DE102012003173A1 - Motor control device for providing an overload protection - Google Patents

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polyphase
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Hiroyuki Kawamura
Kenichi Takayama
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    • 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
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    • HELECTRICITY
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    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/60Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
    • H02P29/64Controlling or determining the temperature of the winding

Abstract

Es ist eine Motorsteuervorrichtung zur Bereitstellung eines Überlastschutzes offenbart. Eine Stromerfassungseinheit erfasst einen Stromwert für jede Phase eines Mehrphasenwechselstrommotors. Eine erste Temperaturberechnungseinheit berechnet eine Temperatur für jede Phase des Mehrphasenwechselstrommotors unter Verwendung des Stromwerts von jeder Phase und eines ersten thermischen Modells, das eine Stromwert-über-Temperaturbeziehung definiert. Eine zweite Temperaturberechnungseinheit berechnet den quadratischen Mittelwert aller Phasenströme des Mehrphasenwechselstrommotors, und berechnet eine mittlere Temperatur aller Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors unter Verwendung des quadratischen Mittelwerts und eines zweiten thermischen Modells, das eine Stromwert-über-Temperaturbeziehung definiert. Eine erste Temperaturbestimmungseinheit bestimmt, ob die Temperatur von zumindest einer der Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als eine erste Temperatur oder nicht. Eine zweite Temperaturbestimmungseinheit bestimmt, ob die mittlere Temperatur aller Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als eine zweite Temperatur oder nicht. Eine Alarmsignalerzeugungseinheit erzeugt ein Alarmsignal zum Anhalten des Ansteuerns des Mehrphasenwechselstrommotors, falls die Temperatur von zumindest einer der Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als die erste Temperatur, oder falls die mittlere Temperatur aller Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als die zweite Temperatur.There is disclosed a motor control device for providing overload protection. A current detection unit detects a current value for each phase of a polyphase AC motor. A first temperature calculation unit calculates a temperature for each phase of the polyphase AC motor using the current value of each phase and a first thermal model that defines a current value over temperature relationship. A second temperature calculation unit calculates the root mean square of all phase currents of the polyphase AC motor, and calculates a mean temperature of all phases of the polyphase AC motor using the root mean square and a second thermal model defining a current value over temperature relationship. A first temperature determination unit determines whether or not the temperature of at least one of the phases of the polyphase AC motor is higher than a first temperature. A second temperature determination unit determines whether the average temperature of all phases of the polyphase AC motor is higher than a second temperature or not. An alarm signal generating unit generates an alarm signal for stopping the driving of the polyphase AC motor if the temperature of at least one of the phases of the polyphase AC motor is higher than the first temperature, or if the mean temperature of all phases of the polyphase AC motor is higher than the second temperature.
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Description

  • Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
  • 1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motorsteuervorrichtung, die ein Alarmsignal zum Anhalten des Ansteuerns eines Mehrphasenwechselstrommotors erzeugt, wenn in dem Mehrphasenwechselstrommotor während eines Betriebs eine Überlast auftritt.The present invention relates to a motor control apparatus which generates an alarm signal for stopping the driving of a polyphase AC motor when an overload occurs in the polyphase AC motor during operation.
  • 2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik2. Description of the Related Art
  • Damit ein Schaden aufgrund einer Überlast (übermäßiger Erwärmung) vermieden wird, die in einem Mehrphasenwechselstrommotor, der zu einem Ansteuern eines Maschinenwerkzeugs oder dergleichen, oder in einer Motorsteuervorrichtung, die zum Steuern des Motors verwendet wird, auftreten kann, und insbesondere damit ein Schaden aufgrund einer Überlast (übermäßiger Erwärmung) verhindert wird, der in den Windungen des Mehrphasenwechselstrommotors oder in den Schalteinrichtungen auftreten kann, die in einem die Motorsteuervorrichtung bildenden Inverter verwendet werden, muss der Mehrphasenwechselstrommotor mit einem Überlastschutz versehen werden.In order to avoid damage due to overload (overheating) that may occur in a polyphase AC motor used to drive a machine tool or the like, or in a motor control device used to control the motor, and more particularly damage due to Overload (excessive heating) is prevented, which can occur in the windings of the polyphase AC motor or in the switching devices used in an inverter forming the motor control device, the polyphase AC motor must be provided with an overload protection.
  • Es wird z. B. in JP09-93795 A und JP2745166 B , um einen solchen Überlastschutz vorzusehen, eine Motorsteuervorrichtung vorgeschlagen, die den quadratischen Mittelwert über alle Phasenströme eines Mehrphasenwechselstrommotors berechnet, die mittlere Temperatur aller Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors unter Verwendung des quadratischen Mittelwerts und eines thermischen Modells berechnet, das die Beziehung zwischen dem Stromwert und der Temperatur definiert, und ein Alarmsignal zum Anhalten des Ansteuerns des Mehrphasenwechselstrommotors erzeugt, wenn die mittlere Temperatur aller Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher als in der vorbestimmten Temperatur ist.It is z. In JP09-93795 A and JP2745166 B In order to provide such overload protection, a motor control apparatus is proposed which calculates the root mean square over all phase currents of a polyphase AC motor, calculates the mean temperature of all phases of the polyphase AC motor using the root mean square and a thermal model defining the relationship between current value and temperature and an alarm signal for stopping the driving of the polyphase AC motor is generated when the average temperature of all the phases of the polyphase AC motor is higher than the predetermined temperature.
  • In der Motorsteuervorrichtung gemäß dem Stand der Technik zum Bereitstellen eines Überlastschutzes wird eine Entscheidung, ob der Überlastschutz durchzuführen ist, oder nicht, auf der Grundlage des quadratischen Mittelwerts getroffen, der über alle Phasenströme des Mehrphasenwechselmotors berechnet wurde, um zu bestimmen, ob sich der gesamte Mehrphasenwechselstrommotor in einem Zustand übermäßiger Erwärmung befindet oder nicht. Demgemäß kann der Mehrphasenwechselmotor effektiv gegen eine Überlast geschützt werden, wenn der Mehrphasenwechselstrommotor mit einer hohen Geschwindigkeit (d. h. die Drehgeschwindigkeit des Mehrphasenwechselstrommotors ist nicht geringer als eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit und nicht höher als die maximale Nenndrehgeschwindigkeit) läuft und der gesamte Mehrphasenwechselstrommotor sich in einem Zustand übermäßiger Erwärmung befindet, die durch den Strom verursacht wird, der gleichmäßig durch alle Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors fließt.In the prior art motor control apparatus for providing overload protection, a decision as to whether or not to perform the overload protection is made on the basis of the root mean square value calculated over all the phase currents of the polyphase changeover motor to determine whether the whole Multi-phase AC motor is in a state of excessive heating or not. Accordingly, the polyphase changeover motor can be effectively protected against overloading when the polyphase AC motor is running at a high speed (ie, the rotational speed of the polyphase AC motor is not less than a predetermined rotational speed and not higher than the maximum rated rotational speed) and the entire polyphase AC motor is in an excessive heating condition caused by the current flowing uniformly through all the phases of the polyphase AC motor.
  • Der Mehrphasenwechselstrommotor muss ebenso gegen eine Überlast geschützt werden, die auftreten kann, wenn der Mehrphasenwechselstrommotor stationär (d. h. die Drehgeschwindigkeit des Mehrphasenwechselstrommotors beträgt 0) ist, oder mit einer niedrigen Geschwindigkeit (d. h. die Drehgeschwindigkeit des Mehrphasenwechselstrommotors ist höher als 0 und nicht höher als die vorbestimmte Drehgeschwindigkeit) läuft und Strom in einer konzentrierten Art und Weise durch eine einzelne Phase des Mehrphasenwechselstrommotors fließt. Wird jedoch die Entscheidung, ob der Überlastschutz durchzuführen ist oder nicht, auf der Grundlage des quadratischen Mittelwerts getroffen, der über alle Phasenströme des Mehrphasenwechselstrommotors berechnet wurde, ist es nicht möglich zu bestimmen, ob Strom in einer konzentrierten Art und Weise durch irgendeine einzelne Phase des Mehrphasenwechselstrommotors floss oder nicht.The polyphase AC motor must also be protected against an overload that can occur when the polyphase AC motor is stationary (ie, the rotational speed of the polyphase AC motor is 0) or at a low speed (ie, the rotational speed of the polyphase AC motor is higher than 0 and not higher than the predetermined one Rotation speed) and current flows in a concentrated manner through a single phase of the polyphase AC motor. However, if the decision as to whether to perform the overload protection or not is made based on the root-mean-squared value calculated across all the phase currents of the polyphase AC motor, it is not possible to determine whether current flows in a concentrated manner through any single phase of the multiphase AC motor Polyphase AC motor flowed or not.
  • Demgemäß ist es anhand der Motorsteuervorrichtung gemäß dem Stand der Technik, die eine Entscheidung, ob der Überlastschutz durchzuführen ist oder nicht, auf der Grundlage des quadratischen Mittelwerts trifft, der über alle Phasenströme des Mehrphasenwechselstrommotors berechnet wurde, nicht möglich, einen effektiven Überlastschutz für den Mehrphasenwechselstrommotor vorzusehen, wenn der Mehrphasenwechselstrommotor stationär ist oder bei einer niedrigen Geschwindigkeit läuft.Accordingly, it is not possible to effectively protect the multiphase AC motor from the prior art motor control device that makes a decision as to whether to perform the overload protection based on the root-mean-squared average calculated across all phase currents of the polyphase AC motor provided when the polyphase AC motor is stationary or running at a low speed.
  • Eine Aufgabe der Erfindung liegt im Bereitstellen einer Motorsteuervorrichtung, die einen Überlastschutz selbst in Fällen vorsehen kann, in denen Strom in einer konzentrierten Art und Weise durch eine einzelne Phase eines Mehrphasenwechselstrommotors fließt, wenn der Mehrphasenwechselstrommotor stationär ist oder bei einer niedrigen Geschwindigkeit läuft.An object of the invention is to provide a motor control apparatus which can provide overload protection even in cases where current flows in a concentrated manner through a single phase of a polyphase AC motor when the polyphase AC motor is stationary or running at a low speed.
  • Kurzfassung der Erfindung Summary of the invention
  • Eine erfindungsgemäße Motorsteuervorrichtung umfasst: eine Stromerfassungseinheit, die einen Stromwert für jede Phase eines Mehrphasenwechselstrommotors erfasst; eine erste Temperaturberechnungseinheit, die eine Temperatur für jede Phase des Mehrphasenwechselstrommotors unter Verwendung des Stromwerts einer jeden Phase und eines ersten thermischen Modells berechnet, das eine Stromwert-über-Temperaturbeziehung definiert; eine zweite Temperaturberechnungseinheit, die einen quadratischen Mittelwert über alle Phasenströme des Mehrphasenwechselstrommotors berechnet und eine mittlere Temperatur, über alle Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors genommen, unter Verwendung des quadratischen Mittelwerts und eines zweiten Modells berechnet, das eine Stromwert-über-Temperaturbeziehung definiert; eine erste Temperaturbestimmungseinheit, die bestimmt, ob die Temperatur von zumindest einer der Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als eine erste Temperatur oder nicht; eine zweite Temperaturbestimmungseinheit, die bestimmt, ob die mittlere Temperatur aller Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als eine zweite Temperatur oder nicht; und eine Alarmsignalerzeugungseinheit, die ein Alarmsignal zum Anhalten des Ansteuerns des Mehrphasenwechselstrommotors erzeugt, falls die Temperatur von zumindest einer der Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als die erste Temperatur oder falls die mittlere Temperatur aller Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als die zweite Temperatur.A motor control apparatus according to the present invention comprises: a current detection unit that detects a current value for each phase of a polyphase AC motor; a first temperature calculation unit that calculates a temperature for each phase of the polyphase AC motor using the current value of each phase and a first thermal model that defines a current value-over-temperature relationship; a second temperature calculation unit that calculates a root mean square over all phase currents of the polyphase AC motor and calculates an average temperature taken across all phases of the polyphase AC motor using the root mean square and a second model that defines a current value over temperature relationship; a first temperature determination unit that determines whether the temperature of at least one of the phases of the polyphase AC motor is higher than a first temperature or not; a second temperature determination unit that determines whether the average temperature of all phases of the polyphase AC motor is higher than a second temperature or not; and an alarm signal generating unit that generates an alarm signal for stopping the driving of the polyphase AC motor if the temperature of at least one of the phases of the polyphase AC motor is higher than the first temperature or if the mean temperature of all phases of the polyphase AC motor is higher than the second temperature.
