側(cè)或HS控制模塊Ia或低壓側(cè)或LS控制模塊lb。[0027]開環(huán)和/或閉環(huán)控制裝置6還包括一個(gè)閾值開關(guān)7，優(yōu)選地以比較器的形式，變頻器電路4的輸出電壓Ua在輸入側(cè)上供應(yīng)給該閾值開關(guān)。比較器7將輸出電壓Ua與最大值UMax進(jìn)行比較，最大值是例如UMax=60V。如果超過這個(gè)最大值UMax，比較器7在輸出側(cè)上產(chǎn)生控制或切換信號(hào)Sk，其結(jié)果是例如反過來由半導(dǎo)體開關(guān)或類似物所體現(xiàn)的開關(guān)8將輸出電壓Ua傳送至設(shè)定點(diǎn)/實(shí)際值比較器9。如果發(fā)生來自設(shè)定點(diǎn)值Us的輸出電壓Ua的實(shí)際值Ui的偏差，例如設(shè)定點(diǎn)值對(duì)應(yīng)于輸入電壓Ue=Us=24V，控制器10 (優(yōu)選地PWM控制器)產(chǎn)生用于半導(dǎo)體開關(guān)V的改良致動(dòng)的時(shí)鐘信號(hào)ST。在這種情況下，通過電流隔離元件11致動(dòng)半導(dǎo)體開關(guān)V，優(yōu)選地以光耦合器的形式。通過控制器10，脈沖調(diào)制(例如脈寬調(diào)制(PWM)和/或脈沖間隔調(diào)制(PM))的工作周期以此類方式得以調(diào)整，從而使得輸出電壓Ua被調(diào)整或減小到設(shè)定點(diǎn)值Us。
[0028]變壓器T在主側(cè)上通過半導(dǎo)體開關(guān)V周期性地連接到輸入電壓Ue上，并且為此目的只要輸出電壓Ua未達(dá)到預(yù)定義的最高電壓UMax，在某一恒定時(shí)鐘或工作頻率下操作該變壓器。只有當(dāng)超過所述最高電壓UMax時(shí)，開環(huán)和/或閉環(huán)控制才通過閾值開關(guān)或比較器7執(zhí)行操作，其結(jié)果是，通過改變半導(dǎo)體開關(guān)V的時(shí)鐘或工作頻率，減少通過變壓器T的能量傳輸，并且通過閉環(huán)或開環(huán)控制將輸出電壓Ua調(diào)整成預(yù)定義的設(shè)定點(diǎn)電壓Us。因此，甚至在高于或等于60V的比較高的輸入電壓Ue的情況下，通過開環(huán)和/或閉環(huán)控制裝置6以及變頻器電路4確保了設(shè)備I的安全操作，而不會(huì)損害電氣機(jī)器2所需要的安全功能。
[0029]圖2示出了變頻器電路4的優(yōu)選設(shè)計(jì)。此變頻器電路的輸出端連接到微處理器Ml的輸入端E11上，其中比較器7和開關(guān)8和比較器9以及控制器10的功能使用軟件得以實(shí)施。與上游變頻器電路4 一起，微處理器Ml形成設(shè)備I的第一或HS控制模塊la。
[0030]以類似的方式設(shè)計(jì)第二或LS控制模塊lb，并且第二或LS控制模塊反過來具有用于實(shí)施開環(huán)和/或閉環(huán)控制裝置6的功能的完全相同的冗余變頻器電路4以及相應(yīng)地冗余微處理器M2。將冗余微處理器Ml以及M2通過輸出端A12、A22連接到對(duì)應(yīng)的施密特觸發(fā)器5上，所述多個(gè)施密特觸發(fā)器在變頻器3處分別地為它們的部分提供二進(jìn)制控制信號(hào)Shs和Sls,同時(shí)確保電氣機(jī)器2的安全功能。施密特觸發(fā)器5的功能同樣地可以被整合到微處理器M1、M2中。
[0031]通過電阻器Rl和R2，微處理器M1、M2分別被耦合到彼此上。微處理器Ml和M2的進(jìn)一步耦合是通過箭頭12指示的，該箭頭表示微處理器M1、M2之間的數(shù)據(jù)或信息交換。為了將微處理器M1、M2進(jìn)行耦合，其輸入端En、E21 (變頻器電路的輸出電壓Ua通過輸入端得到供應(yīng))通過電阻器R1、R2分別在不同情況下連接至微處理器Ml和M2的進(jìn)一步的輸入端
