DE102007017285A1 - Method for monitoring three-phase machine, involves supplying input parameters of converter unit, where one of these input parameters is commutating angle of three-phase machine to be operated - Google Patents

Method for monitoring three-phase machine, involves supplying input parameters of converter unit, where one of these input parameters is commutating angle of three-phase machine to be operated Download PDF

Info

Publication number
DE102007017285A1
DE102007017285A1 DE200710017285 DE102007017285A DE102007017285A1 DE 102007017285 A1 DE102007017285 A1 DE 102007017285A1 DE 200710017285 DE200710017285 DE 200710017285 DE 102007017285 A DE102007017285 A DE 102007017285A DE 102007017285 A1 DE102007017285 A1 DE 102007017285A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
converter unit
variables
output
phase machine
monitoring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200710017285
Other languages
German (de)
Inventor
Volker SCHÜREN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE200710017285 priority Critical patent/DE102007017285A1/en
Publication of DE102007017285A1 publication Critical patent/DE102007017285A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02Providing protection against overload without automatic interruption of supply

Abstract

The method involves supplying input parameters of a converter unit (2), where one of these input parameters is a commutating angle of a three-phase machine (4) to be operated. The input parameters are transformed into output parameters in the converter unit and the output variables of a three-phase machine are fed to operate them. The angular speed of the commutating angle is monitored and another transformation of the input parameters are implemented in the output parameters for verifying the transformation in the converter unit. An independent claim is also included for a device for monitoring the number of revolutions of three-phase machine.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überwachen der Drehzahl von Drehstrommaschinen, wobei es sich bei den Drehstrommaschinen insbesondere um mehrphasige Synchron-, Permanentmagnet-Synchron-, Asynchron- oder Reluktanz-Motoren handeln kann. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Produktionsmaschinen. Derartige Produktionsmaschinen müssen, insbesondere bei Wartungsarbeiten, in einen sicheren Zustand versetzt werden können. Weiterhin ist es insbesondere zur Vermeidung von Personenschäden auch erforderlich, dass die einzelnen Antriebe eine vorgegebene Höchstgeschwindigkeit nicht überschreiten. Zu diesem Zweck sind im Stand der Technik diverse Vorrichtungen und Verfahren zur Überwachung der jeweiligen elektrischen Antriebe bekannt.The This invention relates to a method of monitoring the speed of three-phase machines, it being the three-phase machines especially multi-phase synchronous, permanent magnet synchronous, Asynchronous or reluctance motors can act. In particular, refers the invention relates to production machines. Such production machines must, especially during maintenance, in a safe Condition can be offset. Furthermore, it is particular To avoid personal injury also required that the individual drives a predetermined maximum speed do not exceed. For this purpose are in the state of Technology various devices and methods for monitoring the known electrical drives.

In der DE 100 35 783 A1 wird eine Vorrichtung zur Überwachung eines Messsystems eines elektrischen Antriebs beschrieben. Dabei sind ein Messsystem zur Erfassung einer Messgröße des elektrischen Antriebs und eine Signalverarbeitung zur Fehlererkennung dieses Messsystems vorgesehen. Genauer gesagt wird dort ein zweiter Kanal zur Überwachung von Systemgrößen im Stromregler aufgebaut. Solange die Feldorientierung einer Spannungsstellgröße innerhalb gewisser Grenzen verbleibt, wird davon ausgegangen, dass die gemessene Geberposition korrekt sein muss. Für diese Art der Überwachung ist es jedoch erforderlich, dass die Regelparameter präzise auf den zu regelnden Motor abgestimmt sind. Dadurch ist die Zuverlässigkeit der Überwachung eingeschränkt, da es in vielen Fällen möglich ist, dass eine Überwachung ohne Grund, d. h. ohne das tatsächliche Vorliegen eines Fehlers anspricht.In the DE 100 35 783 A1 a device for monitoring a measuring system of an electric drive is described. In this case, a measuring system for detecting a measured variable of the electric drive and a signal processing for error detection of this measuring system are provided. More precisely, a second channel for monitoring system variables in the current controller is set up there. As long as the field orientation of a voltage control variable remains within certain limits, it is assumed that the measured encoder position must be correct. For this type of monitoring, however, it is necessary that the control parameters are precisely matched to the engine to be controlled. This limits the reliability of the monitoring, since in many cases it is possible for monitoring to respond without cause, ie without the actual presence of a fault.

Aus der DE 43 30 823 C2 ist eine Antriebsvorrichtung mit einer Sicherheitseinrichtung für den Sonderbetrieb bekannt. Dabei wird der Verlauf eines dreiphasigen Motorstroms ausgewertet, um die Drehzahl des Motors unabhängig vom Geber zu bestimmen. Dies kann jedoch nur im stationären Betriebszustand zuverlässig durchgeführt werden, wobei dieser stationäre Zustand bei hochdynamischen Servoantrieben eher die Ausnahme darstellt. Damit ist auch bei diesem Verfahren die Zuverlässigkeit nicht immer gegeben.From the DE 43 30 823 C2 is a drive device with a safety device for special operation known. The course of a three-phase motor current is evaluated in order to determine the speed of the motor independently of the encoder. However, this can only be done reliably in the stationary operating state, with this stationary state being rather the exception in the case of highly dynamic servo drives. Thus, the reliability is not always given even with this method.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung von Drehstrommaschinen zur Verfügung stellen, welches zuverlässig unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen arbeitet. Daneben sollen ein kostengünstiges und einfaches Verfahren bzw. eine entsprechende kostengünstige und einfache Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden.Of the The present invention is therefore based on the object, a method and a device for monitoring three-phase machines provide which reliable under working different operating conditions. In addition to a inexpensive and simple method or a corresponding inexpensive and simple device available be put.

Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 12 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Überwachung von Drehstrommaschinen und insbesondere solchen Drehstrommaschinen, bei denen die Drehstrommaschine über einen Wechselrichter in feldorientierter Regelung betrieben wird, werden Eingangsgrößen einer ersten Wandlereinheit zugeführt, wobei eine dieser Eingangsgrößen ein Kommutierungswinkel der zu betreibenden Drehstrommaschine ist und wobei die Eingangsgrößen in der ersten Wandeleinheit in Ausgangsgrößen transformiert werden und diese Ausgangsgrößen der Drehstrommaschine zum Betreiben derselben zugeführt werden. Dabei wird erfindungsgemäß die Winkelgeschwindigkeit des Kommutierungswinkels überwacht und eine weitere Transformation der Eingangsgrößen in die Ausgangsgrößen in einer zweiten Wandlereinheit zur Verifizierung der Transformation in der ersten Wandlereinheit durchgeführt. Dabei werden die Ausgangsgrößen der Drehstrommaschine vorteilhaft nicht unmittelbar zur Verfügung gestellt sondern vorher noch weiterverarbeitet, etwa durch Pulsweitenmodulation und Verstärkung.This According to the invention by a method according to Claim 1 and an apparatus according to claim 12 achieved. advantageous Embodiments and developments are the subject of Dependent claims. In the inventive Method for monitoring three-phase machines and in particular such three-phase machines in which the three-phase machine over an inverter is operated in field-oriented control, become input variables of a first converter unit fed, one of these input variables is a commutation angle of the three-phase machine to be operated and wherein the input quantities in the first conversion unit be transformed into output quantities and these Output variables of the three-phase machine for operation be supplied to the same. In this case, the invention Angular velocity of the commutation monitored and a further transformation of the input variables into the output variables in a second converter unit for verifying the transformation in the first transducer unit carried out. Here are the output variables the three-phase machine advantageous not immediately available but previously further processed, such as by pulse width modulation and reinforcement.