  • Eine alternative erfindungsgemäße Motorsteuervorrichtung umfasst: eine Stromerfassungseinheit, die einen Stromwert für jede Phase eines Mehrphasenwechselstrommotors erfasst; eine erste Temperaturberechnungseinheit, die eine Temperatur für jede Phase des Mehrphasenwechselstrommotors unter Verwendung des Stromwerts einer jeden Phase und eines ersten thermischen Modells berechnet, das eine Stromwert-über-Temperaturbeziehung definiert; eine zweite Temperaturberechnungseinheit, die einen quadratischen Mittelwert über alle Phasenströme des Mehrphasenwechselstrommotors berechnet und eine mittlere Temperatur aller Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors unter Verwendung des quadratischen Mittelwerts und eines zweiten thermischen Modells berechnet, das eine Stromwert-über-Temperaturbeziehung definiert; eine erste Temperaturbestimmungseinheit, die bestimmt, ob die Temperatur von zumindest einer der Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als eine erste Temperatur oder nicht; eine zweite Temperaturbestimmungseinheit, die bestimmt, ob die mittlere Temperatur aller Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als eine zweite Temperatur oder nicht; und eine Alarmsignalerzeugungseinheit, die eine Situation erfasst, ob eine Drehgeschwindigkeit des Mehrphasenwechselstrommotors niedriger als eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit ist oder nicht, und die ein Alarmsignal zum Anhalten des Ansteuerns des Mehrphasenwechselstrommotors erzeugt, falls die Drehgeschwindigkeit des Mehrphasenwechselstrommotors niedriger als die vorbestimmte Drehgeschwindigkeit ist und die Temperatur von zumindest einer der Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher als die erste Temperatur ist, oder falls die Drehgeschwindigkeit des Mehrphasenwechselstrommotors größer oder gleich der vorbestimmten Drehgeschwindigkeit ist und die mittlere Temperatur aller Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als die zweite Temperatur.An alternative motor control device according to the invention comprises: a current detection unit that detects a current value for each phase of a polyphase AC motor; a first temperature calculation unit that calculates a temperature for each phase of the polyphase AC motor using the current value of each phase and a first thermal model that defines a current value-over-temperature relationship; a second temperature calculation unit that calculates a root mean square over all the phase currents of the polyphase AC motor and calculates an average temperature of all phases of the polyphase AC motor using the root mean square and a second thermal model that defines a current value over temperature relationship; a first temperature determination unit that determines whether the temperature of at least one of the phases of the polyphase AC motor is higher than a first temperature or not; a second temperature determination unit that determines whether the average temperature of all phases of the polyphase AC motor is higher than a second temperature or not; and an alarm signal generating unit that detects a situation whether or not a rotational speed of the polyphase AC motor is lower than a predetermined rotational speed, and generates an alarm signal for stopping the driving of the polyphase AC motor if the rotational speed of the polyphase AC motor is lower than the predetermined rotational speed and the temperature of at least one of the phases of the polyphase AC motor is higher than the first temperature, or if the rotational speed of the polyphase AC motor is greater than or equal to the predetermined rotational speed and the mean temperature of all phases of the polyphase AC motor is higher than the second temperature.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel definiert eine Amplitude des Stromwerts des Mehrphasenwechselstrommotors einen Stromgrenzwert, falls die Drehgeschwindigkeit des Mehrphasenwechselstrommotors derart gesetzt wird, das die zeitliche Länge, während derer der Stromwert einer Phase des Mehrphasenwechselstrommotors größer ist als ein Stromwert, der bestimmt wird durch Multiplizieren des Stromgrenzwerts mit einem gegebenen Koeffizienten, der nicht kleiner als 1/21/2 und kleiner als 1 ist, länger oder gleich einer vorbestimmten zeitlichen Länge ist, die Alarmsignalerzeugungseinheit eine Situation erfasst, dass die Drehgeschwindigkeit des Mehrphasenwechselstrommotors langsamer ist als die vorbestimmte Drehgeschwindigkeit, und falls die Drehgeschwindigkeit des Mehrphasenwechselstrommotors derart gesetzt wird, dass die zeitliche Länge, während derer der Stromwert der einen Phase größer ist als der Stromwert, der durch Multiplizieren des Stromgrenzwerts mit dem gegebenen Koeffizienten bestimmt wird, kleiner ist als die vorbestimmte zeitliche Länge, die Alarmsignalerzeugungseinheit eine Situation erfasst, dass die Drehgeschwindigkeit des Mehrphasenwechselstrommotors nicht langsamer als die vorbestimmte Drehgeschwindigkeit ist.In a preferred embodiment, an amplitude of the current value of the polyphase AC motor defines a current limit value if the rotational speed of the polyphase AC motor is set such that the time length during which the current value of one phase of the polyphase AC motor is greater than a current value determined by multiplying the current limit value a given coefficient which is not smaller than 1/2 1/2 and less than 1, is a predetermined time length equal to or longer, the alarm signal generation unit detects a situation in which the rotational speed of the polyphase alternating current motor is slower than the predetermined rotational speed, and if the Rotational speed of the polyphase AC motor is set such that the time length during which the current value of the one phase is greater than the current value, by multiplying the current limit value with the given Koeffiz is determined smaller than the predetermined time length, the alarm signal generating unit detects a situation that the rotational speed of the polyphase AC motor is not slower than the predetermined rotational speed.
  • Vorzugsweise wird die vorbestimmte zeitliche Länge gleich einem Wert gesetzt, der durch Teilen einer thermischen Zeitkonstanten einer Windung, die der Phase des Mehrphasenwechselstrommotors entspricht, durch einen Koeffizienten, der größer als 0 und kleiner als 1 ist, gewonnen wird.Preferably, the predetermined time length is set equal to a value obtained by dividing a thermal time constant of a winding corresponding to the phase of the polyphase AC motor by a coefficient larger than 0 and smaller than 1.
  • Vorzugsweise ist das erste thermische Modell von dem zweiten thermischen Modell verschieden, und ist die erste Temperatur von der zweiten Temperatur verschieden.Preferably, the first thermal model is different from the second thermal model, and the first temperature is different from the second temperature.
  • Gemäß der Motorsteuervorrichtung der Erfindung wird das Alarmsignal zum Anhalten des Ansteuerns des Mehrphasenwechselstrommotors erzeugt, falls die Temperatur von zumindest einer der Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als die erste Temperatur, oder falls die mittlere Temperatur aller Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als die zweite Temperatur. Da das Alarmsignal zum Anhalten des Ansteuerns des Mehrphasenwechselstrommotors auf der Grundlage der Temperatur jeder Phase des Mehrphasenwechselstrommotors erzeugt wird, wie vorstehend beschrieben, ist es möglich zu bestimmen, ob Strom in einer konzentrierten Art und Weise durch eine einzelne Phase des Mehrphasenwechselstrommotors floss oder nicht.According to the motor control apparatus of the invention, the alarm signal for stopping the driving of the polyphase AC motor is generated if the temperature of at least one of the phases of the Polyphase AC motor is higher than the first temperature, or if the average temperature of all phases of the polyphase AC motor is higher than the second temperature. Since the alarm signal for stopping the driving of the polyphase AC motor is generated based on the temperature of each phase of the polyphase AC motor as described above, it is possible to determine whether or not current flowed in a concentrated manner through a single phase of the polyphase AC motor.
  • Gemäß der alternativen Motorsteuervorrichtung der Erfindung wird das Alarmsignal zum Anhalten des Ansteuerns des Mehrphasenwechselstrommotors erzeugt, falls die Drehgeschwindigkeit des Mehrphasenwechselstrommotors niedriger ist als die vorbestimmte Drehgeschwindigkeit und die Temperatur von zumindest einer der Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als die erste Temperatur, oder falls die Drehgeschwindigkeit des Mehrphasenwechselstrommotors größer oder gleich der vorbestimmten Drehgeschwindigkeit ist und die mittlere Temperatur aller Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als die zweite Temperatur. Da das Alarmsignal zum Anhalten des Ansteuerns des Mehrphasenwechselstrommotors auf der Grundlage der Temperatur jeder Phase und der Drehgeschwindigkeit des Mehrphasenwechselstrommotors erzeugt wird, wie vorstehend beschrieben, kann die Bestimmung, ob Strom in einer konzentrierten Art und Weise durch eine einzelne Phase des Dreiphasenwechselstrommotors floss oder nicht, korrekt getroffen werden gemäß der Temperatur einer jeden Phase und der Drehgeschwindigkeit des Mehrphasenwechselstrommotors.According to the alternative motor control apparatus of the invention, the alarm signal for stopping the driving of the polyphase AC motor is generated if the rotational speed of the polyphase AC motor is lower than the predetermined rotational speed and the temperature of at least one of the phases of the polyphase AC motor is higher than the first temperature, or if the rotational speed of the multiphase AC motor Polyphase AC motor is greater than or equal to the predetermined rotational speed and the average temperature of all phases of the polyphase AC motor is higher than the second temperature. Since the alarm signal for stopping the driving of the polyphase AC motor is generated based on the temperature of each phase and the rotational speed of the polyphase AC motor as described above, the determination of whether or not current flowed in a concentrated manner through a single phase of the three-phase AC motor can not be made. are correctly made according to the temperature of each phase and the rotational speed of the polyphase AC motor.
  • Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
  • Die vorstehend beschriebenen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele offensichtlicher, die nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen dargereicht sind. Es zeigen:The above-described and other objects, features and advantages of the invention will become more apparent from the description of the preferred embodiments given below with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 eine Blockdarstellung einer Motorsteuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a block diagram of a motor control device according to a first embodiment of the invention;
  • 2 eine Darstellung eines Abschnitts der Motorsteuervorrichtung gemäß 1 in einem größeren Detailreichtum; 2 an illustration of a portion of the engine control device according to 1 in greater detail;
  • 3 eine Darstellung, die ein thermisches Modell zeigt, das zur Temperaturberechnung verwendet wird; 3 a diagram showing a thermal model used for temperature calculation;
  • 4 ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Motorsteuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; 4 a flowchart showing the operation of the motor control device according to the first embodiment of the invention;
  • 5 eine Blockdarstellung einer Motorsteuervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 5 a block diagram of a motor control device according to a second embodiment of the invention;
  • 6 eine Darstellung, die einen Abschnitt der Motorsteuervorrichtung gemäß 5 in größerem Detailreichtum zeigt; 6 an illustration showing a portion of the motor control device according to 5 in greater detail shows;
  • 7 eine Darstellung zur Beschreibung der zeitlichen Länge, während derer der Stromwert von einer Phase eines Dreiphasenwechselstrommotors größer ist als der quadratische Mittelwert des entsprechenden Phasenstroms des Dreiphasenwechselstrommotors; und 7 Fig. 12 is a diagram for describing the time length during which the current value of one phase of a three-phase AC motor is larger than the root-mean-square value of the corresponding phase current of the three-phase AC motor; and
  • 8 ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Motorsteuervorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. 8th a flowchart showing the operation of the motor control device according to the second embodiment of the invention.