E12、E22。
[0032]在同一地設(shè)計(jì)的變頻器電路4中，變壓器Tl和T2的對(duì)應(yīng)的初級(jí)繞組LP1、LP2的半導(dǎo)體開關(guān)V1、V2在下游分別被串聯(lián)連接。將緩沖電容器Cll或C21與串聯(lián)電路進(jìn)行并聯(lián)連接，該串聯(lián)電路包括對(duì)應(yīng)的初級(jí)繞組LP1、LP2以及半導(dǎo)體開關(guān)V1、V2，并且該緩沖電容器優(yōu)選地通過二極管Dl1、D21連接到輸入電壓Ue上作為反極性保護(hù)。對(duì)應(yīng)的變壓器Tl、T2的二次線圈LS1、LS2具有與其下游串聯(lián)連接的整流器二極管D12、D22以及與其并聯(lián)連接的平滑電容器C12、C22，所述平滑電容器反過來分別具有與其并聯(lián)連接的負(fù)載電阻器Ru或Rl2。
[0033]根據(jù)圖2的實(shí)施例中，通過比較器以及閾值開關(guān)功能實(shí)施開環(huán)和/或閉環(huán)控制裝置6，通過使用軟件將該比較器和閾值開關(guān)功能整合到微處理器Ml、M2中。優(yōu)選地體現(xiàn)為MOSFET的半導(dǎo)體開關(guān)V1、V2的致動(dòng)側(cè)(柵極側(cè))通過光耦合器11連接到對(duì)應(yīng)的微處理器Ml或M2的相應(yīng)的時(shí)鐘輸出端An、A12上，作為反饋回路內(nèi)的電流隔離元件。如用符號(hào)展示的，產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)St是方形波信號(hào)，光耦合器11的光電二極管D13、D23周期性地將該方形波信號(hào)施加到電源電壓V。。，其結(jié)果是使得其交替地變亮或變暗。因此，將對(duì)應(yīng)光耦合器11的光電晶體管Fl、F2周期性地開啟或關(guān)閉，并且因此將緩沖電容器Cll、C21的分接頭Zl、Z2的電壓水平傳送到對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體開關(guān)Vl或V2的控制輸入端(柵極)Gl、G2。因此，對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體開關(guān)V1、V2周期性地將變壓器Tl或T2的初級(jí)線圈LPl、LP2連接到輸入電壓Ue上。根據(jù)分別調(diào)整的工作頻率或通過開環(huán)或閉環(huán)控制預(yù)定義的工作周期，作為輸入電壓供應(yīng)給對(duì)應(yīng)的微處理器Ml或M2的輸出電壓Ua在整流器D12、D22下游的變壓器的次級(jí)側(cè)上在電容器C12、C22處以及在負(fù)載電阻器Ru、I處進(jìn)行了調(diào)整。
[0034]當(dāng)達(dá)到或超過輸出電壓Ua或輸入電壓Ue的最大值UMax時(shí)，如參照?qǐng)D1的示例性實(shí)施例所描述的閾值電路的功能以及用于半導(dǎo)體開關(guān)V1、V2的時(shí)鐘脈沖振蕩功能，作為軟件或算法被安裝在微處理器Ml、M2中。
[0035]由于兩個(gè)控制模塊Ia和Ib的冗余，并且由于其耦合和相互監(jiān)控，即使設(shè)備的控制模塊Ia或Ib中之一執(zhí)行錯(cuò)誤功能或徹底地故障，也總是會(huì)觸發(fā)安全功能。因此，總體上確保了設(shè)備I的高度固有安全性以及因此設(shè)備I的高度安全性。
[0036]本發(fā)明并不受限于以上所述的這些示例性實(shí)施例。相反，在沒有偏離本發(fā)明的主題時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員還能由此得出本發(fā)明的其他變體。具體地，結(jié)合示例性實(shí)施例闡述的所有單獨(dú)的特征還可以在不脫離本發(fā)明的主題的情況下進(jìn)而以另一種方式來彼此組合。