Genauer gesagt wird die von dem Wechselrichter erzeugte Drehfeld-Rotationsgeschwindigkeit anhand des für die Koordinatentransformation benutzten Kommutierungswinkels überwacht. Dabei wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Koordinatentransformation von der rotorbezogenen auf die statorbezogene Spannung insbesondere in einem zweiten unabhängigen Rechner bevorzugt zyklisch kontrolliert wird, um sicherzustellen, dass der überwachte Kommutierungswinkel die Rotation des Drehfeldes bestimmt.More accurate that is, the rotating field rotation speed generated by the inverter using the coordinate transformation used Monitored commutation angle. It is proposed according to the invention that the coordinate transformation from the rotor related to the stator-related voltage, in particular in a second independent Calculator is preferably cyclically controlled to ensure that the monitored commutation angle the rotation of the Rotary field determined.

Bevorzugt wird die weitere Transformation in einer von der ersten Wandlereinheit unabhängigen zweiten Wandlereinheit durchgeführt.Prefers the further transformation is in one of the first converter unit independent second converter unit performed.

Bei modernen Drehstromservomotoren mit feldorientierter Regelung wird die Drehzahl üblicherweise aus der Winkelposition berechnet, die mittels Positionsgebern gemessen wird. Da sich nicht alle Positionsgeber zur sicheren, zweikanaligen Auswertung eigenen und ein zweiter Geber einen zusätzlichen Aufwand bedeuten würde, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht, dass der zweite Kanal ohne einen zweiten Geber realisiert werden kann. Damit ist das erfindungsgemäße Verfahren prinzipiell auch zur sicheren Überwachung geberloser, drehzahlgeregelter Antriebe geeignet.In modern three-phase servomotors with field-oriented control, the speed is usually calculated from the angular position, which is measured by means of position encoders. Since not all position transmitter for secure, two-channel evaluation own and a second encoder would mean an additional expense, is achieved by the inventive method that the second channel can be realized without a second encoder. Thus, the inventive method is in principle also safe Monitoring encoderless, speed-controlled drives suitable.

Generell benötigen Servoantriebe mit integrierter Sicherheitstechnik zur Erreichung der in der Industrie üblichen Sicherheitsstufe eine zweikanalige Überwachung einer relevanten Bewegungsgröße. Bei dieser Bewegungsgröße kann es sich um die Drehzahl, die Position oder das Drehmoment oder dergleichen handeln. Wird die Sicherheit durch Zweikanaligkeit erreicht, dürfen die beiden Kanäle nicht identisch ausgeführt sein. Im Falle einer geberlosen Drehzahlregelung wird die Istdrehzahl durch ein Motormodell geschätzt.As a general rule require servo drives with integrated safety technology to achieve the standard level of safety in the industry a two-channel monitoring of a relevant movement size. This movement size may be the Speed, the position or the torque or the like act. Becomes The security achieved by two - channel, the allowed both channels should not be identical. in the Trap of encoderless speed control, the actual speed is through an engine model appreciated.

Der Erfindung liegt damit die Tatsache zugrunde, dass sich ein Drehstrommotor aktiv nicht schneller drehen kann, als es der Drehzahl des angelegten Drehstromsystems, d. h. der Felddrehzahl, entspricht. Genauer gesagt laufen Synchronmotoren genau mit dieser Drehzahl und Asynchronmotoren drehen sich um die Schlupfdrehzahl langsamer. Falls also die Felddrehzahl (der drehende Spannungsvektor) sicher überwacht wird, liegt auch die Drehzahl der Welle im sicheren Bereich. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Felddrehzahl durch die Polzahl des Motors zu teilen ist. Damit kann insbesondere bei sicherheitsrelevanten Antrieben gewährleistet werden, dass sich die betreffende Drehstrommaschine jedenfalls nicht schneller dreht, als zulässig, und dass auf diese Weise Verletzungsgefahren für beispielsweise für das Bedienungspersonal vermindert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch im Zusammenhang mit von außen aufgezwungener Überdrehzahl durchführbar. Hier ist zu beachten, dass ein Drehstrommotor, dessen elektrisches Feld sich langsamer als der Rotor selbst dreht, grundsätzlich ein Bremsmoment erzeugt. Der Motor wird bei Wegfall der äußeren Kräfte, also von sich aus, in einen sicheren Arbeitsbereich zurückkehren.Of the Invention is thus based on the fact that there is a three-phase motor active can not turn faster than the speed of the applied Three-phase system, d. H. the field speed corresponds. More precisely Synchronous motors run exactly at this speed and asynchronous motors turn around the slip speed slower. So if the field speed (the rotating voltage vector) is safely monitored lies also the speed of the shaft in the safe area. It is important to take into account the field speed must be divided by the number of poles of the motor. This can be ensured especially for safety-related drives Be sure that the three-phase machine in question is not turns faster than allowed, and that way Danger of injury for example for the Operating staff are reduced. The invention Procedure is also related to externally imposed overspeed feasible. Here it should be noted that a three-phase motor, whose electric field is turning slower than the rotor itself, basically generates a braking torque. The engine is at Elimination of external forces, ie of get out, return to a safe work area.

Wie im Stand der Technik üblich, wird also auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Drehstrom als Ausgangsgröße eines Wechselrichters erzeugt. Basis für diese Erzeugung ist die Transformierung der rotorbezogenen Spannung auf die Statorseite unter Heranziehung des Kommutierungswinkels. Dieser Kommutierungswinkel ist bei Systemen mit Geber ein Vielfaches des Rotorlagewinkels, vermehrt um den festen Kommutierungsoffset bei Synchron- oder den Schlupf bei Asynchronmotoren. Dies wird unten im Detail veranschaulicht.As common in the art, so also in the inventive Method a three-phase current as the output of a Inverter generated. Basis for this generation is the transformation of the rotor-related voltage on the stator side using the commutation angle. This commutation angle is a multiple of the rotor position angle in systems with encoders, Increased by the fixed commutation offset in synchronous or the Slip on asynchronous motors. This is illustrated in detail below.

Vorraussetzung dafür, dass die Winkelgeschwindigkeit des Kommutierungswinkels gleich der Drehzahl des speisenden Drehstromsystems ist, ist, dass die meist in Software realisierte Vektortransformation fehlerfrei arbeitet. Eben diese Vektortransformation wird erfindungsgemäß redundant auf unterschiedlichen Systemen bzw. Wandlereinheiten überwacht. Bevorzugt werden zur Durchführung der Transformationen in der ersten Wandlereinheit und zur Durchführung der Transformation in der zweiten Wandlereinheit unterschiedliche Datenverarbeitungsprogramme verwendet. Insbesondere können unterschiedliche Rechenmethoden zur Anwendung kommen.requirement for that the angular velocity of the commutation angle is equal to the speed of the feeding three-phase system, is that the most commonly implemented in software vector transformation error-free is working. It is precisely this vector transformation that is redundant in accordance with the invention monitored on different systems or converter units. It is preferred to carry out the transformations in the first transducer unit and to perform the transformation in the second converter unit different data processing programs used. In particular, different calculation methods come into use.

Auf diese Weise kann besonders vorteilhaft eine unabhängige Transformation in den beiden Wandlereinheiten und damit eine sehr sichere Überprüfung der Transformation erfolgen. Die sich durch die Transformation ergebenden Spannungswerte werden noch in sogenannte PWM(Pulsweitenmodulations)-Schaltsignale umgesetzt. Diese Umsetzung kann jedoch auch bei fehlerhafter Funktion keine Änderung oder gar Erhöhung der Felddrehzahl bewirken, da in dem PWM-Modulator keine Mittel zum Rotieren des Feldes vorhanden sind. Genauer gesagt wird im Rahmen der Pulsweitenmodulation keine Drehoperation durchgeführt. Zwar sind andersartige Störungen durch die Umsetzung nicht auszuschließen, diese führen jedoch nicht zu einer Drehzahlerhöhung, was insbesondere für den hier maßgeblichen Aspekt der Betriebssicherheit entscheidend ist.On This way can be particularly advantageous an independent Transformation in the two converter units and thus a very secure verification of the transformation. The voltage values resulting from the transformation still converted into so-called PWM (pulse width modulation) switching signals. However, this implementation can not change even if the function is incorrect or even increase the field speed cause, as in the PWM modulator no means for rotating the field are present. More specifically, in the context of pulse width modulation, no rotation operation carried out. Although are different types of disorders by the implementation do not rule out this lead but not to a speed increase, which in particular for the relevant aspect of operational safety is crucial.

