CN102570935A - 具有恒定的制动力矩的冗余制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有恒定的制动力矩的冗余制动系统，特别涉及用于处理承印物的机器(1)的电制动装置，该机器具有至少一个需被制动的电驱动器(2)，该驱动器在电动机运行中通过变流器(6)供电并且在发电机运行中通过该变流器(6)制动。设置控制装置(3)，其在变流器(6)失效时借助开关(T8)接通具有至少两个制动级的冗余电制动装置(5)，该冗余电制动装置(5)具有附加的用于在至少两个级中转换的开关(T7)和至少一个制动电阻(R)，在冗余电制动装置(5)的电流回路中测量制动电流(IEBS)并且将其供应给用于在实际的制动电流(IEBS IST)和期望的制动电流(IEBSSOLL)之间进行比较的比较器件(7)。

Description

具有恒定的制动力矩的冗余制动系统
技术领域
本发明涉及一种具有至少一个需被制动的电驱动器的电制动装置，所述电驱动器在电动机运行中通过变流器供电并且在发电机运行中通过所述变流器制动。
背景技术
由德国公开文献DE 10 2007 058 098 A1在理论上公开了这种用于在印刷机中制动驱动电机的装置。通过双向设计的变流器，印刷机的驱动电机例如主驱动电机可以在电动机运行中以转速和角度被调节的方式被驱动并且在发电机运行中被用来制动由所述主驱动器驱动的滚筒。此外，发电机运行的设置具有的优点是，所述主驱动器连同印刷机中的通过齿轮系统连接的滚筒可借助于所述变流器的控制装置电动地制动，从而无需存在附加的机械制动器，以便例如在紧急状况下在打开保护装置时出于安全原因使印刷机尽可能快地置于停机状态。但是如果所述变流器或该变流器的控制装置失灵，则印刷机的驱动器不再能被电动地制动，因此出于安全原因必须还存在一个第二制动装置。此外为了能够避免采用易磨损的机械制动器，在DE 10 2007 058 098 A1中提出，所述驱动电机在所述变流器失灵时借助于附加的电制动装置制动。为此在所述变流器与所述电动机之间设置一个另外的可转换的接收电能的制动装置，所述制动装置在所述变流器失灵的情况下确保制动过程。所述附加的可转换的电制动装置具有整流器以及至少一个制动电阻和用于转换所述制动电阻的晶体管。此外示出一个电制动装置，该电制动装置具有多个开关和多个制动电阻，其中，这些制动电阻以级的方式接入。这样做的缺点是，制动不是均匀地进行，而是在冲击的级中进行。
发明内容
本发明的任务在于提供一种用于处理承印物的机器的电制动装置，当不能通过驱动电机的变流器进行电制动时，该电制动装置允许尽可能均匀的制动过程。
所述任务通过权利要求1和8解决。本发明的有利构型由从属权利要求和附图中得出。本发明特别是适合于在处理承印物的机器如印刷机、折页机、模切机等中采用，它们具有通过变流器供电的驱动电机，所述驱动电机在紧急停止时并且在所述变流器失灵时必须被可靠地制动。为了在所述变流器失灵并且从而所述驱动电机的发电机式制动运行失灵时确保制动过程，按照本发明设置一个附加的电制动装置，所述电制动装置在所述变流器失灵时借助于开关例如晶体管通过控制装置接通。所述控制装置与所述变流器的控制装置无关，从而使得在所述变流器的控制装置失灵时所述冗余电制动装置不会也失灵。用于所述冗余电制动装置的控制装置也可以集成在印刷机的控制计算机中。此外，设置第二开关，利用该第二开关可以转换所述电制动装置，其中，所述冗余制动装置中的电能在制动电阻中下降。此外持续地测量所述冗余制动装置中的制动电流并且将其供应给用于在实际的制动电流与期望的制动电流之间进行比较的比较器件。借助于所述比较器件可以求得期望的制动电流与实际的制动电流之间的差并且然后相应地控制所述冗余电制动装置的开关或晶体管，从而使得实际的制动电流尽可能理想地跟随期望的制动电流。预给定期望的线性制动电流和跟踪冗余电制动装置的晶体管以实现理想的制动电流的做法导致的结果是，能够最大程度上无冲击地进行制动。