  • Ausführliche BeschreibungDetailed description
  • Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Motorsteuervorrichtung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Durch die Zeichnungen hindurch sind die gleichen Komponentenelemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.Embodiments of a motor control device according to the invention are described below with reference to the accompanying drawings. Throughout the drawings, the same component elements are designated by the same reference numerals.
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt 1 eine Blockdarstellung einer Motorsteuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zeigt 2 eine Darstellung, die einen Abschnitt der Motorsteuervorrichtung gemäß 1 mit größerem Detailreichtum zeigt. In 1 umfasst die Motorsteuervorrichtung 1 eine Stromerfassungseinheit 2, eine erste Temperaturberechnungseinheit 3, eine zweite Temperaturberechnungseinheit 4, eine erste Temperaturbestimmungseinheit 5, eine zweite Temperaturbestimmungseinheit 6 und eine Alarmsignalerzeugungseinheit 7.Referring to the drawings 1 a block diagram of a motor control device according to a first embodiment of the invention, and shows 2 an illustration showing a portion of the motor control device according to 1 with greater detail shows. In 1 includes the Motor controller 1 a current detection unit 2 , a first temperature calculation unit 3 , a second temperature calculation unit 4 , a first temperature determination unit 5 , a second temperature determination unit 6 and an alarm signal generation unit 7 ,
  • Die Stromerfassungseinheit 2 umfasst A/D-Wandler 2U, 2V und 2W zur Erfassung jeweils des U-Phasenstromwerts, des V-Phasenstromwerts und des W-Phasenstromwerts eines Dreiphasenwechselstrommotors 8, der ein Beispiel eines Mehrphasenmotors ist. Der A/D-Wandler 2U wandelt einen Wechselstrom IU(t), der durch eine Schalteinrichtung (in diesem Fall einen NPN-Transistor) 10U-1, der in einem Inverter 10 umfasst ist, der parallel zu einer Gleichstromquelle 9 geschaltet ist, und durch eine Windung 8U fließt, die in dem Dreiphasenwechselstrommotor 8 umfasst ist, in einen Gleichstromwert |U(t)| um. In ähnlicher Weise wandelt der A/D-Wandler 2V einen. Wechselstrom IV(t), der durch eine Schalteinrichtung 10V-1, die in dem Inverter umfasst ist, und durch eine Windung 8V fließt, die in dem Dreiphasenwechselstrommotor 8 umfasst ist, in einen Gleichstromwert |IV(t)| um. In ähnlicher Weise wandelt der A/D-Wandler 2W einen Wechselstrom IW(t), der durch eine Schalteinrichtung 10W-1, die in dem Inverter 10 umfasst ist, und durch eine Windung 8W fließt, die in dem Dreiphasenwechselstrommotor 8 umfasst ist, in einen Gleichstromwert |Iw(t)| um. Die Gleichstromquelle 9 umfasst einen A/D-Wandler zum Umwandeln von Wechselstrom in Gleichstrom und eine Kapazität, die zu diesem parallel geschaltet ist (wobei beide nicht gezeigt sind).The current detection unit 2 includes A / D converter 2U . 2V and 2W for detecting each of the U-phase current value, the V-phase current value and the W-phase current value of a three-phase AC motor 8th which is an example of a multi-phase motor. The A / D converter 2U converts an alternating current I U (t), which by a switching device (in this case an NPN transistor) 10U-1 that in an inverter 10 which is parallel to a DC source 9 is switched, and by a turn 8U flowing in the three-phase AC motor 8th is included in a DC value | U (t) | around. Similarly, the A / D converter converts 2V a. AC I V (t) passing through a switching device 10V-1 which is included in the inverter, and by one turn 8V flowing in the three-phase AC motor 8th is included in a DC value | I V (t) | around. Similarly, the A / D converter converts 2W an alternating current I W (t) passing through a switching device 10W-1 that in the inverter 10 is included, and by a turn 8W flowing in the three-phase AC motor 8th is included in a DC value | I w (t) | around. The DC source 9 includes an A / D converter for converting AC to DC and a capacitance connected in parallel therewith (both not shown).
  • Die erste Temperaturberechnungseinheit 3 umfasst eine U-Phasentemperaturberechnungseinheit 3U, eine V-Phasentemperaturberechnungseinheit 3V und eine W-Phasentemperaturberechnungseinheit 3W. Die U-Phasentemperaturberechnungseinheit 3U berechnet eine U-Phasentemperatur θU(n) unter Verwendung des Gleichstromwerts |IU(t)| und eines ersten thermischen Modells, das die Beziehung zwischen dem Strom und der Temperatur definiert. In ähnlicher Weise berechnet die V-Phasentemperaturberechnungseinheit 3V eine V-Phasentemperatur θV(n) unter Verwendung des Gleichstromwerts |IV(t)| und des ersten thermischen Modells, das die Beziehung zwischen dem Strom und der Temperatur definiert. In ähnlicher Weise berechnet die W-Phasentemperaturberechnungseinheit 3W eine W-Phasentemperatur θW(n) unter Verwendung des Gleichstromwerts |IW(t)| und des ersten thermischen Modells, das die Beziehung zwischen dem Strom und der Temperatur definiert.The first temperature calculation unit 3 includes a U-phase temperature calculation unit 3U , a V-phase temperature calculation unit 3V and a W-phase temperature calculation unit 3W , The U-phase temperature calculation unit 3U calculates a U-phase temperature θ U (n) using the DC value | I U (t) | and a first thermal model that defines the relationship between the current and the temperature. Similarly, the V-phase temperature calculation unit calculates 3V a V-phase temperature θ V (n) using the DC value | I V (t) | and the first thermal model that defines the relationship between the current and the temperature. Similarly, the W phase temperature calculation unit calculates 3W a W-phase temperature θ W (n) using the DC value | I W (t) | and the first thermal model that defines the relationship between the current and the temperature.
  • Die zweite Temperaturberechnungseinheit 4 umfasst eine Berechnungseinheit 41 für ein quadratisches Mittel und eine Berechnungseinheit 42 für eine mittlere Temperatur. Die Berechnungseinheit 41 für das quadratische Mittel berechnet den quadratischen Mittelwert Iall der Gleichstromwerte |IU(t)|, |IV(t)| und |IW(t)|. Aus den Relationen Iu(t) = Iall·sinθ Iv(t) = Iall·sin(θ + 2π/3) Iw(t) = Iall·sin(θ – 2π/3) kann der quadratische Mittelwert Iall ermittelt werden durch Lösen der Gleichung Iall 2 = 2{Iu(t)2 + Iv(t)2 + Iw(t)2}/3 The second temperature calculation unit 4 includes a calculation unit 41 for a quadratic mean and a calculation unit 42 for a medium temperature. The calculation unit 41 for the root mean square calculates the root mean square I of all the DC values | I U (t) |, | I V (t) | and | I W (t) |. From the relations I u (t) = I all · sin θ I v (t) = I all · sin (θ + 2π / 3) I w (t) = I all · sin (θ - 2π / 3) the quadratic mean I all can be determined by solving the equation I all 2 = 2 {I u (t) 2 + I v (t) 2 + I w (t) 2 } / 3
  • Es ist ebenso möglich, den quadratischen Mittelwert Iall einfach aus der Gleichung zu erhalten Iall = Max{|Iu(n)|, |Iv(n)|, |Iw(n)|} It is also possible to obtain the root mean square I all simply from the equation I all = Max {| I u (n) |, | I v (n) |, | I w (n) |}
  • Die Berechnungseinheit 42 für die mittlere Temperatur berechnet die mittlere Temperatur θave(n), genommen über alle Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8, unter Verwendung des quadratischen Mittelwerts Iall und eines zweiten thermischen Modells, das die Beziehung zwischen dem Strom und der Temperatur definiert.The calculation unit 42 for the mean temperature, the mean temperature calculates θ ave (n) taken over all phases of the three-phase AC motor 8th , using the root mean square I all and a second thermal model defining the relationship between the current and the temperature.
  • 3 zeigt eine Darstellung, die ein thermisches Modell zeigt, das für die Temperaturberechnung verwendet wird. Das in 3 gezeigte thermische Modell ist ein thermisches Modell, das in einem Motorsystem für eine Zugspindel, einen Roboterarm usw. eines Maschinenwerkzeugs verwendet wird, das einen Servomotor verwendet, und kann als ein paralleles Modell einer Wärmequelle H, wie einem Servomotor, der durch einen Zuführstrom I angetrieben wird, einer Wärmekapazität C, die den Betrag an Wärme darstellt, der in einem Heizelement innerhalb des Motorsystems gespeichert werden kann, und eines Wärmeabstrahlwiderstands R ausgedrückt werden, der den Grad an Wärmeabstrahlung an die Umgebung darstellt. 3 Figure 11 is a diagram showing a thermal model used for the temperature calculation. This in 3 The thermal model shown is a thermal model used in a motor system for a drawing spindle, a robot arm, etc. of a machine tool using a servo motor, and may be driven as a parallel model of a heat source H such as a servo motor driven by a supply current I. , a heat capacity C representing the amount of heat that can be stored in a heating element within the engine system and a heat radiation resistance R representing the degree of heat radiation to the environment.
  • Eine Temperatur θ(t) in dem in 3 gezeigten thermischen Modell ist eine Funktion der Anlegezeit t des angelegten Stroms und kann durch eine thermische Simulationsdifferentialgleichung ausgedrückt werden wie C·dθ(t)/dt = –θ(t)/R + K·I(t)2 (1) A temperature θ (t) in the in 3 shown thermal model is a function of the application time t of the applied current and can be expressed by a thermal simulation differential equation as C · dθ (t) / dt = -θ (t) / R + K · I (t) 2 (1)
  • Hierbei stellt I(t) den Betrag vom Strom dar, der eine Funktion der Anlegezeit t ist. In Gleichung (1) stellt θ(t)/R den Betrag von Wärme dar, der an die Umgebung abgestrahlt wird, und stellt K eine Proportionalitätskonstante dar.Here, I (t) represents the amount of current that is a function of the application time t. In Equation (1), θ (t) / R represents the amount of heat radiated to the environment, and K represents a proportionality constant.