Vorzugsweise unterscheiden sich die erste Wandlereinheit und die zweite Wandlereinheit in wenigstens einem Merkmal voneinander. Besonders bevorzugt werden unterschiedliche Prozessoren für die Wandlereinheiten verwendet.Preferably The first converter unit and the second converter unit differ in at least one characteristic of each other. Particularly preferred different processors used for the converter units.

Grundsätzlich wäre es auch möglich, beispielsweise im Falle von dreiphasigen Motoren die drei Spannungsstellgrößen hinter der Transformation zur Erfassung des Drehfeldes und seiner Drehgeschwindigkeit heranzuziehen. Dies ist jedoch insofern weniger vorteilhaft, weil der zu transformierende Spannungszeiger nicht konstant ist, sondern sich beispielsweise bedingt durch Regelvorgänge hinsichtlich Länge und Winkel innerhalb gewisser Grenzen ändert. Diese Winkeländerungen werden auch auf den Ausgang transformiert und bewirken dort eine ungleichmäßige Drehung des Spannungsvektors. Damit ist die Ausgangsspannung nicht in jedem Fall zur sicheren Bestimmung der Motordrehzahl geeignet, weil regelungstechnisch begründete, schnelle Winkeländerungen fehlerhaft als Überschreitung des gesetzten Drehzahllimits gedeutet werden könnten. Dieses Problem könnte dadurch behoben werden, dass der Feldwinkel unter Berücksichtigung der Motorströme beispielsweise mittels eines Motormodels korrigiert wird. Diese Lösung wäre jedoch vergleichsweise aufwändig.in principle it would also be possible, for example in the case of three-phase motors, the three voltage control variables behind the transformation to detect the rotating field and its Turning speed to use. However, this is less so advantageous because the voltage vector to be transformed is not constant is, but for example due to control operations changes in length and angle within certain limits. These angle changes are also transformed to the output and cause uneven rotation there of the voltage vector. Thus, the output voltage is not in each Case suitable for safe determination of the engine speed, because control technology justified, fast angle changes faulty interpreted as exceeding the set speed limit could become. This problem could be caused be corrected, taking into account the field angle the motor currents, for example by means of a motor model is corrected. This solution would be comparatively consuming.

Vorzugsweise werden die in der ersten Wandlereinheit transformierten Ausgangsgrößen und die in der zweiten Wandlereinheit transformierten Ausgangsgrößen miteinander verglichen. Dieser Vergleich erfolgt besonders bevorzugt kreuzweise. Damit wird in dem zweiten Sicherheitskanal die gleiche Transformation wie im aktiven Regler ausgeführt und die drei Ausgangsspannungen werden miteinander verglichen. Bei Gleichheit ist die Transformation korrekt und der Kommutierungswinkel ist zweifelsfrei die die Drehzahl bestimmende Größe des vom Wechselrichter erzeugten Drehfeldes und ist damit zur sicheren Überwachung geeignet.Preferably become the output quantities transformed in the first converter unit and the outputs transformed in the second converter unit compared to each other. This comparison is particularly preferred crosswise. This will be the same in the second safety channel Transformation as executed in the active controller and the three output voltages are compared. When equality is the transformation is correct and the commutation angle is beyond doubt the speed determining size of the inverter generated rotating field and is thus for safe monitoring suitable.

Alternativ zum oder neben dem Vergleich der drei Ausgangs-Spannungswerte kann auch der je aus ihnen gebildete Spannungswinkel verglichen werden, was eine Reduzierung der auszutauschenden Daten bedeutet.alternative to or beside the comparison of the three output voltage values can also the voltage angles formed by each are compared, which means a reduction of the data to be exchanged.

Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird der Vergleich der Ausgangsgrößen und anhand des Spannungswinkels, der je aus den drei Spannungswerten gebildet wird, vorgenommen. Damit erfolgt wird hier kein direkter Vergleich vorgenommen.at Another preferred method is the comparison of the output variables and from the voltage angle, each of the three voltage values is made. This is done here is no direct Comparison made.

Zur Überwachung des Gebers oder allgemein der Drehzahl des geregelten Drehstrommotors, bei dem es sich um einen PM-Synchronmotor, einen Asynchronmotor, einen Reluktanzmotor oder ähnliches handeln kann, wird damit der regelungsintern verwendete Kommutierungswinkel überwacht. Dieser Kommutierungswinkel ist, wie oben gesagt, in Verbindung mit der sogenannten Koordinatentransformation die bestimmende Größe, die die Rotation des Spannungsvektors am Ausgang des Regelgeräts bewirkt. Dieser Spannungsvektor wird üblicherweise durch die Phasenspannungen Uu, Uv, und Uw, dargestellt. Vor der Koordinatentransformation liegt die Spannung in den rotorbezogenen Komponenten Ud (Längsspannung) und Uq (Querspannung) vor, welche unabhängig von der Drehzahl Gleichgrößen sind.For monitoring the encoder or in general the rotational speed of the controlled three-phase motor, which may be a PM synchronous motor, an asynchronous motor, a reluctance motor or the like, so that the internal control commutation angle is monitored. This commutation angle is, as stated above, in conjunction with the so-called coordinate transformation, the determining variable that causes the rotation of the voltage vector at the output of the controller. This voltage vector is usually represented by the phase voltages U u , U v , and U w . Before the coordinate transformation, the voltage is present in the rotor-related components Ud (longitudinal voltage) and Uq (transverse voltage), which are constant variables regardless of the rotational speed.

Bevorzugt kommunizieren die erste Wandlereinheit und die zweite Wandlereinheit miteinander insbesondere zum Zwecke gegenseitiger Überwachung. Dabei können die Wandlereinheiten über ein Bussystem miteinander verbunden sein. Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird der Kommutierungswinkel mit Hilfe eines Gebers ermittelt. In diesem Falle erfolgt damit eine Überwachung im Antrieb. Bei dieser Variante überwacht bevorzugt der erste Kanal den Geber und der zweite Kanal die Kommutierung. Diese Überwachung ist sicher, wenn die Geberüberwachung und die Kommutierungs-überwachung von unabhängigen Systemen mit verschiedenen Prozessoren durchgeführt werden. Praktisch kann dies dadurch erreicht werden, dass eine der beiden Funktionen nicht im Antriebsprozessor sondern in einem FPGA realisiert wird. Die erforderliche Synchronisierung ist dabei allerdings erschwert, weil in beiden Kanälen unabhängige Zeitbasen realisiert werden müssen.Prefers the first converter unit and the second converter unit communicate in particular for the purposes of mutual surveillance. The converter units can communicate with one another via a bus system be connected. In another preferred method, the Commutation angle determined using a sensor. In this Trap is done so that monitoring in the drive. At this Variant preferably the first channel monitors the encoder and the second channel commutation. This monitoring is safe, if the encoder monitoring and commutation monitoring independent systems with different processors be performed. In practice, this can be achieved be that one of the two functions is not in the drive processor but realized in an FPGA. The required synchronization However, this is more difficult because in both channels independent Zeitbasen must be realized.

Es ist jedoch auch möglich, sowohl die Geberüberwachung als auch die Kommutierung im Antriebsprozessor durchzuführen. In diesem Falle wird bevorzugt ein zweiter Prozessor verwendet, der die redundante Kommutierungsüberwachung durchführt. In diesem Falle sind drei Überwachungen aktivierbar, von denen jedoch nur zwei auf unterschiedlichen Systemen ablaufen. Dabei kann beispielsweise der Sicherheitsprozessor über Dual-Port RAM mit dem Antriebsprozessor gekoppelt sein.It However, it is also possible, both the encoder monitoring as well as to perform the commutation in the drive processor. In this case, a second processor is preferably used, which performs the redundant commutation monitoring. In this case, three monitors can be activated, from but only two run on different systems. there For example, the security processor can use dual-port RAM coupled to the drive processor.