[0037]參考號(hào)列表
[0038]I 控制設(shè)備
[0039]Ia HS控制模塊
[0040]Ib LS控制模塊
[0041]2 機(jī)器/三相電動(dòng)機(jī)
[0042]3 變頻器
[0043]4 變頻器電路
[0044]5 閾值開關(guān)/施密特觸發(fā)器
[0045]6 開環(huán)/閉環(huán)控制裝置
[0046]7 閾值開關(guān)/比較器
[0047]8 開關(guān)
[0048]9 設(shè)置點(diǎn)/實(shí)際值比較器
[0049]10 PWM 控制器
[0050]11元件/光耦合器
[0051]12數(shù)據(jù)箭頭
[0052]A12, A22 輸出端
[0053]Cll, C21緩沖電容器
[0054]C12，C22平滑電容器
[0055]Dll, D21反極性保護(hù)二極管[0056]D12，D22整流器二極管
[0057]D13, D23 光電二極管
[0058]E11, E21 第一輸入端
[0059]E12, E22 第二輸入端
[0060]Fl, F2光電晶體管
[0061 ]Gl，G2 控制輸入/柵極
[0062]LP1，LP2 初級(jí)繞組
[0063]LS1，LS2 次級(jí)繞組
[0064]Ml, M2 微處理器
[0065]Rl, R2 電阻器
[0066]Rli, Rl2負(fù)載電阻器
[0067]Sk 控制/切換信號(hào)
[0068]St 致動(dòng)信號(hào)
[0069]Shs 高壓側(cè)控制信號(hào)
[0070]Sls 低壓側(cè)控制信號(hào)
[0071]T1, T2 變壓器
[0072]Ua 輸出電壓
[0073]Ue 輸入電壓
[0074]Ui 實(shí)際值
[0075]Us 設(shè)定點(diǎn)值
[0076]UMax 最大值
[0077]V1, V2 半導(dǎo)體開關(guān)
[0078]Z1, Z2 分接頭
【權(quán)利要求】
1.一種用于致動(dòng)具有安全功能的電氣機(jī)器(2)的變頻器(3)的方法，該方法中，用于該變頻器(3)的正常操作并且用于觸發(fā)該安全功能的一個(gè)電隔離輸出電壓(Ua)是由一個(gè)輸入電壓(Ue)產(chǎn)生的， 其中 -該輸出電壓(Ua)是由一個(gè)變頻器電路(4)產(chǎn)生并且供應(yīng)給一個(gè)閾值開關(guān)(5 ),該閾值開關(guān)為該變頻器(3)產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)制控制信號(hào)(SHS，S。)，其中當(dāng)該輸出電壓(Ua)超過一個(gè)上限閾值(U1)時(shí)，該控制信號(hào)(SHS，SJ激活該變頻器(3)的操作，并且其中當(dāng)該輸出電壓(Ua)未達(dá)到一個(gè)下限閾值(U2)時(shí)，用于觸發(fā)該安全功能的該控制信號(hào)(SHS，Sd去激活該變頻器(3)的操作，以及 -由該輸出電壓(Ua)為該變頻器電路(4)的一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)(V)產(chǎn)生一個(gè)致動(dòng)信號(hào)(ST)，該開關(guān)周期性地連接至該輸入電壓(Ue)上，其中當(dāng)所述輸出電壓超過一個(gè)切換閾值(UMax)時(shí)，該輸出電壓(Ua)受到限制。