  • Durch Lösen der Differentialgleichung (1) für die Temperatur θ(t) wird θ(t) ausgedrückt als θ(t) = R·{1 – exp(–TS/CR)}·K·I(t)2 (2) By solving the differential equation (1) for the temperature θ (t), θ (t) is expressed as θ (t) = R * {1-exp (-TS / CR)} * K * I (t) 2 (2)
  • Hierbei stellt Ts die Abtastzeit dar. In einem diskreten System wird Gleichung (2) ausgedrückt als θ(n + 1) = K1·θ(n) + K2·I(t)2 (3) Here, Ts represents the sampling time. In a discrete system, equation (2) is expressed as θ (n + 1) = K1 · θ (n) + K2 · I (t) 2 (3)
  • Hierbei stellt n die Abtastreihenfolge dar, und stellen K1 und K2 Konstanten dar, die durch die thermischen Eigenschaften des Motors und der Motoransteuerschaltung bestimmt sind, und ausgedrückt werden als K1 = exp(–Ts/CR) K2 = R·K·{1 – exp(–Ts/CR)} Here, n represents the scanning order, and K1 and K2 represent constants determined by the thermal characteristics of the motor and the motor drive circuit, and are expressed as K1 = exp (-Ts / CR) K2 = R * K * {1-exp (-Ts / CR)}
  • Für die U-Phasentemperatur θU(n), wenn die durch die Windung 8U und die Schalteinrichtung 10U-1 jeweils bestimmten Konstanten als K1U und K2U als Gleichung (3) bezeichnet werden, ergibt sich die folgende Beziehung: θu(n + 1) = K1u·θu(n) + K2u·Iu(t)2 For the U-phase temperature θ U (n) when passing through the winding 8U and the switching device 10U-1 given constants as K1 U and K2 U as Equation (3), the following relationship results: θ u (n + 1) = K1 · u θ u (n) + K2 · u I u (t) 2
  • Durch Lösen dieser Gleichung kann die U-Phasentemperatur θU(n) bestimmt werden.By solving this equation, the U-phase temperature θ U (n) can be determined.
  • In ähnlicher Weise, für die V-Phasentemperatur θv(n), wenn die durch die Windung 8V und die Schalteinrichtung 10V-1 jeweils bestimmten Kostanten als K1v und K2v aus Gleichung (3) bezeichnet werden, ergibt sich die folgende Beziehung: θv(n + 1) = K1v·θv(n) + K2v·Iv(t)2 Similarly, for the V-phase temperature θ v (n) when passing through the winding 8V and the switching device 10V-1 If certain constants are designated as K1 v and K2 v from equation (3), the following relationship results: θ v (n + 1) = K 1 v · θ v (n) + K 2 v · I v (t) 2
  • Durch Lösen dieser Gleichung kann die V-Phasentemperatur θv(n) bestimmt werden.By solving this equation, the V-phase temperature θ v (n) can be determined.
  • In ähnlicher Weise, für die W-Phasentemperatur θw(n), wenn die durch die Windung 8V und die Schalteinrichtung 10W-1 jeweils bestimmten Konstanten als K1W und K2W aus Gleichung (3) bezeichnet werden, ergibt sich die folgende Beziehung: θw(n + 1) = K1w·θw(n) + K2w·Iw(t)2 Similarly, for the W-phase temperature θ w (n) when passing through the winding 8V and the switching device 10W-1 each particular constant as K1 W and K2 W from equation (3), the following relationship results: θ w (n + 1) = K1 · w θ w (n) + K2 · w I w (t) 2
  • Durch Lösen dieser Gleichung kann die W-Phasentemperatur θW(n) bestimmt werden.By solving this equation, the W-phase temperature θ W (n) can be determined.
  • Demgegenüber, für die mittlere Temperatur θave(n) aller Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8, wenn die durch die Windungen 8U, 8V, und 8W und die Schalteinrichtungen 10U-1, 10V-1, 10W-1 jeweils bestimmten Konstanten als K1ave und K2ave aus Gleichung (3) bezeichnet werden, ergibt sich die folgende Beziehung: θave(n + 1) = K1ave·θave(n) + K2ave·Iall(t)2 In contrast, for the average temperature θ ave (n) of all phases of the three-phase AC motor 8th when through the turns 8U . 8V , and 8W and the switching devices 10U-1 . 10V-1 . 10W-1 In each case, given constants as K1 ave and K2 ave from equation (3), the following relationship results: θ ave (n + 1) = K1 ave · θ ave (n) + K2 ave · I all (t) 2
  • Durch Lösen dieser Gleichung kann die mittlere Temperatur θave(n), genommen über alle Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8, bestimmt werden.By solving this equation, the mean temperature θ ave (n) taken over all phases of the three-phase AC motor 8th to be determined.
  • Ein Überlastüberwachen in einer thermischen Simulation kann durch Prüfen durchgeführt werden, ob die Temperatur einen Alarmpegel überschreitet oder nicht, gemäß dem Betrag des Stroms I(t) und der Länge der Anlegezeit t. In jeder der ersten und zweiten Temperaturbestimmungseinheiten 5 und 6 wird die Bestimmung, ob die Temperatur einen Alarmpegel überschritt oder nicht, unter Verwendung eines Komparators getroffen, wie nachstehend beschrieben werden wird. Overload monitoring in a thermal simulation can be performed by checking whether the temperature exceeds an alarm level or not, according to the magnitude of the current I (t) and the length of the application time t. In each of the first and second temperature determination units 5 and 6 For example, the determination as to whether or not the temperature exceeded an alarm level is made using a comparator, as will be described below.
  • In dem Ausführungsbeispiel ist das erste thermische Modell von dem zweiten thermischen Modell verschieden. D. h. K1U = K1V = K1W und K2U = K2V = K2W, während K1ave ≠ K1u und K2ave·K2U. Somit wird es möglich, thermische Modelle zu wählen, die zum Berechnen jeweils jeder Phasentemperatur und der mittleren Temperatur aller Phasen geeignet sind.In the embodiment, the first thermal model is different from the second thermal model. Ie. K1 U = K1 V = K1 W and K2 U = K2 V = K2 W , while K1 ave ≠ K1 u and K2 ave · K2 U. Thus, it becomes possible to select thermal models suitable for calculating each phase temperature and the average temperature of all phases, respectively.
  • Die erste Temperaturbestimmungseinheit 5 umfasst Komparatoren 5U, 5V und 5W und ein ODER-Gatter 51. Der Komparator 5U vergleicht die U-Phasentemperatur θU (n) mit einer ersten Temperatur, was eine Referenz zur Bestimmung vorsieht, ob Strom in einer konzentrierten Art und Weise durch die U-Phase floss oder nicht, d. h. einen Alarmpegel A1. In ähnlicher Weise vergleicht der Komparator 5V die V-Phasentemperatur θv(n) mit der ersten Temperatur, was eine Referenz zur Bestimmung vorsieht, ob Strom in einer konzentrierten Art und Weise durch die V-Phase floss oder nicht, d. h. den Alarmpegel A1. In ähnlicher Weise vergleicht der Komparator 5W die W-Phasentemperatur θw(n) mit der ersten Temperatur, was eine Referenz zur Bestimmung vorsieht, ob Strom in einer konzentrierten Art und Weise durch die W-Phase floss oder nicht, d. h. den Alarmpegel A1. Die Vergleichsergebnisse von den jeweiligen Komparatoren 5U, 5V und 5W werden in das ODER-Gatter 50 eingegeben, das ein Impulssignal ausgibt, falls zumindest eine der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasentemperaturen höher ist als die erste Temperatur.The first temperature determination unit 5 includes comparators 5U . 5V and 5W and an OR gate 51 , The comparator 5U compares the U-phase temperature θ U (n) with a first temperature, which provides a reference for determining whether or not current flowed through the U-phase in a concentrated manner, ie, an alarm level A1. Similarly, the comparator compares 5V the V-phase temperature θv (n) at the first temperature, which provides a reference for determining whether or not current flowed through the V-phase in a concentrated manner, ie, the alarm level A1. Similarly, the comparator compares 5W the W-phase temperature θ w (n) at the first temperature, which provides a reference for determining whether or not current flowed through the W phase in a concentrated manner, ie, the alarm level A1. The comparison results of the respective comparators 5U . 5V and 5W be in the OR gate 50 which outputs a pulse signal if at least one of the U-phase, V-phase and W-phase temperatures is higher than the first temperature.
  • Die zweite Temperaturbestimmungseinheit 6 umfasst einen Komparator 61. Der Komparator 61 vergleicht die mittlere Temperatur θave(n) aller Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8 mit einer zweiten Temperatur, was eine Referenz zur Bestimmung vorsieht, ob sich der gesamte Dreiphasenwechselstrommotor 8 in einem Zustand übermäßiger Erwärmung befindet oder nicht, der durch den Strom verursacht wird, der gleichmäßig durch alle Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors A8 fließt, d. h. den Alarmpegel A2.The second temperature determination unit 6 includes a comparator 61 , The comparator 61 compares the average temperature θ ave (n) of all phases of the three-phase AC motor 8th at a second temperature, which provides a reference for determining whether the entire three-phase AC motor 8th or not in a state of excessive heating caused by the current flowing evenly through all the phases of the three-phase AC motor A8, that is, the alarm level A2.
  • In dem Ausführungsbeispiel wird der Alarmpegel A1 als verschieden von dem Alarmpegel A2 gewählt. Somit wird es möglich, korrekt zu bestimmen, ob sich der gesamte Dreiphasenwechselstrommotor 8 in einem Zustand übermäßiger Erwärmung befindet oder nicht, und ob Strom in einer konzentrierten Art und Weise durch eine einzelne Phase des Mehrphasenwechselstrommotors floss oder nicht.In the embodiment, the alarm level A1 is selected to be different from the alarm level A2. Thus, it becomes possible to correctly determine whether the entire three-phase AC motor 8th is in a state of excessive heating or not, and whether or not current flowed in a concentrated manner through a single phase of the polyphase AC motor.
  • Die Alarmsignalerzeugungseinheit 7 umfasst ein ODER-Gatter 71. Das Ergebnis der logischen Operation aus dem ODER-Gatter 51 und das Ergebnis des Vergleichs aus dem Komparator 61 werden in das ODER-Gatter 71 eingegeben, das ein Impulssignal als ein Alarmsignal zum Anhalten des Ansteuerns des Dreiphasenwechselstrommotors 8 ausgibt, falls zumindest eine der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasentemperaturen höher ist als die erste Temperatur oder falls die mittlere Temperatur, genommen über alle Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8, höher ist als die zweite Temperatur. Das Alarmsignal wird einer Inverteransteuerschaltung 11 zugeführt.The alarm signal generation unit 7 includes an OR gate 71 , The result of the logical operation from the OR gate 51 and the result of the comparison from the comparator 61 be in the OR gate 71 inputting a pulse signal as an alarm signal for stopping the driving of the three-phase AC motor 8th if at least one of the U-phase, V-phase and W-phase temperatures is higher than the first temperature or if the average temperature is taken across all phases of the three-phase AC motor 8th , is higher than the second temperature. The alarm signal is an inverter drive circuit 11 fed.