Da bei dieser Variante der Geber überwacht wird und er durch die Kommutierungsüberwachung zusätzlich ständig kontrolliert wird, kann stets eine sichere Position gewährleistet werden. Es ist jedoch auch möglich, bei einem Motorgeber gestützten System die Kommutierungsüberwachung extern vorzunehmen. Dabei befindet sich der oben erwähnte Überwachungsprozessor, d. h. der Prozessor der zweiten Wandlereinheit, außerhalb des Antriebsreglers und ist über einen sicheren Feldbus (z. B. Sercos Safety, Profisafe) angebunden. Hier besteht die gleiche Möglichkeit zur zusätzlichen Kontrolle des Gebers, so dass eine sichere Überwachung der Lage erfolgen kann.There In this variant, the encoder is monitored and he through the Kommutierungsüberwachung additionally constantly controlled, a safe position can always be guaranteed become. However, it is also possible with a motor encoder supported system commutation monitoring to make externally. There is the above-mentioned monitoring processor, d. H. the processor of the second transducer unit, outside of the drive controller and is via a safe fieldbus (eg Sercos Safety, Profisafe). Here is the same Possibility of additional control of the encoder, so that a secure monitoring of the situation can take place.

Weiterhin ist bei Systemen ohne Motorgeber auch eine Überwachung im Antrieb möglich. In diesem Fall ist die Kommutierungsüberwachung doppelt vorhanden, d. h. neben dem Antriebsprozessor, der die Kommutierung durchführt und überwacht (erster Kanal) ist ein zweiter Prozessor in der zweiten Wandlereinheit vorzusehen, der beispielsweise über Dual-Port RAM angekoppelt ist. Dabei ist es auch möglich, dass sich der Überwachungsprozessor außerhalb des Antriebsreglers befindet und über einen sicheren Feldbus, wie oben erwähnt, angebunden ist.Farther is also a monitoring in systems without motor encoder possible in the drive. In this case, the commutation monitoring is duplicate, d. H. next to the drive processor, the commutation performs and monitors (first channel) is a second processor to provide in the second converter unit, the for example, via dual-port RAM is coupled. there It is also possible that the monitoring processor located outside the drive controller and over a secure fieldbus, as mentioned above, is connected.

Damit ist bevorzugt der zweite Prozessor, der die redundante Überwachung des Kommutierungswinkels die Überprüfung der Koordinatentransformation durchführt entweder im Antrieb integriert oder befindet sich außerhalb des Antriebs und kommuniziert über einen sicheren Feldbus mit dem Antrieb. Dabei ist es auch möglich, dass die Funktion eines externen zweiten Prozessors, d. h. der zweiten Wandlereinheit in einem zentralen Rechner ausgeführt wird, der mehreren Antrieben zugeordnet ist. Damit überwacht bei dieser Ausführungsform die zweite Wandlereinheit mehrere Drehstrommaschinen, wobei bevorzugt jeweils für mehrere Drehstrommaschinen die zugehörige Transformation durchgeführt wird. Bei geberlosen Systemen wird der Kommutierungswinkel bevorzugt mit Hilfe eines Motormodels ermittelt.Thus, the second processor which performs the redundant monitoring of the commutation angle, the check of the coordinate transformation is either integrated in the drive or is located outside the drive and communicates with the drive via a safe fieldbus. It is also possible that the function of an external second processor, ie the second converter unit in a zen tral computer, which is assigned to several drives. In this embodiment, in this embodiment, the second converter unit monitors a plurality of three-phase machines, wherein the associated transformation is preferably carried out in each case for a plurality of three-phase machines. In sensorless systems, the commutation angle is preferably determined by means of a motor model.

Vorzugsweise ist die Funktion des externen zweiten Prozessors bzw. der zweiten Wandlereinheit eine Teilfunktion einer übergeordneten Steuerung. Weiterhin werden bevorzugt die Eingangsgrößen zyklisch in ihrer Gesamtheit an die zweite Wandlereinheit übermittelt.Preferably is the function of the external second processor or the second Converter unit a subfunction of a higher-level controller. Furthermore, the input variables are preferred cyclically transmitted in their entirety to the second transducer unit.

Zur Überprüfung der Koordinatenwandlung benötigt der Sicherheitsprozessor bzw. die zweite Wandlereinheit zyklisch die Eingangswerte und die zugehörigen Ausgangswerte des Koordinatenwandlers. Zweckmäßigerweise werden die begrenzten Werte herangezogen, so wie sie einem nachgeschalteten PPM-Modulator übergeben werden. Dabei ist es möglich, dass diese Überprüfung in festen Zeitintervallen, beispielsweise alle 1–4 Sekunden und bevorzugt alle 2 Sekunden durchgeführt wird. Zur Bestimmung der Drehzahl wird nur der Kommutierungswinkel benötigt, wobei auch in diesem Fall jeder bzw. jeder n-te Wert verwendet wird.For checking the coordinate conversion requires the security processor or the second converter unit cyclically the input values and the associated output values of the coordinate converter. Conveniently, the limited values are used as they are for a downstream one PPM modulator to be passed. It is possible that this check at fixed time intervals, for example every 1-4 seconds and preferably every 2 seconds is carried out. To determine the speed only the commutation angle needed, in which case each and every nth Value is used.

Zur Differenzierung des Kommutierungswinkels, d. h. durch Bildung der Geschwindigkeit des Kommutierungswinkels wird die Felddrehzahl berechnet, die mit dem gesetzten Grenzwert verglichen wird. Damit werden im Vergleich zu Verfahren aus dem Stand der Technik außer der Polzahl keinerlei Motordaten benötigt und es muss kein Motormodell gerechnet werden.to Differentiation of the commutation angle, d. H. through education of Velocity of the commutation angle, the field velocity is calculated which is compared to the set limit. This will be in the Comparison to prior art methods except the number of poles no engine data needed and it must be no Engine model can be expected.

Grundsätzlich kann, wie oben gesagt, die zweite Wandlereinheit bzw. der Sicherheitsprozessor auch mehrere Antriebe überwachen. In diesem Fall ist es möglich, dass der Antrieb zyklisch den Kommutierungswinkel und in vorgegebenen Anständen ein Datenpaket, welches aus Ein- und Ausgangswerten der Koordinationstransformation besteht, sendet.in principle can, as stated above, the second transducer unit or the security processor also monitor several drives. In this case it is possible that the drive cyclically the commutation angle and in predetermined circumstances, a data packet consisting of Input and output values of the coordination transformation, sends.

Es wäre jedoch auch möglich, die Eingangsgrößen sequentiell an die zweite Wandlereinheit zu übergeben. Genauer gesagt würden die sechs Daten sequentiell übergeben werden, so dass eine Überprüfung nach je sechs Zyklen erfolgt. Der Überwachungsprozessor kann im Fehlerfall für Netztrennung sorgen oder die Anlaufsperre des betreffenden Antriebs betätigen. Der Antrieb selbst benötigt keinerlei zusätzliche Hardware. Damit ist das erfindungsgemäße Verfahren auch ideal für Kompaktservomotoren geeignet.It However, it would also be possible, the input variables to pass sequentially to the second transducer unit. More specifically, the six data would be passed sequentially so that's a check after six each Cycles takes place. The monitoring processor can in case of error ensure network separation or the start-up lock of the relevant Actuate drive. The drive itself needed no additional hardware. This is the invention Method also ideal for compact servo motors.

Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Vorrichtung zum Überwachen von Drehstrommaschinen gerichtet. Diese Vorrichtung weist eine erste Wandlereinheit auf, welche dieser ersten Wandlereinheit zugeführte Eingangsgrößen in Ausgangsgrößen transformiert, wobei eine dieser Eingangsgrößen ein Kommutierungswinkel einer zu betreibenden Drehstrommaschine ist und die Ausgangsgrößen zum Betrieb dieser Drehstrommaschine verwendet werden. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine von dieser ersten Wandlereinheit unabhängig betreibbare zweite Wandlereinheit 12 auf, wobei die zweite Wandlereinheit 12 ebenfalls die dieser zweiten Wandlereinheit zugeführten Eingangsgrößen in Ausgangsgrößen transformiert, wobei eine dieser Eingangsgrößen der Kommutierungswinkel der zu betreibenden Drehstrommaschine ist und dass eine Vergleichseinrichtung vorgesehen ist, welche die von der ersten Wandlereinheit ausgegebenen Ausgangsgrößen oder von diesen abgeleitete Größen mit den von der zweiten Wandlereinheit ausgegebenen Ausgangsgrößen oder von diesen abgeleiteten Größen vergleicht.The present invention is further directed to an apparatus for monitoring three-phase machines. This device has a first converter unit, which transforms input variables supplied to this first converter unit into output variables, wherein one of these input variables is a commutation angle of a three-phase machine to be operated and the output variables are used to operate this three-phase machine. According to the invention, the device has a second converter unit that can be operated independently by this first converter unit 12 on, wherein the second transducer unit 12 also the input variables supplied to this second converter unit are transformed into output variables, wherein one of these input variables is the commutation angle of the three-phase machine to be operated and that a comparison device is provided which determines the output variables output by the first converter unit or the variables output therefrom with the output variables output by the second converter unit or from these derived quantities.

Vorzugsweise handelt es sich bei der abgeleiteten Kenngröße um den Winkel des Spannungsvektors, der aus den Ausgangsgrößen bzw. den (drei) Spannungskomponenten gebildet wird.Preferably this is the derived characteristic by the angle of the voltage vector, which is the output variables or the (three) voltage components is formed.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Abschalteinrichtung auf, welche die Drehstrommaschine in Reaktion auf ein bestimmtes Ergebnis des Vergleiches zwischen den von der ersten Wandlereinheit ausgegebenen Ausgangsgrößen und den von der zweiten Wandlereinheit ausgegebenen Ausgangsgrößen in einen sicheren Zustand verbringt, beispielsweise hinsichtlich der Geschwindigkeit reduziert oder abschaltet.Preferably the device has a shutdown device, which is the three-phase machine in response to a specific outcome of the comparison between the output from the first converter unit outputs and the output from the second converter unit outputs in a safe state spends, for example, in terms the speed is reduced or switched off.

Zwar gibt im Unterschied zu der Überwachung eines Positionsgebers die Drehfeldfrequenz keine Auskunft darüber, ob der Motor durch äußere Kräfte auf höhere Drehzahlen beschleunigt wurde. Im Hinblick auch die Sicherungsfunktion ist diese Einschränkung jedoch irrelevant. Wie Eingangs erwähnt, sollen gerade die von dem Antrieb selbst ausgehenden gefährlichen Bewegungen verhindert werden und damit muss zur Gewährleistung der Sicherheit lediglich sicher gestellt sein, dass die Drehzahl zum Zeitpunkt der Aktivierung der Sicherheitsfunktion unterhalb des Grenzwertes war. Im Wartungsfall stellt dies keine Einschränkung dar, da die Maschine typischer Weise vor der Wartung im sicheren Modus stillgesetzt wird. Falls die sichere Drehzahlbegrenzung auch im Normalbetrieb ständig aktiv sein sollte, tritt das genannte Problem ebenfalls nicht auf, da höhere Drehzahlen als die Grenzdrehzahlen betriebsmäßig nicht vorkommen dürfen.In contrast to the monitoring of a position sensor, the rotating field frequency does not provide any information as to whether the motor has been accelerated by external forces to higher speeds. However, this limitation is irrelevant in terms of the backup function. As mentioned in the introduction, it is precisely the dangerous movements emanating from the drive itself that are to be prevented, and thus, to ensure safety, it must merely be ensured that the rotational speed was below the limit value at the time the safety function was activated. In the case of maintenance, this is not a restriction since the machine is typically shut down before maintenance in safe mode. If the safe speed limit should be constantly active in normal operation, the above problem also does not occur because Higher speeds than the limit speeds must not occur operationally.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen.Further Advantages and embodiments will be apparent from the attached Drawings.

Darin zeigen:In this demonstrate:

1 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und 1 a simplified block diagram of a device according to the invention; and

2 eine Überwachungsstruktur für einen Antrieb. 2 a monitoring structure for a drive.

1 zeigt ein Blockschaltbild für eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Dabei bezieht sich das Bezugszeichen 4 auf eine Drehstrommaschine, welche mit den drei Ausgangsgrößen Uu, Uv und Uw versorgt wird. Damit handelt es sich hier um einen dreiphasig bestromten Motor. In einer ersten Wandlereinheit 2 wird eine Koordinatentransformation durchgeführt. Genauer wird der im rotorfesten Koordinatensystem berechnete Spannungsvektor mit den beiden Komponenten Ud (Längsspannung) und Uq (Querspannung) mittels der folgenden Transformationsgleichungen in das stator- bzw. ständerfeste Drehspannungssystem Uu, Uv, Uw transformiert. 1 shows a block diagram for a device according to the invention. In this case, the reference numeral refers 4 to a three-phase machine, which is supplied with the three output variables U u , U v and U w . This is a three-phase energized motor. In a first converter unit 2 a coordinate transformation is performed. More precisely, the voltage vector calculated in the rotor-fixed coordinate system with the two components Ud (longitudinal voltage) and Uq (transverse voltage) is transformed into the stator or stator-fixed three-phase voltage system U u , U v , U w by means of the following transformation equations.

Figure 00100001
Figure 00100001

Dabei ist γel der elektrische Drehwinkel oder Kommutierungswinkel des Spannungsvektors, der sich bei Synchronmotoren vom mechanischen Drehwinkel γmech durch die Polpaarzahl PPZ des Motors unterscheidet. Genauer gesagt ergibt sich der elektrische Drehwinkel aus dem Produkt der Polpaarzahl und dem mechanischen Drehwinkel: γel = PPZ·γmech In this case, γ el is the electrical rotation angle or commutation angle of the voltage vector, which differs from the mechanical rotation angle γ mech by the number of pole pairs PPZ of the motor in synchronous motors. More precisely, the electrical angle of rotation results from the product of the number of pole pairs and the mechanical angle of rotation: γ el = PPZ · γ mech

Der Motor 4 ist über eine Welle mit einem Geber 6 verbunden. Eine Geberwinkelerfassungseinheit ist durch das Bezugszeichen 9 gekennzeichnet. Der Geberwinkel wird in einem Differenzierungsglied 15 nach der Zeit differenziert und weiterhin ein Spannungsistwert Vist an einen Spannungsregler 14 abgegeben. Weiterhin wird der Spannungsistwert Vist auch über einen Feldregler 18 ausgegeben. Die Ausgänge des Spannungsreglers 14 und des Feldreglers 18 liefern Querstromsollwerte (Iqsoll) und Längsstromsollwerte (Idsoll) an einen Stromregler 16. Gleichzeitig werden die durch die Transformation entstandenen Spannungswerte Uu, Uv und Uw in einer Erfassungseinheit 10 erfasst und einer Transformation zugeführt. Die durch diese Transformation entstehenden Iststromwerte Idist und Iqist, werden gemeinsam mit den oben erwähnten Sollwerten dem Stromregler 16 zugeführt. Am Ausgang dieses Stromreglers 16 werden die jeweiligen Längs- und Querspannungen Ud und Uq ausgegeben und wiederum der ersten Wandlereinheit 2 zugeführt. Weiterhin ist (in 1 nicht gezeigt) eine zweite Wandlereinheit 12 vorgesehen, welche die gleiche Transformation wie die erste Wandlereinheit 2 durchführt.The motor 4 is about a wave with a giver 6 connected. An encoder angle detection unit is denoted by the reference numeral 9 characterized. The encoder angle is in a differentiating element 15 differentiated according to the time and continues to a voltage actual value Vist to a voltage regulator 14 issued. Furthermore, the actual voltage value Vist also becomes a field controller 18 output. The outputs of the voltage regulator 14 and the field controller 18 supply cross current setpoints (Iqsoll) and longitudinal current setpoints (Idsoll) to a current controller 16 , At the same time caused by the transformation voltage values U u, U v U and W are in a detection unit 10 recorded and fed to a transformation. The actual current values Idist and Iqist resulting from this transformation, together with the above-mentioned reference values, become the current regulator 16 fed. At the output of this current regulator 16 the respective longitudinal and transverse voltages U d and U q are output and in turn the first converter unit 2 fed. Furthermore, (in 1 not shown) a second transducer unit 12 provided, which the same transformation as the first converter unit 2 performs.