2.—種用于實(shí)施如權(quán)利要求1所述的方法的設(shè)備(I)， -具有一個(gè)變頻器電路(4)，該變頻器電路具有一個(gè)變壓器(T)，該變壓器在主側(cè)上具有一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)(V),用于從一個(gè)輸入電壓(Ue)提供一個(gè)電隔離輸出電壓(Ua),并且在次級(jí)側(cè)上具有一個(gè)整流器(D)，并且 -具有連接到該整流器(D)下游的一個(gè)開環(huán)和/或閉環(huán)控制裝置(6)，當(dāng)該輸出電壓(Ua)超過最大值(UMax)時(shí)，所述控制裝置為該變頻器(3)產(chǎn)生用于觸發(fā)該安全功能的該控制信號(hào)(SHS，S。)，并且為該半導(dǎo)體開關(guān)(V)產(chǎn)生該致動(dòng)信號(hào)(ST)。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備(I)，` 其中 該開環(huán)和/或閉環(huán)控制裝置(6 )具有一個(gè)比較器和閾值開關(guān)功能(7，8 )，該變頻器電路(4)的該輸出電壓(Ua)被施加到該比較器和閾值開關(guān)功能，用于為該半導(dǎo)體開關(guān)(V)激活該致動(dòng)信號(hào)(St)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備(I)， 其中 該開環(huán)和/或閉環(huán)控制裝置(6)包括一個(gè)設(shè)定點(diǎn)/實(shí)際值比較器(9)以及連接到所述比較器下游的一個(gè)脈沖調(diào)制器(10)，用于基于該變頻器電路(4)的該輸出電壓(Ua)與一個(gè)設(shè)定點(diǎn)電壓值(Us)的一個(gè)偏差對(duì)該半導(dǎo)體開關(guān)(V)的工作頻率進(jìn)行調(diào)整。
5.如權(quán)利要求2至4之一所述的設(shè)備(I)， 其中 該半導(dǎo)體開關(guān)(V)在控制側(cè)通過一個(gè)電流隔離元件(11)特別是一個(gè)光耦合器與該開環(huán)和/或閉環(huán)控制裝置(6)連接。
6.如權(quán)利要求2至5之一所述的設(shè)備(I), 其中 向該開環(huán)和/或閉環(huán)控制裝置(6 )分配一個(gè)施密特觸發(fā)器作為閾值開關(guān)(5 )，該變頻器電路(4)的該輸出電壓(Ua)被供應(yīng)給該閾值開關(guān)，用于為該變頻器(3)產(chǎn)生該二進(jìn)制控制信號(hào)(SHS，Sls)ο
7.如權(quán)利要求2至6之一所述的設(shè)備(I)，其中 該半導(dǎo)體開關(guān)(Vl，V2)與該變壓器(Tl，T2)的初級(jí)繞組(LPl，LP2) —起形成一個(gè)串聯(lián)電路，該輸入電壓(Ue)施加到該串聯(lián)電路上。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備(I)， 其中 一個(gè)緩沖電容器(Cll，C12)與該串聯(lián)電路并聯(lián)連接，該半導(dǎo)體開關(guān)(VI，V2)在控制輸入側(cè)通過一個(gè)光耦合器(11)的光電晶體管(Fl，F(xiàn)2)與所述電容器連接。
9.如權(quán)利要求2至8之一所述的設(shè)備(I)， 其中 該開環(huán)和/或閉環(huán)控制裝置(6)的功能特別是其比較器和閾值開關(guān)功能(7，8)被整合在一個(gè)微處理器(Ml, M2)中。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備(I)， 其特征為 多個(gè)冗余微處理器(Ml，M2)，針對(duì)該變頻器電路(4)的該輸出電壓(UA)，這些冗余微處理器的輸入 端(En，E21)被耦合到對(duì)應(yīng)的其他微處理器(Ml，M2)上。
【文檔編號(hào)】H02P29/02GK103780062SQ201310485381
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月24日
【發(fā)明者】烏韋·亨澤爾, 馬加迪·迪馬斯-澤克里, 阿克塞爾·赫爾墨特 申請(qǐng)人:包米勒公司