  • In dem Ausführungsbeispiel bilden die erste Temperaturberechnungseinheit 3, die zweite Temperaturberechnungseinheit 4, die erste Temperaturbestimmungseinheit 5, die zweite Temperaturbestimmungseinheit 6 und die Alarmsignalerzeugungseinheit 7 einen Abschnitt eines (nicht gezeigten) CPUs. Die Inverteransteuerschaltung 11 steuert das Ansteuern des Inverters 10 gemäß einem in einem Speicherintervall, des CPUs gespeicherten Steuerprogramms. Zu diesem Zweck führt die Inverteransteuerschaltung 11 ein Steuersignal, wie ein PWM-Signal, dem Inverter 10 zu und steuert den Dreiphasenwechselstrommotor 8 durch Steuern des Ein/Aus-Betriebs der Schalteinrichtungen 10U-1, 10U-2, 10V-1, 10V-2, 10W-1 und 10W-2 an. In dem Ausführungsbeispiel, falls das Impulssignal von der Alarmsignalerzeugungseinheit 7 in die Inverteransteuerschaltung 11 eingegeben wird, schaltet die Inverteransteuerschaltung 11 alle Schaltelemente 10U-1, 10U-2, 10V-1, 10V-2, 10W-1 und 10W-2 aus und verursacht deshalb, dass der Betrieb des Dreiphasenwechselstrommotors 8 angehalten wird.In the embodiment form the first temperature calculation unit 3 , the second temperature calculation unit 4 , the first temperature determination unit 5 , the second temperature determination unit 6 and the alarm signal generation unit 7 a section of a CPU (not shown). The inverter drive circuit 11 controls the driving of the inverter 10 according to a control program stored in a storage interval of the CPU. For this purpose, the inverter drive circuit performs 11 a control signal, such as a PWM signal, to the inverter 10 and controls the three-phase AC motor 8th by controlling the on / off operation of the switching devices 10U-1 . 10U-2 . 10V-1 . 10V-2 . 10W-1 and 10W-2 at. In the embodiment, if the pulse signal from the alarm signal generating unit 7 to the inverter drive circuit 11 is input, the inverter drive circuit switches 11 all switching elements 10U-1 . 10U-2 . 10V-1 . 10V-2 . 10W-1 and 10W-2 and therefore causes the operation of the three-phase AC motor 8th is stopped.
  • 4 zeigt ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Motorsteuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Der in 4 gezeigte Prozessablauf wird durch die Komponentenelemente der Motorsteuervorrichtung 1 ausgeführt, die das in dem Speicher der CPU gespeicherte Steuerprogramm bei vorbestimmten Zeitintervallen während des Betriebs des Dreiphasenwechselstrommotors 18 ausführt. 4 FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the motor control apparatus according to the first embodiment of the invention. FIG. The in 4 shown process flow is through the component elements of the motor control device 1 executed, the stored in the memory of the CPU control program at predetermined time intervals during the operation of the three-phase AC motor 18 performs.
  • Zuerst erfasst in Schritt 1 die Stromerfassungseinheit 2 einen Stromwert für jede Phase des Dreiphasenwechselstrommotors 8. Als nächstes berechnet in Schritt S2 die erste Temperaturberechnungseinheit 3 eine Temperatur für jede Phase des Dreiphasenwechselstrommotors 8, und berechnet die zweite Temperaturberechnungseinheit 4 eine mittlere Temperatur genommen über alle Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8. Als nächstes bestimmt in Schritt S3 die erste Temperaturbestimmungseinheit 5, ob die Temperatur von zumindest einer der Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8 höher ist als die erste Temperatur, und bestimmt die zweite Temperaturberechnungseinheit 4, ob die mittlere Temperatur aller Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8 höher ist als die zweite Temperatur. First captured in step 1 the current detection unit 2 a current value for each phase of the three-phase AC motor 8th , Next, in step S2, the first temperature calculation unit calculates 3 a temperature for each phase of the three-phase AC motor 8th , and calculates the second temperature calculation unit 4 a mean temperature taken over all phases of the three-phase AC motor 8th , Next, in step S3, the first temperature determination unit determines 5 whether the temperature of at least one of the phases of the three-phase AC motor 8th is higher than the first temperature, and determines the second temperature calculation unit 4 whether the mean temperature of all phases of the three-phase AC motor 8th higher than the second temperature.
  • Ist die Temperatur von zumindest einer Phase des Dreiphasenwechselstrommotors 8 höher als die erste Temperatur, oder ist die mittlere Temperatur aller Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8 höher als die zweite Temperatur, dann erzeugt in Schritt S4 die Alarmerzeugungseinheit 7 das Alarmsignal zum Anhalten des Ansteuerns des Dreiphasenwechselstrommotors 8 und beendet die Routine. Ist demgegenüber die Temperatur keiner der Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8 höher als die erste Temperatur, und ist die mittlere Temperatur aller Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8 nicht höher als die zweite Temperatur, wird die Routine unmittelbar beendet.Is the temperature of at least one phase of the three-phase AC motor 8th higher than the first temperature, or is the mean temperature of all phases of the three-phase AC motor 8th higher than the second temperature, then generates the alarm generating unit in step S4 7 the alarm signal for stopping the driving of the three-phase AC motor 8th and ends the routine. In contrast, the temperature is none of the phases of the three-phase AC motor 8th higher than the first temperature, and is the average temperature of all phases of the three-phase AC motor 8th not higher than the second temperature, the routine is terminated immediately.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird das Alarmsignal zum Anhalten des Ansteuerns des Dreiphasenwechselstrommotors 8 erzeugt, falls die Temperatur von zumindest einer der Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8 höher ist als die erste Temperatur, oder falls die mittlere Temperatur aller Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8 höher ist als die zweite Temperatur. Da das Alarmsignal zum Anhalten des Ansteuerns des Dreiphasenwechselstrommotors 8 auf der Grundlage der Temperatur einer jeden Phase des Dreiphasenwechselstrommotors 8 erzeugt wird, wie vorstehend beschrieben, ist es möglich zu bestimmen, ob Strom auf eine konzentrierte Art und Weise durch eine einzelne Phase des Dreiphasenwechselstrommotors 8 floss oder nicht. Demgemäß kann der Dreiphasenwechselstrommotor 8 gegen eine Überlast nicht lediglich dann geschützt werden, wenn der Dreiphasenwechselstrommotor 8 bei einer hohen Geschwindigkeit läuft und sich der gesamte Dreiphasenwechselstrommotor 8 in einem Zustand übermäßiger Erwärmung befindet, die durch den Strom verursacht wird, der gleichmäßig durch alle Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8 fließt, sondern ebenso dann, wenn der Dreiphasenwechselstrommotor 8 stationär ist oder bei einer niedrigen Geschwindigkeit läuft und Strom auf eine konzentrierte Art und Weise durch eine einzelne Phase des Dreiphasenwechselstrommotors 8 fließt.According to the embodiment, the alarm signal for stopping the driving of the three-phase AC motor 8th generated, if the temperature of at least one of the phases of the three-phase AC motor 8th is higher than the first temperature, or if the average temperature of all phases of the three-phase AC motor 8th higher than the second temperature. Since the alarm signal for stopping the driving of the three-phase AC motor 8th based on the temperature of each phase of the three-phase AC motor 8th As described above, it is possible to determine whether current flows in a concentrated manner through a single phase of the three-phase AC motor 8th flowed or not. Accordingly, the three-phase AC motor 8th not only be protected against overload when the three-phase AC motor 8th running at a high speed and the entire three-phase AC motor 8th is in a state of excessive heating caused by the current flowing through all phases of the three-phase AC motor 8th but also when the three-phase AC motor 8th stationary or running at a low speed and current in a concentrated manner by a single phase of the three-phase AC motor 8th flows.
  • 5 zeigt eine Blockdarstellung einer Motorsteuervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und 6 zeigt eine Darstellung, die einen Abschnitt der Motorsteuervorrichtung gemäß 5 mit größerem Detailreichtum zeigt. In 5 umfasst die Motorsteuervorrichtung 21 eine Stromerfassungseinheit 2, eine erste Temperaturberechnungseinheit 3, eine zweite Temperaturberechnungseinheit 4, eine erste Temperaturbestimmungseinheit 5, eine zweite Temperaturbestimmungseinheit 6 und eine Alarmsignalerzeugungseinheit 22. Die Stromerfassungseinheit 2, die erste Temperaturberechnungseinheit 3, die zweite Temperaturberechnungseinheit 4, die erste Temperaturbestimmungseinheit 5 und die zweite Temperaturbestimmungseinheit 6 sind identisch im Aufbau mit der Stromerfassungseinheit 2, der ersten Temperaturberechnungseinheit 3, der zweiten Temperaturberechnungseinheit 4, der ersten Temperaturberechnungseinheit 4, der ersten Temperaturberechnungseinheit 5 und der zweiten Temperaturbestimmungseinheit 6, die die Motorsteuervorrichtung 1 des ersten, in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels bilden, und deshalb wird die Beschreibung dieser Komponentenelemente nicht wiederholt. 5 shows a block diagram of a motor control device according to a second embodiment of the invention, and 6 FIG. 12 is a diagram showing a portion of the motor control apparatus according to FIG 5 with greater detail shows. In 5 includes the engine control device 21 a current detection unit 2 , a first temperature calculation unit 3 , a second temperature calculation unit 4 , a first temperature determination unit 5 , a second temperature determination unit 6 and an alarm signal generation unit 22 , The current detection unit 2 , the first temperature calculation unit 3 , the second temperature calculation unit 4 , the first temperature determination unit 5 and the second temperature determination unit 6 are identical in construction with the current detection unit 2 , the first temperature calculation unit 3 , the second temperature calculation unit 4 , the first temperature calculation unit 4 , the first temperature calculation unit 5 and the second temperature determination unit 6 that the engine control device 1 of the first, in 1 and therefore the description of these component elements will not be repeated.
  • Die Alarmsignalerzeugungseinheit 22 umfasst einen Schalter 72, eine Drehgeschwindigkeitsberechnungseinheit 73, einen Komparator 74, einen Schalter 75, einen Schalter 76 und ein ODER-Gatter 77. Der Schalter 72 verbindet die Drehgeschwindigkeitsberechnungseinheit 73 entweder mit der Stromerfassungseinheit 2 oder einem Messgeber 23 gemäß einer Anweisung von einer (nicht gezeigten) externen Vorrichtung, wie einem Computer.The alarm signal generation unit 22 includes a switch 72 a rotation speed calculation unit 73 , a comparator 74 , a switch 75 , a switch 76 and an OR gate 77 , The desk 72 connects the rotation speed calculation unit 73 either with the current detection unit 2 or a transducer 23 according to an instruction from an external device (not shown) such as a computer.
  • Der Messgeber 23 ist in enger Nähe zu dem Dreiphasenwechselstrommotor 8 platziert, so dass falls der Messgeber 23 mit der Drehgeschwindigkeitsberechnungseinheit 73 verbunden ist, der Messgeber 23 Impulse proportional zu dem Winkel der Achsdrehung des Dreiphasenwechselstrommotors 8 der Drehgeschwindigkeitsberechnungseinheit 73 zuführen kann.The encoder 23 is in close proximity to the three-phase AC motor 8th placed so that if the encoder 23 with the rotation speed calculation unit 73 connected, the encoder 23 Pulses proportional to the angle of the axis rotation of the three-phase AC motor 8th the rotation speed calculation unit 73 can supply.