Die sich durch die beiden Transformationen ergebenden jeweiligen Spannungswerte Uu, Uv und Uw und Uv, U'v, U'w werden miteinander verglichen und im Falle eines Abweichens wird die Energiezufuhr zu dem Motor 4 unterbrochen.The respective voltage values U u , U v and U w and U v , U ' v , U' w resulting from the two transformations are compared with each other, and in case of deviation the power supply to the motor becomes 4 interrupted.

Die inneren Regelkreise für die Drehmomentregelung beziehen sich auf ein rotorfestes Koordinatensystem. Alle Ströme und Spannungen in diesem System sind Gleichgrößen, unabhängig davon, wie schnell der Motor dreht. Insbesondere die Stellgröße „Ausgangsspannung" ist ein Vektor, der sich zwar regelungsbedingt verändert, der jedoch nicht rotiert. Die Aufgabe der Koordinatentransformation besteht darin, diesen Spannungsvektor auf das ständerfeste Koordinatensystem umzurechnen. Der dazu verwendete Kommutierungswinkel und seine Winkelgeschwindigkeit sind die bestimmenden Größen für die Drehzahl des den Motor speisenden, vom Wechselrichter bereitgestellten, Drehstromsystems.The refer to internal control circuits for the torque control on a rotor-fixed coordinate system. All streams and stresses in this system are equal quantities, regardless of how fast the engine is turning. Especially the manipulated variable "output voltage" is a vector, which changes due to the regulation, the but not rotated. The task of coordinate transformation consists of applying this voltage vector to the stator Convert coordinate system. The commutation angle used for this and its angular velocity are the determining factors for the speed of the motor feeding the inverter provided, three-phase system.

Aus der oben erwähnten Tatsache, dass sich ein Drehstrommotor nicht aus eigener Kraft schneller drehen kann als die Drehfrequenz des speisenden Drehstromsystems, ist die Überwachung dieser Drehfrequenz auf einen vorbestimmten Grenzwert hinreichend für die Begrenzung der Drehzahl. Wird diese Überwachung zweikanalig ausgeführt, liegen die Voraussetzungen für die oben erwähnte geforderte sichere Drehzahlüberwachung vor.From the above-mentioned fact that a three-phase motor does not accelerate by itself can rotate as the rotational frequency of the feeding three-phase system, the monitoring of this rotational frequency to a predetermined limit is sufficient for limiting the speed. If this monitoring is carried out with two channels, the prerequisites for the required safe speed monitoring mentioned above are met.

2 zeigt eine Darstellung der Überwachungsstruktur im Antrieb. Dabei sind hier eine erste Wandlereinheit 2 und eine zweite Wandlereinheit 12 vorgesehen. Diese Wandlereinheiten führen jeweils identische Koordinatentransformationen der Eingangsgrößen Uq, Ud und γel in Ausgangsgrößen Uu, Uv und Uw durch. An die beiden Wandlereinheiten 2 und 12 schließen sich jeweils Symmetrierungs- und Begrenzungseinrichtungen 20 bzw. 22 an. Dabei erfolgt nach der Koordinatentransformation in den Wandlereinheiten 2 und 12 eine Symmetrierung und Begrenzung der Spannungen, wobei zunächst allen drei Spannungen derselbe Offsett subtrahiert wird. Dieser Offset ergibt sich zu:

Figure 00120001
Uu = Uu – Offset
Uv = Uv – Offset
Uw = Uw, – Offset 2 shows a representation of the monitoring structure in the drive. Here are a first converter unit 2 and a second transducer unit 12 intended. These converter units each carry out identical coordinate transformations of the input quantities U q , U d and γ el into output quantities U u , U v and U w . To the two converter units 2 and 12 close in each case balancing and limiting devices 20 respectively. 22 at. It is done after the coordinate transformation in the converter units 2 and 12 a symmetrization and limitation of the voltages, wherein first of all three voltages the same offset is subtracted. This offset results in:
Figure 00120001
U u = U u - Offset
U v = U v offset
U w = U w , - Offset

Bevor die drei Spannungswerte Uu, Uv, Uw einem PWM-Modulator 24 zugeführt werden, werden sie auf dessen zulässigen Eingangsbereich begrenzt. Die erzeugten PWM-Signale werden einem Leistungsverstärker 26 zugeführt, dessen Ausgang mit den Motorklemmen des Motors 4 verbunden ist.Before the three voltage values U u , U v , U w a PWM modulator 24 are fed, they are limited to its allowable input range. The generated PWM signals become a power amplifier 26 whose output is connected to the motor terminals of the motor 4 connected is.

Die auf die Koordinatentransformation in den Wandlereinheiten 2 und 12 folgenden Operationen enthalten keine Winkelfunktionen und können deshalb keine Rotation bewirken. Die Pulsweitenmodulation wird dem Unterschied zur Koordinationstransformation und Symmetrierung nicht über Software im Mikroprozessor sondern mit Zählerbausteinen durchgeführt. Diese Zählerlogik kann als Peripheriebaugruppe mit auf dem Chip des Mikroprozessors integriert sein oder aber separat angeordnet sein. Die Realisierung in einem FPGA (field programmable gate array) ist vorteilhaft. Dabei arbeitet weder feste noch programmierbare Logik auf Basis eines Programms und kann daher im Falle einer Fehlfunktion auch kein falsches Programm ausführen. Insbesondere kann ausgeschlossen werden, dass der PWM-Modulator, der auf Basis von fester oder programmierbarer Logik aufgebaut ist, von sich aus eine Rotation des Spannungsvektors bewirken kann. Dies gilt auch für die Leistungsstufe 26, die die PWM-Signale lediglich verstärkt.The on the coordinate transformation in the converter units 2 and 12 following operations do not contain trigonometric functions and therefore can not cause rotation. The pulse width modulation is carried out the difference to the coordination transformation and symmetrization not via software in the microprocessor but with counter modules. This counter logic can be integrated as a peripheral module with on the chip of the microprocessor or be arranged separately. Implementation in an FPGA (Field Programmable Gate Array) is advantageous. Neither fixed nor programmable logic operates on the basis of a program and therefore can not execute a wrong program in case of a malfunction. In particular, it can be ruled out that the PWM modulator, which is constructed on the basis of fixed or programmable logic, can of itself effect a rotation of the voltage vector. This also applies to the power level 26 which merely amplifies the PWM signals.

Um sicherzustellen, dass die Ausgangsspannung des Leistungsverstärkers genau dem Kommutierungswinkel γel folgt, wird erfindungsgemäß die korrekte Softwarefunktion der ersten Wandlereinheit 2 überwacht. Dies geschieht, wie oben erwähnt, in dem die Koordinatentransformation mit dem gleichen Eingangswerten in der zweiten unabhängigen Wandlereinheit 12 zyklisch durchgeführt wird und die Ergebnisse verglichen werden. Zum Vergleich ist eine Vergleichseinrichtung 28 vorgesehen. Damit überwachen beide Kanäle bzw. beide Wandlereinheiten die Winkelgeschwindigkeiten von γel, führen einen Vergleich mit dem anderen Rechner aus und verfügen je über eigene Abschaltpfade. So ist es beispielsweise, wie in 2 veranschaulicht, möglich, im Fehlerfall die Steuersignale für den Leistungsverstärker zu sperren und damit die Stromzufuhr für die Drehstrommaschine 4 zu unterbrechen. Das Bezugszeichen 27 bezieht sich auf ein Differenzierungsglied, in dem die Winkelgeschwindigkeit des Kommutierungswinkels γ gebildet wird. Dies dient, wie oben gesagt zur Überwachung der Drehzahl einer Drehstrommaschine 4. Das Bezugszeichen 30 bezeichnet einen Sicherheitsprozessor, der die zweite Wandlereinheit 12, die Symmetrierungs- und Begrenzungseinrichtung 20, das Differenzierungsglied 27 sowie die Vergleichseinrichtung 28 enthält.To ensure that the output voltage of the power amplifier exactly follows the commutation angle γ el , according to the invention the correct software function of the first converter unit 2 supervised. This is done, as mentioned above, in which the coordinate transformation with the same input values in the second independent converter unit 12 is performed cyclically and the results are compared. For comparison, a comparison device 28 intended. Thus, both channels or both converter units monitor the angular velocities of γ el , make a comparison with the other computer and each have their own Abschaltpfade. So it is, for example, as in 2 illustrated, possible to block the control signals for the power amplifier in the event of an error and thus the power supply for the three-phase machine 4 to interrupt. The reference number 27 refers to a differentiating element in which the angular velocity of the commutation angle γ is formed. This serves, as stated above, to monitor the rotational speed of a three-phase machine 4 , The reference number 30 denotes a security processor including the second converter unit 12 , the balancing and limiting device 20 , the differentiating member 27 and the comparison device 28 contains.

Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.All Features disclosed in the application documents are considered to be essential to the invention as far as they are individually or in combination the prior art are new.

22
erste Wandlereinheitfirst converter unit
44
DrehstrommaschinePhase machine
66
Gebergiver
99
GeberwinkelerfassungseinheitDonors angle detection unit
1010
StromerfassungseinheitCurrent detection unit
1212
zweite Wandlereinheitsecond converter unit
1414
Spannungsreglervoltage regulators
1515
Differenzierungsglieddifferentiating element
1616
Stromreglercurrent regulator
1818
Feldreglerfield controller
20, 2220 22
Symmetrierungs- und BegrenzungseinrichtungSymmetrierungs- and limiting device
2424
PWM-ModulatorPWM modulator
2626
Leistungsverstärkerpower amplifier
2727
Differenzierungsglieddifferentiating element
2828
Vergleichseinrichtungcomparator
3030
Sicherheitsprozessorsecurity processor
γγ
Drehwinkel oder Kommutierungswinkelangle of rotation or commutation angle
Uu, Uv, Uw,U u , U v , U w ,
Ausgangsgrößenoutputs
U'u, U'v, U'w U ' u , U' v , U ' w
Ausgangsgrößen (in der zweiten Wandlereinheit 12 transformiert)outputs (transformed in the second converter unit 12)
Uq, Ud, γel U q , U d , γ el
Eingangsgrößeninput variables

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 10035783 A1 [0002] - DE 10035783 A1 [0002]
  • - DE 4330823 C2 [0003] - DE 4330823 C2 [0003]

Claims (15)

Verfahren zum Überwachen von Drehstrommaschinen, wobei Eingangsgrößen (Ud, Uq, γ) einer ersten Wandlereinheit (2) zugeführt werden, und wobei eine dieser Eingangsgrößen ein Kommutierungswinkel (γ) einer zu betreibenden Drehstrommaschine (4) ist und wobei die Eingangsgrößen (Ud, Uq, γ) in dieser ersten Wandlereinheit (2) in Ausgangsgrößen (Uu, Uv, Uw) transformiert werden und diese Ausgangsgrößen (Uu, Uv, Uw) einer Drehstrommaschine zum Betreiben derselben zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelgeschwindigkeit des Kommutierungswinkels (γ) überwacht wird und eine weitere Transformation der Eingangsgrößen (Uq, Ud, γel) in die Ausgangsgrößen (U'u, U'v, U'w zur Verifizierung der Transformation in der ersten Wandlereinheit (2) durchgeführt wird.Method for monitoring three-phase machines, wherein input variables (U d , U q , γ) of a first converter unit ( 2 ), and wherein one of these input variables is a commutation angle (γ) of a three-phase machine to be operated ( 4 ) and wherein the input variables (U d , U q , γ) in this first converter unit ( 2 ) are transformed into output variables (U u , U v , U w ) and these output variables (U u , U v , U w ) are fed to a three-phase machine for operating the same, characterized in that the angular velocity of the commutation angle (γ) is monitored and a further transformation of the input variables (U q , U d , γ el ) into the output variables (U ' u , U' v , U ' w for verifying the transformation in the first converter unit ( 2 ) is carried out. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Transformation ein einer zweiten von der ersten Wandlereinheit (2) unabhängigen Wandlereinheit (12) durchgeführt wird.A method according to claim 1, characterized in that the further transformation of a second of the first transducer unit ( 2 ) independent converter unit ( 12 ) is carried out. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung der Transformation in der ersten Wandlereinheit (2) und zur Durchführung der Transformation in der zweiten Wandlereinheit (12) unterschiedliche Datenverarbeitungsprogramme verwendet werden.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that for carrying out the transformation in the first converter unit ( 2 ) and for carrying out the transformation in the second converter unit ( 12 ) different data processing programs are used. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Wandlereinheit (2) und die zweite Wandlereinheit (12) in wenigstens einem Merkmal voneinander unterscheiden.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first converter unit ( 2 ) and the second transducer unit ( 12 ) differ from each other in at least one feature. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der ersten Wandlereinheit (2) transformierten Ausgangsgrößen (Uu, Uv, Uw) und die in der zweiten Wandlereinheit (12) transformierten Ausgangsgrößen (U'u, U'v, U'w) miteinander verglichen werden.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the first converter unit ( 2 ) transformed output variables (U u , U v , U w ) and in the second converter unit ( 12 ) transformed output quantities (U ' u , U' v , U ' w ) are compared with each other. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich der Ausgangsgrößen (Uu, Uv, Uw) und (U'u, U'v, U'w) nicht direkt, sondern anhand des Spannungswinkels geschieht, der je aus den drei Spannungswerten gebildet wird.A method according to claim 5, characterized in that the comparison of the output variables (U u , U v , U w ) and (U ' u , U' v , U ' w ) is not directly, but on the basis of the voltage angle, the ever from the three voltage values is formed. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wandlereinheit (2) und die zweite Wandlereinheit (12) miteinander kommunizieren.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first converter unit ( 2 ) and the second transducer unit ( 12 ) communicate with each other. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kommutierungswinkel (γ) mit Hilfe eines Gebers ermittelt wird.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the commutation angle (γ) is determined by means of a transmitter. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kommutierungswinkel (γ) mit Hilfe eines Motormodells ermittelt wird.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the commutation angle (γ) is determined using a motor model. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wandlereinheit (12) mehrere Drehstrommaschinen (4) überwacht.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the second converter unit ( 12 ) several three-phase machines ( 4 ) supervised. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Eingangsgrößen (Uq, Ud, γel) zyklisch in ihrer Gesamtheit an die zweite Wandlereinheit (12) übermittelt werden.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that input variables (U q , U d , γ el ) cyclically in their entirety to the second transducer unit ( 12 ). Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsgrößen (Uq, Ud, γel) sequentiell an die zweite Wandlereinheit (12) übergeben werden.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the input variables (U q , U d , γ el ) are sent sequentially to the second converter unit ( 12 ) be handed over. Vorrichtung zum Überwachen der Drehzahl von Drehstrommaschinen mit einer ersten Wandlereinheit (12), welche dieser ersten Wandlereinheit zugeführte Eingangsgrößen (Ud, Uq, γ) in Ausgangsgrößen (Uu, Uv, Uw) transformiert, wobei eine dieser Eingangsgrößen ein Kommutierungswinkel (γ) einer zu betreibenden Drehstrommaschine (4) ist und die Ausgangsgrößen zum Betrieb dieser Drehstrommaschine verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine von dieser ersten Wandlereinheit unabhängig betreibbare zweite Wandlereinheit (12) aufweist, wobei die zweite Wandlereinheit ebenfalls die dieser zweiten Wandlereinheit zugeführte Eingangsgrößen (Ud, Uq, γ) in Ausgangsgrößen (U'u, U'v, U'w) transformiert, wobei eine dieser Eingangsgrößen der Kommutierungswinkel (γ) der zu betreibenden Drehstrommaschine (4) ist und dass eine Vergleichseinrichtung vorgesehen ist, welche die von der ersten Wandlereinheit (2) ausgegebenen Ausgangsgrößen (Uu, Uv, Uw) oder von diesen abgeleitete Kenngrößen mit den von der zweiten Wandlereinheit (12) ausgegebenen Ausgangsgrößen (U'u, U'v, U'w) oder von diesen abgeleitete Kenngrößen vergleicht.Device for monitoring the rotational speed of three-phase machines with a first converter unit ( 12 ), which input variables (U d , U q , γ) supplied to this first converter unit are transformed into output variables (U u , U v , U w ), one of these input variables being a commutation angle (γ) of a three-phase machine to be operated ( 4 ) and the output variables are used for the operation of this three-phase machine, characterized in that the device has a second converter unit (14) which can be independently operated by this first converter unit (US Pat. 12 ), wherein the second converter unit also transforms the input variables (U d , U q , γ) supplied to this second converter unit into output variables (U ' u , U' v , U ' w ), one of these input variables being the commutation angle (γ) of the to be operated three-phase machine ( 4 ) and that a comparison device is provided, which is the one of the first converter unit ( 2 ) output variables (U u , U v , U w ) or derived therefrom with the parameters of the second converter unit ( 12 ) output variables (U ' u , U' v , U ' w ) or from these derived characteristics. Vorrichtung nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der abgeleiteten Kenngröße um den Winkel des Spannungsvektors handelt, der aus den drei Spannungskomponenten gebildet wird.Device according to claim 13, characterized that the derived characteristic is um the angle of the voltage vector is that of the three voltage components is formed. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Abschalteinrichtung aufweist, welche die Drehstrommaschine in Reaktion auf ein Ergebnis des Vergleiches zwischen den von der ersten Wandlereinheit (2) ausgegebenen Ausgangsgrößen (Uu, Uv, Uw) und den von der zweiten Wandlereinheit (12) ausgegebenen Ausgangsgrößen (U'u, U'v, U'w) in einen sicheren Zustand verbringt.Apparatus according to claim 13 or 14, characterized in that the device comprises a shut-off device, which the three-phase machine in response to a result of the comparison between the from the first converter unit ( 2 ) output variables (U u , U v , U w ) and the output from the second converter unit ( 12 ) outputs output variables (U ' u , U' v , U ' w ) to a safe state.
DE200710017285 2007-04-12 2007-04-12 Method for monitoring three-phase machine, involves supplying input parameters of converter unit, where one of these input parameters is commutating angle of three-phase machine to be operated Withdrawn DE102007017285A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200710017285 DE102007017285A1 (en) 2007-04-12 2007-04-12 Method for monitoring three-phase machine, involves supplying input parameters of converter unit, where one of these input parameters is commutating angle of three-phase machine to be operated