优选所述开关构造为晶体管。此外有利地提出，制动力矩借助于第二开关的控制关于驱动电机的转速几乎恒定地被保持。同样设置，制动功率随着驱动电机的转速线性地下降。
有利的是，至少第二开关被脉宽调制地控制。通过对于脉宽调制(PWM)改变频率，能够精确地调节制动力矩和制动功率以便使制动功率随着转速线性地下降。通过在脉宽调制时相应地选择频率，可以在驱动电机的转速上恒定地保持制动力矩。
此外有利地提出，在所述处理承印物的机器的驱动器的驱动计算机失灵时关断所述变流器的功率构件。这可以例如通过中断所述变流器的控制装置的电流供给进行，从而使得所述变流器的有缺陷的控制不会将该变流器带到不受控的状态中并且从而妨碍制动过程。因此当变流器的控制装置中出现故障时出于安全原因进行所述控制装置的关断。
在本发明的另一构型中此外提出，在触发用于所述处理承印物的机器的紧急停止信号时通过所述控制装置接通所述冗余制动装置。一方面可以在用于控制变流器的驱动计算机失灵时通常出于安全原因借助于所述冗余电制动装置制动所述印刷机。但是所述制动装置也可以被这样设置，使得不是立即在所述驱动计算机失灵时启动制动过程，而是只有当触发紧急停止信号时才启动。当印刷机陷入对于操作人员危险的状态中时、例如当操作人员打开印刷机上的保护装置时总是会产生这种紧急停止信号。于是通过打开所述保护装置触发紧急停止信号，该紧急停止信号在所述驱动电机失灵时又借助于所述冗余制动装置的控制装置接通所述冗余的控制装置并且确保所述印刷机的可控且快速的制动。
因此利用本发明可以提高印刷机的安全性并且当用于对驱动电机进行供给的变流器失灵时允许印刷机的驱动电机的恒定的快速制动。取而代之的是，在传统公知的制动装置中制动功率随着转速以平方的方式下降，这导致相应更长的制动过程。
附图说明
下面借助于附图详细描述和解释本发明。附图中：
图1是本发明的具有改善的制动功率的制动装置。
具体实施方式
本发明的冗余电制动装置5在印刷机1中使用，所述印刷机具有至少一个主驱动电机2。所述主驱动电机2被设置用于通过所述印刷机1的印刷装置中的齿轮系统驱动压印滚筒、输送滚筒等。所述主驱动电机2的控制通过具有六个晶体管的功率部件6进行，通过所述晶体管调节所述主驱动电机2的转速和位置。所述主驱动电机2的功率部件6连接在直流电压中间电路4上，所述直流电压中间电路又通过这里未示出的网路部分与电网连接。所述功率部件6的晶体管通过驱动计算机8控制。所述驱动计算机8将所述印刷机1的控制计算机的预给定转速和角度位置转换为用于控制所述六个晶体管的控制指令。所述功率部件6可以在电动机运行中并且在发电机运行中工作。在电动机运行中，所述功率部件6给所述主驱动电机2提供电能，而在发电机运行中所述主驱动电机2被制动并且通过所述功率部件6将电能回馈到所述直流电压中间电路4中。由此可借助于所述发电机运行对所述主驱动电机2进行制动。但是如果在所述功率部件6中出现故障或者所述驱动计算机8失灵，则不再能进行所述主驱动电机2的发电机式制动。
对于这种情况设置了一个冗余电制动系统5，该制动系统具有两个晶体管T7、T8。为了接入所述冗余电制动系统5，所述制动晶体管T8被接通，以便由此通过制动电阻R供入电流。由此，所述主驱动电机2的电能在所述制动电阻R中转换为热并且所述主驱动电机2由此被制动。此外，存在一个附加的晶体管T7，利用所述附加的晶体管可以调节所述冗余电制动系统5中的制动电流IEBS。为此，求得所述冗余电制动系统5中的实际制动电流IIST EBS并且将其供应给比较仪7以便与预给定的额定制动电流ISOLL EBS相比较。在实际制动电流IIST EBS与额定制动电流ISOLL EBS之间存在差时，所述附加的晶体管T7被相应地控制，以便使实际制动电流IIST EBS跟踪额定制动电流ISOLL EBS。为此，所述附加的晶体管T7被所述冗余制动系统的控制装置3脉宽调制地控制。通过所述附加的晶体管T7的所述PWM控制可以的是，关于电机转速几乎恒定地保持制动力矩。由此确保制动功率随着转速线性地降低。