  • Ist die Drehgeschwindigkeitsberechnungseinheit 73 mit dem Messgeber 22 über den Schalter 72 verbunden, dann berechnet die Drehgeschwindigkeitsberechnungseinheit 73 die Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8 auf der Grundlage der von dem Messgeber 23 bereitgestellten Impulse. Ist demgegenüber die Drehgeschwindigkeitsberechnungseinheit 73 mit der Stromerfassungseinheit 2 über den Schalter 72 verbunden, dann gewinnt die Drehgeschwindigkeitsberechnungseinheit 73 die zeitliche Länge, während derer der Stromwert einer Phase des Dreiphasenwechselstrommotors 8 größer ist als der quadratische Mittelwert des entsprechenden Phasenstroms des Dreiphasenwechselstrommotors 8, und berechnet auf der Grundlage dieser zeitlichen Länge die Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8.Is the rotation speed calculation unit 73 with the encoder 22 over the switch 72 connected, then calculates the rotation speed calculation unit 73 the rotational speed of the three-phase AC motor 8th based on that of the encoder 23 provided impulses. On the other hand, is the rotation speed calculation unit 73 with the current detection unit 2 on the switch 72 connected, then wins the rotation speed calculation unit 73 the time length during which the current value of one phase of the three-phase AC motor 8th is greater than the root mean square of the corresponding phase current of the three-phase AC motor 8th , and calculates the rotational speed of the three-phase AC motor based on this time length 8th ,
  • Der Komparator 74 vergleicht die Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8 mit einer Schwellgeschwindigkeit V, die eine Referenz zur Bestimmung vorsieht, ob der Dreiphasenwechselstrommotor 8 bei hoher Geschwindigkeit läuft oder nicht. Die Schalter 75 und 76 werden jeder abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs aus dem Komparator 74 ein- oder ausgeschaltet. Im Einzelnen, solange die Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8 die Schwellgeschwindigkeit V nicht überschreitet, bleibt der Schalter 75 geschlossen, um den Ausgang des ODER-Gatters 51 mit einem Eingang des ODER-Gatters 77 zu verbinden; andernfalls wird er geöffnet, um den Ausgang des ODER-Gatters 51 von dem einen Eingang des ODER-Gatters 77 zu trennen. Demgegenüber, falls die Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8 die Schwellgeschwindigkeit V überschreitet, wird der Schalter 76 geschlossen, um den Ausgang des ODER-Gatters 51 mit dem anderen Eingang des ODER-Gatters 77 zu verbinden; andernfalls wird er geöffnet, um den Ausgang des ODER-Gatters 51 von dem anderen Eingang des ODER-Gatters 77 zu trennen.The comparator 74 compares the rotational speed of the three-phase AC motor 8th at a threshold speed V which provides a reference for determining whether the three-phase AC motor 8th running at high speed or not. The switches 75 and 76 each will depend on the result of the comparison from the comparator 74 on or off. In detail, as long as the rotational speed of the three-phase AC motor 8th the threshold speed V does not exceed, remains the switch 75 closed to the output of the OR gate 51 with an input of the OR gate 77 connect to; otherwise it will be opened to the output of the OR gate 51 from the one input of the OR gate 77 to separate. In contrast, if the rotational speed of the three-phase AC motor 8th the threshold speed V exceeds, the switch 76 closed to the output of the OR gate 51 with the other input of the OR gate 77 connect to; otherwise it will be opened to the output of the OR gate 51 from the other input of the OR gate 77 to separate.
  • 7 zeigt ein Diagramm zur Beschreibung der zeitlichen Länge, während derer der Stromwert von einer Phase des Dreiphasenwechselstrommotors 8 größer ist als der quadratische Mittelwert des entsprechenden Phasenstroms des Dreiphasenwechselstrommotors 8. In 7 ist der Wechselstromwert [A] entlang der Ordinatenachse aufgetragen, und ist die Phase [°] entlang der Abszissenachse aufgetragen; hierbei stellt eine gerade Linie ”a” den quadratischen Mittelwert von einem Phasenstrom des Dreiphasenwechselstrommotors 8 dar, stellt eine Kurve ”b” den Wechselstromsignalverlauf des einen Phasenstroms des Dreiphasenwechselstrommotors 8 dar, wenn der Motor bei geringer Geschwindigkeit läuft, stellt eine Kurve ”c” den Wechselstromsignalverlauf des einen Phasenstroms des Dreiphasenwechselstrommotors 8 dar, wenn der Motor bei hoher Geschwindigkeit läuft, und stellt Tover die zeitliche Länge dar, während derer der Stromwert der einen Phase des Dreiphasenwechselstrommotors 8 größer ist als der quadratische Mittelwert des entsprechenden Phasenstroms des Dreiphasenwechselstrommotors 8, wenn der Motor bei niedriger Geschwindigkeit läuft. 7 shows a diagram for describing the time length during which the current value of one phase of the three-phase AC motor 8th is greater than the root mean square of the corresponding phase current of the three-phase AC motor 8th , In 7 the alternating current value [A] is plotted along the ordinate axis, and the phase [°] is plotted along the abscissa axis; Here, a straight line "a" represents the root-mean-square value of a phase current of the three-phase AC motor 8th 1, a curve "b" represents the AC waveform of one phase current of the three-phase AC motor 8th When the engine is running at low speed, a curve "c" represents the AC waveform of the one phase current of the three-phase AC motor 8th when the engine is running at high speed, and T over represents the time length during which the current value of the one phase of the three-phase AC motor 8th is greater than the root mean square of the corresponding phase current of the three-phase AC motor 8th when the engine is running at low speed.
  • Steigt die Temperatur an, wenn der Stromwert I(t) als KI(t)2 angenommen wird, dann kann der Temperaturanstieg ΔT pro Zyklus des Wechselstromsignalverlaufs gewonnen werden als
    Figure 00150001
    If the temperature rises when the current value I (t) is taken as KI (t) 2 , then the temperature rise ΔT per cycle of the AC waveform can be obtained as
    Figure 00150001
  • Ein Stromwert, der den gleichen Betrag an Temperaturanstieg unter der Bedingung erzeugt, dass der Stromwert konstant ist, wird als der quadratische Mittelwert (I2π/2π)1/2 = I/21/2 gewonnen.A current value that produces the same amount of temperature rise under the condition that the current value is constant is obtained as the root mean square (I 2 π / 2π) 1/2 = I / 2 1/2 .
  • Wie aus 7 ersichtlich, wenn sich die Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8 verringert und die zeitliche Länge Tover hinreichend länger als die thermische Zeitkonstante Tcoil der entsprechendnen Windung ist, dann erhöht sich der Erwärmungsbetrag in der entsprechenden Phase des Dreiphasenwechselstrommotors 8 und es wird zumindest eine der U-Phasentemperatur θu(n), der V-Phasentemperatur θv(n) oder der W-Phasentemperatur θw(n), d. h. die Temperatur der entprechenden der Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8, höher als die mittlere Temperatur θave(n), genommen über alle Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8.How out 7 seen when the rotational speed of the three-phase AC motor 8th is decreased and the time length T over is sufficiently longer than the thermal winding time constant T coil of the corresponding winding, then the amount of heating increases in the corresponding phase of the three-phase alternating current motor 8th and at least one of the U-phase temperature θ u (n), the V-phase temperature θ v (n), or the W-phase temperature θ w (n), that is, the temperature of the corresponding phase of the three-phase AC motor 8th , higher than the mean temperature θ ave (n), taken over all phases of the three-phase AC motor 8th ,
  • Ist der Dreiphasenwechselstrommotor 8 stationär oder läuft er bei niedriger Geschwindigkeit, da die U-Phasentemperatur θu(n), die V-Phasentemperatur θv(n) und die W-Phasentemperatur θw(n) gemäß der Phase des Wechselstroms in hohem Maße variieren, muss ein Überlastschutz für jede Phase des Dreiphasenwechselstrommotors 8 durchgeführt werden. Deshalb wird die Entscheidung, ob der Überlastschutz des Dreiphasenwechselstrommotors 8 durchzuführen ist oder nicht, wenn er stationär ist oder bei einer niedrigen Geschwindigkeit läuft, korrekt getroffen werden, falls die Entscheidung auf der Grundlage der U-Phasentemperatur θu(n), der V-Phasentemperatur θv(n) und der W-Phasentemperatur θw(n) getroffen wird, die aus den jeweiligen Phasenstromwerten Iu(t)2, Iv(t)2 und Iw(t)2 berechnet werden, anstelle auf der Grundlage der mittleren Temperatur θave(n) aller Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8, die aus dem mittleren Stromwert Iall 2 aller Phasen des Dreiphasenwechsemotors 8 berechnet wird.Is the three-phase AC motor 8th stationary or running at low speed, since the U-phase temperature θ u (n), the V-phase temperature θ v (n) and the W-phase temperature θ w (n) vary greatly according to the phase of the alternating current must be Overload protection for each phase of the three-phase AC motor 8th be performed. Therefore, the decision is made whether the overload protection of the three-phase AC motor 8th or not, when it is stationary or running at a low speed, to be made correctly if the decision is based on the U-phase temperature θ u (n), the V-phase temperature θ v (n), and the W-phase temperature θ w (n) calculated from the respective phase current values I u (t) 2 , I v (t) 2 and I w (t) 2 , instead of based on the mean temperature θ ave (n) of all phases of the three-phase AC motor 8th , which consists of the mean current value I all 2 of all phases of the three-phase changeover motor 8th is calculated.
  • Läuft der Dreiphasenwechselstrommotor 8 bei einer hohen Geschwindigkeit, dann variiert jedoch in einem digitalen System das Abtastintervall in großem Maße, und Fehler aufgrund der Abtastung können die Folge sein. Läuft der Dreiphasenwechselstrommotor 8 bei einer hohen Geschwindigkeit, dann ist des Weiteren der Erwärmungsbetrag im Wesentlichen der Gleiche für jede Phase des Dreiphasenwechselstrommotors 8. Demgemäß kann die Entscheidung, ob der Überlastschutz des Dreiphasenwechselstrommotors 8 durchzuführen ist oder nicht, wenn er bei einer hohen Geschwindigkeit läuft, korrekt getroffen werden, falls die Entscheidung auf der Grundlage der mittleren Temperatur θave(n) aller Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8 getroffen wird anstelle der Grundlage der U-Phasentemperatur θu(n), der V-Phasentemperatur θv(n) und der W-Phasentemperatur θw(n).Run the three-phase AC motor 8th at a high speed, however, in a digital system, the sampling interval greatly varies, and errors due to the sampling may be the cause To be a follower. Run the three-phase AC motor 8th Further, at a high speed, the heating amount is substantially the same for each phase of the three-phase AC motor 8th , Accordingly, the decision as to whether the overload protection of the three-phase AC motor 8th or not, when running at a high speed, to be taken correctly if the decision is based on the average temperature θ ave (n) of all phases of the three-phase AC motor 8th is taken instead of the basis of the U-phase temperature θ u (n), the V-phase temperature θ v (n) and the W-phase temperature θ w (n).
  • Ist der Dreiphasenwechselstrommotor 8 stationär oder läuft er bei einer niedrigen Geschwindigkeit, ist es deshalb wünschenswert, dass die Entscheidung, ob das Alarmsignal zu erzeugen ist oder nicht, auf dem Ergebnis der Bestimmung basiert, die durch die erste Temperaturbestimmungseinheit getroffen wird; läuft der Dreiphasenwechselstrommotor 8 demgegenüber bei einer hohen Geschwindigkeit, ist es wünschenswert, dass die Entscheidung, ob das Alarmsignal erzeugt wird oder nicht, auf der Grundlage des Ergebnisses der Bestimmung getroffen wird, die durch die zweite Temperaturbestimmungseinheit 6 getroffen wird.Is the three-phase AC motor 8th stationary or running at a low speed, it is therefore desirable that the decision as to whether or not to generate the alarm signal is based on the result of the determination made by the first temperature determination unit; runs the three-phase AC motor 8th On the other hand, at a high speed, it is desirable that the decision as to whether the alarm signal is generated or not be made based on the result of the determination made by the second temperature determination unit 6 is taken.