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200710017285 DE102007017285A1 (en) 2007-04-12 2007-04-12 Method for monitoring three-phase machine, involves supplying input parameters of converter unit, where one of these input parameters is commutating angle of three-phase machine to be operated

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007017285A1 true DE102007017285A1 (en) 2008-11-06

Family

ID=39809389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200710017285 Withdrawn DE102007017285A1 (en) 2007-04-12 2007-04-12 Method for monitoring three-phase machine, involves supplying input parameters of converter unit, where one of these input parameters is commutating angle of three-phase machine to be operated

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102007017285A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010006593A1 (en) * 2010-02-01 2011-08-04 SEW-EURODRIVE GmbH & Co. KG, 76646 Drive system, has current sensor arranged in two phases of alternating current, where detected current values are fed to safety monitor that comprises unit for determining model values for physical variable
DE102010024238A1 (en) * 2010-06-18 2011-12-22 Kuka Laboratories Gmbh Method and device for monitoring a motion-controlled machine with an electronically commutated drive motor
US8362726B2 (en) 2009-05-08 2013-01-29 Mitsubishi Electric Corporation Motor controller
DE102014226617A1 (en) 2014-12-19 2016-06-23 Robert Bosch Gmbh Drive control device for an electro-hydraulic drive

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4330823C2 (en) 1993-09-13 1997-12-11 Bosch Gmbh Robert Drive device with a safety device for special operation
DE10035783A1 (en) 1999-08-07 2001-02-08 Bosch Gmbh Robert Device for monitoring a measuring system of an electric drive

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4330823C2 (en) 1993-09-13 1997-12-11 Bosch Gmbh Robert Drive device with a safety device for special operation
DE10035783A1 (en) 1999-08-07 2001-02-08 Bosch Gmbh Robert Device for monitoring a measuring system of an electric drive

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8362726B2 (en) 2009-05-08 2013-01-29 Mitsubishi Electric Corporation Motor controller
DE102010006593A1 (en) * 2010-02-01 2011-08-04 SEW-EURODRIVE GmbH & Co. KG, 76646 Drive system, has current sensor arranged in two phases of alternating current, where detected current values are fed to safety monitor that comprises unit for determining model values for physical variable
DE102010006593B4 (en) * 2010-02-01 2020-12-17 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Propulsion system and method for operating a propulsion system
DE102010024238A1 (en) * 2010-06-18 2011-12-22 Kuka Laboratories Gmbh Method and device for monitoring a motion-controlled machine with an electronically commutated drive motor
US8547047B2 (en) 2010-06-18 2013-10-01 Kuka Laboratories Gmbh Method and device for monitoring a movement-controlled machine with an electronically commutated drive motor
DE102014226617A1 (en) 2014-12-19 2016-06-23 Robert Bosch Gmbh Drive control device for an electro-hydraulic drive

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006042038B3 (en) Field-oriented driven inverter-fed three-phase alternating current motor torque limiting method, involves generating impulse resetting signal when threshold value exceeds or torque-forming current components are unequal
DE10163010B4 (en) Method and device for safely monitoring the speed of an electrical machine
EP1211774B1 (en) Inherent safe speed monitoring for sensorless three phase current drives
EP2460056B1 (en) Method and device for monitoring a motion quantity on an electric drive in an error-proof manner
EP1253490B1 (en) Method and device for secure speed monitoring
EP3109999B1 (en) Method and device for determining a physical variable of a multi-phase synchronous machine
DE102015226382A1 (en) Method and arrangement for monitoring a PSM machine
EP1750188B1 (en) Method and circuit configuration for securely monitoring the condition of a drive unit with multi-phase motor
WO2013182514A1 (en) Safety system for a wind turbine
DE10041606B4 (en) Electromotive drive and method for operating an electronically commutated electric motor
WO1999001928A1 (en) Method and device for the decentralised operation or construction of a precise angle synchro-control system in a multi-motor drive system
EP3058652B1 (en) Control unit with safety shutdown
DE102007017285A1 (en) Method for monitoring three-phase machine, involves supplying input parameters of converter unit, where one of these input parameters is commutating angle of three-phase machine to be operated
EP3338189A2 (en) Method for operating a multicore processor
EP4034949B1 (en) Programmable power module
DE102005045284A1 (en) Speed monitoring device
EP2175552A1 (en) Method for operating a drive device and drive device for implementing the method
DE102004050647A1 (en) Monitoring method for a drive device to a standstill, hereby corresponding monitoring device and hereby corresponding drive system
DE102004019284A1 (en) Device for operating a synchronous motor
EP0826917A2 (en) Method and motion sensor for monitoring an alternating current machine
DE102018003397A1 (en) Anomaly diagnosis device and anomaly diagnosis method
EP3838652B1 (en) Drive system for a vehicle, method for operating the drive system, and vehicle with drive system
DE102015201543A1 (en) Control method for standstill assurance of an electrical machine
EP2126536A1 (en) Device and method for a functional test of a brake
DE10154690A1 (en) Procedure for the safety-related speed monitoring of a regulated drive motor

Legal Events

Date Code Title Description
OR8 Request for search as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20140110

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H02P0029020000

Ipc: H02P0021000000