原则上所述冗余电制动器5的采用如下地进行。在所述功率部件6或所述驱动计算机8失灵时，所述功率部件6的晶体管被关断并且所述印刷机的主驱动电机2过渡到不受控制的失控运行中。如果在所述失控阶段中产生紧急停止信号、例如当所述印刷机的操作人员打开保护装置时，则所述冗余制动系统5通过机器控制装置接通激活。这意味着，所述冗余制动系统5的控制装置3借助于所述制动晶体管T8一次性接通并且由此在制动电阻R中将能量转换为热。此外，所述附加的晶体管T7被接通激活并且所述附加的晶体管T7的控制时间和控制频率通过所述冗余制动系统的控制装置3这样地控制，使得所述实际制动电流IIST EBS与所述额定制动电流ISOLL EBS尽可能一致。在该电路布置和电路控制中采用升压变换器原理，由此可以在低的输入电压的情况下(这在主驱动电机2的低速度的情况下相应于低的电动机力)在制动电阻R上产生高的输出电压并且从而允许有效地进行制动。由此，通过所述附加的晶体管T7的脉宽调制的控制，制动过程关于转速线性地进行。
参考标号表
1        印刷机
2        主驱动电机
3        冗余制动系统的控制装置
4        直流电压中间电路
5        冗余电制动系统
6        用于主驱动电机的功率部件
7        比较仪
8        驱动计算机
T7       附加的晶体管
T8       制动晶体管
R        制动电阻
IEBS     制动电流
IIST EBS 实际制动电流
ISOLL EBS额定制动电流

Claims (9)

1.用于具有至少一个需被制动的电驱动器(2)的机器(1)的电制动装置，所述电驱动器在电动机运行中通过变流器(6)供电并且在发电机运行中通过所述变流器(6)制动，其特征在于，设置控制装置(3)，所述控制装置在所述变流器(6)失效时借助于开关(T8)接通一具有至少两个制动级的冗余电制动装置(5)，所述冗余电制动装置(5)具有一附加的用于在至少两个级中转换的开关(T7)和至少一个制动电阻(R)，在所述冗余电制动装置(5)的电流回路中测量制动电流(IEBS)并且所述制动电流被供应给用于在实际的制动电流(IEBS IST)与期望的制动电流(IEBS SOLL)之间进行比较的比较器件(7)。
2.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述开关(T8，T7)是晶体管，特别是IGBT。
3.根据权利要求1或2所述的制动装置，其特征在于，至少第二开关(T7)由所述冗余制动系统(5)的控制装置(3)脉宽调制地控制。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的制动装置，其特征在于，第二开关(T7)由所述冗余制动系统(5)的控制装置(3)根据所述比较器件(7)中的求得的电流差控制。
5.根据以上权利要求中任一项所述的制动装置，其特征在于，借助于所述第二开关(T7)的控制装置(3)使制动力矩关于所述驱动电机(2)的转速保持恒定。
6.根据以上权利要求中任一项所述的制动装置，其特征在于，制动功率随着所述驱动电机(2)的转速线性地降低。
7.根据以上权利要求中任一项所述的制动装置，其特征在于，在处理承印物的机器(1)的驱动器(2)的驱动计算机(8)失灵时关断所述变流器(6)的功率构件。
8.根据权利要求7所述的制动装置，其特征在于，在触发用于所述处理承印物的机器(1)的紧急停止信号时通过所述控制装置(3)接通所述冗余制动装置(5)。
9.印刷机，其具有根据以上权利要求中任一项所述的制动装置。
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