  • Da die Zeit, die es für den Dreiphasenwechselstrommotor 8 dauert, sich um eine Umdrehung zu drehen, gleich 4·Tover·(Anzahl der Pole) (Sekunden) ist, ist die Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8 als 60/4·Tover·(Anzahl der Pole) = 15/Tover·(Anzahl der Pole)(/Minute) gegeben. Die Schwellgeschwindigkeit V basiert auf der Geschwindigkeit, bei der gilt: Tover = Tcoil, und wird bestimmt durch Multiplizieren der Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8 mit einem Koeffizienten Kv, der größer als 0 und kleliner als 1 ist, d. h. V = 15Kv/Tover·(Anzahl der Pole)(/Minute). Because the time it takes for the three-phase AC motor 8th lasts to rotate one revolution equal to 4 · T over · (number of poles) (seconds) is the rotational speed of the three-phase AC motor 8th as 60/4 · T over · (number of poles) = 15 / T over · (number of poles) (/ minute). The threshold speed V is based on the speed at which: T over = T coil , and is determined by multiplying the rotational speed of the three-phase AC motor 8th with a coefficient Kv that is greater than 0 and kleliner than 1, ie V = 15Kv / T over · (number of poles) (/ minute).
  • In diesem Fall ist die zeitliche Länge Tover gleich Tcoil/Kv. Da somit die zeitliche Länge Tover der thermischen Zeitkonstante Tcoil geteilt durch den Koeffizienten Kv, der größer als 0 und kleiner als 1 ist, gleichgesetzt wird, kann dem Überlastschutzpegel eine Zugabe bereitgestellt werden.In this case, the time length T over is equal to T coil / Kv. Thus, since the time length T over is equal to the thermal time constant T coil divided by the coefficient Kv greater than 0 and less than 1, an addition may be provided to the overload protection level.
  • 8 zeigt ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Motorsteuervorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Der in 8 gezeigte Prozessablauf wird durch die Komponentenelemente der Motorsteuervorrichtung 21 durchgeführt, die das in dem Speicher der CPU gespeicherte Steuerprogramm bei vorbestimmten Zeitintervallen während des Betriebs des Dreiphasenwechselstrommotors 8 ausführen. 8th FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the motor control apparatus according to the second embodiment of the invention. FIG. The in 8th shown process flow is through the component elements of the motor control device 21 performed the stored in the memory of the CPU control program at predetermined time intervals during the operation of the three-phase AC motor 8th To run.
  • Gemäß der gezeigten Routine berechnet in Schritt S11, der Schritt S1 nachfolgt, die Alarmsignalerzeugungseinheit 22 die Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8, berechnet die erste Temperaturberechnungseinheit 3 die Temperatur jeder Phase des Dreiphasenwechselstrommotors 8, und berechnet die zweite Temperaturberechnungseinheit 4 die mittlere Temperatur genommen über alle Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8. Als nächstes bestimmt in Schritt S12 die Alarmsignalerzeugungseinheit 22, ob die Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8 langsamer ist als eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit oder nicht.According to the shown routine, in step S11, step S1 succeeds, the alarm signal generating unit calculates 22 the rotational speed of the three-phase AC motor 8th calculates the first temperature calculation unit 3 the temperature of each phase of the three-phase AC motor 8th , and calculates the second temperature calculation unit 4 the mean temperature taken over all phases of the three-phase AC motor 8th , Next, in step S12, the alarm signal generation unit determines 22 whether the rotational speed of the three-phase AC motor 8th slower than a predetermined rotational speed or not.
  • Ist die Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8 langsamer als die vorbestimmte Drehgeschwindigkeit, dann bestimmt in Schritt S13 die erste Temperaturbestimmungseinheit 5, ob die Temperatur zumindest einer der Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8 höher ist als die erste Temperatur oder nicht. Ist die Temperatur von zumindest einer der Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8 höher als die erste Temperatur, dann geht der Prozess zu Schritt S4 über. Ist die Temperatur keiner der Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8 höher als die erste Temperatur, dann wird die Routine unmittelbar beendet.Is the rotational speed of the three-phase AC motor 8th slower than the predetermined rotational speed, then in step S13, the first temperature determination unit determines 5 whether the temperature of at least one of the phases of the three-phase AC motor 8th is higher than the first temperature or not. Is the temperature of at least one of the phases of the three-phase AC motor 8th higher than the first temperature, then the process proceeds to step S4. The temperature is none of the phases of the three-phase AC motor 8th higher than the first temperature, then the routine immediately ends.
  • Überschreitet demgegenüber die Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8 die vorbestimmte Drehgeschwindigkeit, dann bestimmt in Schritt 14 die zweite Temperaturbestimmungseinheit 6, ob die mittlere Temperatur, genommen über alle Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8, höher als die zweite Temperatur ist oder nicht. Ist die mittlere Temperatur, genommen über alle Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8, höher als die zweite Temperatur, dann geht der Prozess zu Schritt S4 über. Ist die mittlere Temperatur, genommen über alle Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8, nicht höher als die zweite Temperatur, dann wird die Routine unmittelbar beendet.In contrast, exceeds the rotational speed of the three-phase AC motor 8th the predetermined rotational speed, then determined in step 14 the second temperature determination unit 6 Whether the mean temperature, taken over all phases of the three-phase AC motor 8th , higher than the second temperature is or not. Is the mean temperature, taken over all phases of the three-phase AC motor 8th , higher than the second temperature, then the process proceeds to step S4. Is the mean temperature, taken over all phases of the three-phase AC motor 8th , not higher than the second temperature, then the routine is terminated immediately.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird das Alarmsignal zum Anhalten des Ansteuerns des Dreiphasenwechselstrommotors 8 erzeugt, falls die Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8 langsamer ist als die vorbestimmte Drehgeschwindigkeit und die Temperatur von zumindest einer der Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8 höher ist als die erste Temperatur, oder falls die Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8 größer oder gleich der vorbestimmten Drehgeschwindigkeit ist und die mittlere Temperatur, genommen über alle Phasen des Dreiphasenwechselstrommotors 8, höher ist als die zweite Temperatur. Da das Alarmsignal zum Anhalten des Ansteuerns des Dreiphasenwechselstrommotors 8 auf der Grundlage der Temperatur jeder Phase und der Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8 erzeugt wird, wie vorstehend beschrieben, kann die Bestimmung, ob Strom in einer konzentrierten Art und Weise durch eine einzelne Phase des Dreiphasenwechselstrommotors floss oder nicht, gemäß der Temperatur jeder Phase und der Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8 korrekt getroffen werden. Durch Auswählen der geeigneten Temperaturinformationen gemäß der Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8 auf diese Art und Weise kann der Überlastschutz des Dreiphasenwechselstrommotors 8 nicht lediglich dann geeignet durchgeführt werden, wenn er bei einer hohen Geschwindigkeit läuft, sondern ebenso dann, wenn er stationär ist oder bei einer niedrigen Geschwindigkeit läuft.According to the embodiment, the alarm signal for stopping the driving of the three-phase AC motor 8th generates, if the rotational speed of the three-phase AC motor 8th is slower than the predetermined rotational speed and the temperature of at least one of the phases of Three-phase AC motor 8th is higher than the first temperature, or if the rotational speed of the three-phase AC motor 8th is greater than or equal to the predetermined rotational speed and the average temperature taken over all phases of the three-phase AC motor 8th , is higher than the second temperature. Since the alarm signal for stopping the driving of the three-phase AC motor 8th based on the temperature of each phase and the rotational speed of the three-phase AC motor 8th As described above, the determination as to whether or not current flowed in a concentrated manner through a single phase of the three-phase AC motor may be made according to the temperature of each phase and the rotational speed of the three-phase AC motor 8th be taken correctly. By selecting the appropriate temperature information according to the rotational speed of the three-phase AC motor 8th In this way, the overload protection of the three-phase AC motor 8th not only be performed properly when running at a high speed, but also when it is stationary or running at a low speed.
  • Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele eingeschränkt, und deshalb können verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden. Während zum Beispiel die ersten und zweiten Ausführungsbeispiele vorstehend unter Bezugnahme auf den Dreiphasenwechselstrommotor 8 als ein Beispiel des anzusteuernden Motors beschrieben wurden, kann die Erfindung ebenso angewendet werden, wenn ein Mehrphasenwechselstrommotor angesteuert wird, der von einem Dreiphasenwechselstrommotors verschieden ist. Während des Weiteren die vorstehenden Ausführungsbeispiele für den Fall beschrieben wurden, in dem das erste thermische Modell von dem zweiten thermischen Modell verschieden ist und die erste Temperatur von der zweiten Temperatur verschieden ist, kann die Erfindung ebenso selbst dann angewendet werden, wenn das erste thermische Modell das gleiche wie das zweite thermische Modell ist oder wenn die erste Temperatur die gleiche wie die zweite Temperatur ist. Des Weiteren kann die Temperatur unter Verwendung eines thermischen Modells berechnet werden, das sich von dem in 3 gezeigten thermischen Modell unterscheidet.The invention is not limited to the specific embodiments described above, and therefore, various changes and modifications can be made. For example, while the first and second embodiments are described above with reference to the three-phase AC motor 8th As an example of the motor to be driven, the invention can be applied as well when driving a polyphase AC motor other than a three-phase AC motor. Further, while the above embodiments have been described for the case where the first thermal model is different from the second thermal model and the first temperature is different from the second temperature, the invention can be applied even if the first thermal model the same as the second thermal model or when the first temperature is the same as the second temperature. Furthermore, the temperature can be calculated using a thermal model different from the one in FIG 3 differs shown thermal model.
  • In dem zweiten Ausführungsbeispiel kann der Messgeber 23 ausgelassen werden, und kann die Erfindung selbst dann in Fällen angewendet werden, in denen die zeitliche Länge, während derer der Stromwert von einer Phase des Dreiphasenwechselstrommotors 8 größer ist als der quadratische Mittelwert des entsprechenden Phasenstroms des Dreiphasenwechselstrommotors 8, nicht berechnet wird, um die Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8 zu gewinnen. Des Weiteren, falls die Amplitude des Stromwerts des Dreiphasenwechselstrommotors 8 einen Stromgrenzwert definiert, falls die Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8 derart gesetzt wird, dass die zeitliche Länge, während derer der Stromwert von einer Phase des Dreiphasenwechselstrommotors 8 größer ist als ein Stromwert A, der durch Multiplizieren des Stromgrenzwerts mit einem gegebenen Koeffizienten berechnet wird, der nicht kleiner als 1/21/2 und kleiner als 1 ist, gleich oder länger einer vorbestimmten zeitlichen Länge ist, kann bestimmt werden, dass die Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8 langsamer als die vorbestimmte Drehgeschwindigkeit ist, und falls die Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8 derart gesetzt wird, dass die zeitliche Länge, während derer der Stromwert der einen Phase des Dreiphasenwechselstrommotors 8 größer ist als der Stromwert A, kleiner ist als die vorbestimmte zeitliche Länge, kann bestimmt werden, dass die Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8 nicht langsamer als die vorbestimmte Drehgeschwindigkeit ist. Des Weiteren, um zu bestimmen, ob der Dreiphasenwechselstrommotor 8 bei einer hohen Geschwindigkeit läuft oder nicht, muss die Drehgeschwindigkeit des Dreiphasenwechselstrommotors 8 nicht notwendigerweise gewonnen werden; z. B. kann bestimmt werden, ob der Dreiphasenwechselstrommotor 8 bei einer hohen Geschwindigkeit läuft oder nicht, durch Prüfen, ob die zeitliche Länge, während derer der Stromwert von einer Phase des Dreiphasenwechselstrommotors 8 größer ist als der quadratische Mittelwert des entsprechenden Phasenstroms des Dreiphasenwechselstrommotors 8, länger als eine vorbestimmte zeitliche Länge ist oder nicht.In the second embodiment, the encoder 23 can be omitted, and the invention can be applied even in cases where the time length during which the current value of one phase of the three-phase AC motor 8th is greater than the root mean square of the corresponding phase current of the three-phase AC motor 8th , is not calculated to the rotational speed of the three-phase AC motor 8th to win. Furthermore, if the amplitude of the current value of the three-phase AC motor 8th defines a current limit if the rotational speed of the three-phase AC motor 8th is set such that the time length during which the current value of one phase of the three-phase AC motor 8th is greater than a current value A calculated by multiplying the current limit value by a given coefficient not smaller than 1/2 1/2 and smaller than 1 equal to or longer than a predetermined time length, it can be determined that the Rotational speed of the three-phase AC motor 8th slower than the predetermined rotational speed, and if the rotational speed of the three-phase AC motor 8th is set such that the time length during which the current value of the one phase of the three-phase AC motor 8th is greater than the current value A, is smaller than the predetermined time length, it can be determined that the rotational speed of the three-phase AC motor 8th not slower than the predetermined rotational speed. Furthermore, to determine if the three-phase AC motor 8th running at a high speed or not, must be the rotational speed of the three-phase AC motor 8th not necessarily be won; z. B. can be determined whether the three-phase AC motor 8th running at a high speed or not, by checking whether the time length during which the current value of one phase of the three-phase AC motor 8th is greater than the root mean square of the corresponding phase current of the three-phase AC motor 8th , is longer than a predetermined time length or not.
  • Während die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf deren bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist für den Fachmann verständlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzbereich der beiliegenden Patentansprüche abzuweichen.While the invention has been described above with reference to the preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the appended claims.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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  • Zitierte PatentliteraturCited patent literature
    • JP 09-93795 [0003] JP 09-93795 [0003]
    • JP 2745166 B [0003] JP 2745166 B [0003]

Claims (6)

  1. Motorsteuervorrichtung (1) zur Bereitstellung eines Überlastschutzes, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuervorrichtung umfasst: eine Stromerfassungseinheit (2), die einen Stromwert (|Iu(t)|, |Iv(t)|, |Iw(t)|) für jede Phase eines Mehrphasenwechselstrommotors erfasst; eine erste Temperaturberechnungseinheit (3), die eine Temperatur (θu(n), θv(n), θw(n)) für jede Phase des Mehrphasenwechselstrommotors unter Verwendung des Stromwerts einer jeden Phase und eines ersten thermischen Modells berechnet, das eine Stromwert-über-Temperaturbeziehung definiert; eine zweite Temperaturberechnungseinheit (4), die einen quadratischen Mittelwert (Iall) von allen Phasenströmen des Mehrphasenwechselstrommotors berechnet, und eine mittlere Temperatur (θave(n)) von allen Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors unter Verwendung des quadratischen Mittelwerts und eines zweiten thermischen Modells berechnet, das eine Stromwert-über-Temperaturbeziehung definiert; eine erste Temperaturbestimmungseinheit (5), die bestimmt, ob die Temperatur von zumindest einer der Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als eine erste Temperatur oder nicht; eine zweite Temperaturbestimmungseinheit (6), die bestimmt, ob die mittlere Temperatur aller Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als eine zweite Temperatur oder nicht; und eine Alarmsignalerzeugungseinheit (7), die ein Alarmsignal zum Anhalten des Ansteuerns des Mehrphasenwechselstrommotors erzeugt, falls die Temperatur von zumindest einer der Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als die erste Temperatur oder falls die mittlere Temperatur aller Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als die zweite Temperatur.Motor control device ( 1 ) for providing an overload protection, characterized in that the motor control device comprises: a current detection unit ( 2 ) which detects a current value (| I u (t) |, | I v (t) |, | I w (t) |) for each phase of a polyphase AC motor; a first temperature calculation unit ( 3 ) which calculates a temperature (θ u (n), θ v (n), θ w (n)) for each phase of the polyphase AC motor using the current value of each phase and a first thermal model representing a current value over temperature relationship Are defined; a second temperature calculation unit ( 4 ) which calculates a root mean square (I all ) of all phase currents of the polyphase AC motor, and calculates a mean temperature (θ ave (n)) of all phases of the polyphase AC motor using the root mean square and a second thermal model having a current value over Temperature relationship defined; a first temperature determination unit ( 5 ) determining whether the temperature of at least one of the phases of the polyphase AC motor is higher than a first temperature or not; a second temperature determination unit ( 6 ) determining whether the average temperature of all phases of the polyphase AC motor is higher than a second temperature or not; and an alarm signal generating unit ( 7 ) which generates an alarm signal for stopping the driving of the polyphase AC motor if the temperature of at least one of the phases of the polyphase AC motor is higher than the first temperature or if the mean temperature of all phases of the polyphase AC motor is higher than the second temperature.
  2. Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das erste thermische Modell von dem zweiten thermischen Modell verschieden ist, und die erste Temperatur von der zweiten Temperatur verschieden ist.The motor control device according to claim 1, wherein the first thermal model is different from the second thermal model, and the first temperature is different from the second temperature.
  3. Motorsteuervorrichtung (1) zur Bereitstellung eines Überlastschutzes, umfassend: eine Stromerfassungseinheit (2), die einen Stromwert (|Iu(t)|, |Iv(t)|, |Iw(t)|) für jede Phase eines Mehrphasenwechselstrommotors erfasst; eine erste Temperaturberechnungseinheit (3), die eine Temperatur (θu(n), θv(n), θw(n)) für jede Phase des Mehrphasenwechselstrommotors unter Verwendung des Stromwerts von jeder Phase und eines ersten thermischen Modells berechnet, das eine Stromwert-über-Temperaturbeziehung definiert; eine zweite Temperaturberechnungseinheit (4), die einen quadratischen Mittelwert (Iall) aller Phasenströme des Mehrphasenwechselstrommotors berechnet, und eine mittlere Temperatur (θave(n)) von allen Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors unter Verwendung des quadratischen Mittelwerts und eines zweiten thermischen Modells berechnet, das eine Stromwert-über-Temperaturbeziehung definiert; eine erste Temperaturbestimmungseinheit (5), die bestimmt, ob die Temperatur von zumindest einer der Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als die erste Temperatur oder nicht; eine zweite Temperaturbestimmungseinheit (6), die bestimmt, ob die mittlere Temperatur aller Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als eine zweite Temperatur oder nicht; und eine Alarmerzeugungseinheit (22), die eine Situation erfasst, ob eine Drehgeschwindigkeit des Mehrphasenwechselstrommotors langsamer ist als eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit oder nicht, und die ein Alarmsignal zum Anhalten des Ansteuerns des Mehrphasenwechselstrommotors erzeugt, falls die Drehgeschwindigkeit des Mehrphasenwechselstrommotors langsamer ist als die vorbestimmte Drehgeschwindigkeit und die Temperatur von zumindest einer der Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als die erste Temperatur, oder falls die Drehgeschwindigkeit des Mehrphasenwechselstrommotors größer oder gleich der vorbestimmten Drehgeschwindigkeit ist und die mittlere Temperatur aller Phasen des Mehrphasenwechselstrommotors höher ist als die zweite Temperatur.Motor control device ( 1 ) for providing overload protection, comprising: a current detection unit ( 2 ) which detects a current value (| I u (t) |, | I v (t) |, | I w (t) |) for each phase of a polyphase AC motor; a first temperature calculation unit ( 3 ) which calculates a temperature (θ u (n), θ v (n), θ w (n)) for each phase of the polyphase AC motor using the current value of each phase and a first thermal model representing a current value over temperature relationship Are defined; a second temperature calculation unit ( 4 ), which calculates a root mean square (I all ) of all phase currents of the polyphase AC motor, and calculates a mean temperature (θ ave (n)) of all phases of the polyphase AC motor using the root mean square and a second thermal model which has a current value override. Defined temperature relationship; a first temperature determination unit ( 5 ) determining whether or not the temperature of at least one of the phases of the polyphase AC motor is higher than the first temperature; a second temperature determination unit ( 6 ) determining whether the average temperature of all phases of the polyphase AC motor is higher than a second temperature or not; and an alarm generation unit ( 22 ) detecting a situation in which a rotational speed of the polyphase AC motor is slower than a predetermined rotational speed or not, and which generates an alarm signal for stopping the driving of the polyphase AC motor if the rotational speed of the polyphase AC motor is slower than the predetermined rotational speed and the temperature of at least one the phase of the polyphase AC motor is higher than the first temperature, or if the rotational speed of the polyphase AC motor is greater than or equal to the predetermined rotational speed and the mean temperature of all phases of the polyphase AC motor is higher than the second temperature.
  4. Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei eine Amplitude des Stromwerts des Mehrphasenwechselstrommotors einen Stromgrenzwert definiert, falls die Drehgeschwindigkeit des Mehrphasenwechselstrommotors derart gesetzt wird, dass die zeitliche Länge, während derer der Stromwert von einer Phase des Mehrphasenwechselstrommotors größer ist als ein Stromwert, der bestimmt wird durch Multiplizieren des Stromgrenzwerts mit einem gegebenen Koeffizienten, der nicht kleiner als 1/21/2 und kleiner als 1 ist, gleich oder länger einer vorbestimmten zeitlichen Länge ist, die Alarmsignalerzeugungseinheit eine Situation erfasst, dass die Drehgeschwindigkeit des Mehrphasenwechselstrommotors langsamer ist als die vorbestimmte Drehgeschwindigkeit, und falls die Drehgeschwindigkeit des Mehrphasenwechselstrommotors derart gesetzt wird, dass die zeitliche Länge, während derer der Stromwert der einen Phase größer ist als der Stromwert, der bestimmt wird durch Multiplizieren des Stromgrenzwerts mit dem gegebenen Koeffizienten, kleiner ist als die vorbestimmte zeitliche Länge, die Alarmsignalerzeugungseinheit eine Situation erfasst, dass die Drehgeschwindigkeit des Mehrphasenwechselstrommotors nicht langsamer als die vorbestimmte Drehgeschwindigkeit ist.The motor control device according to claim 3, wherein an amplitude of the current value of the polyphase AC motor defines a current limit if the rotational speed of the polyphase AC motor is set such that the time length during which the current value of one phase of the polyphase AC motor is greater than a current value determined by multiplying the current limit value having a given coefficient not smaller than 1/2 1/2 and less than 1 is equal to or longer than a predetermined time length, the alarm signal generating unit detects a situation that the rotational speed of the polyphase AC motor is slower than the predetermined rotational speed; and if the rotational speed of the polyphase AC motor is set such that the time length during which the current value of the one phase is greater than the current value determined by multiplying the current limit value with the given coefficient smaller than the predetermined time length, the alarm signal generating unit detects a situation that the rotational speed of the polyphase AC motor is not slower than the predetermined rotational speed.
  5. Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die vorbestimmte zeitliche Länge gleich einem Wert gesetzt wird, der gewonnen wird durch Teilen einer thermischen Zeitkonstanten einer Windung, die der Phase des Mehrphasenwechselstrommotors entspricht, durch einen Koeffizienten, der größer als 0 und kleiner als 1 ist. The motor control device according to claim 4, wherein the predetermined time length is set equal to a value obtained by dividing a thermal time constant of a winding corresponding to the phase of the polyphase AC motor by a coefficient larger than 0 and smaller than 1.
  6. Motorsteuervorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei das erste thermische Modell von dem zweiten thermischen Modell verschieden ist, und die erste Temperatur von der zweiten Temperatur verschieden ist.The motor control device according to at least one of claims 3 to 7, wherein the first thermal model is different from the second thermal model, and the first temperature is different from the second temperature.
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