DE102013010082A1

DE102013010082A1 - Überwachungsgerät und Überwachungsverfahren eines Synchronmotors mit einer Schutzfunktion für einen Verstärker

Info

Publication number: DE102013010082A1
Application number: DE102013010082A
Authority: DE
Inventors: Naoto Sonoda; Yasusuke Iwashita
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2013-12-24
Anticipated expiration: 2033-06-15
Also published as: DE102013010082B4; CN103516264B; JP5369225B1; US8754601B2; JP2014007816A; CN103516264A; US20130342143A1

Abstract

Das Überwachungsgerät des Synchronmotors der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Aufnahmeeinheit für einen zulässigen Energiewert (4), die einen zulässigen Energiewert aufnimmt, den ein dynamischer Bremswiderstand aushalten kann, wobei der dynamische Bremswiderstand zum Kurzschließen eines Eingangsanschlusses des Synchronmotors im Zeitpunkt eines Betriebsausfalls dient; eine Trägheitsschätzeinrichtung (6), die die Trägheit eines angetriebenen Objekts auf der Grundlage eines Drehzahlwerts und eines elektrischen Stromwerts abschätzt, eine Berechnungseinheit für eine zulässige Höchstdrehzahl (5), die einen zulässigen Höchstwert des Drehzahlwerts des Synchronmotors aus der Trägheit und dem zulässigen Energiewert berechnet, und einen Drehzahlregler (2), der den Verstärker für den Betrieb des Synchronmotors auf einen Sollwert der Drehzahl regelt, bei der der Drehzahlregler (2) die zulässige Höchstdrehzahl von der Berechnungseinheit für eine zulässige Höchstdrehzahl (5) bezieht und den Sollwert der Drehzahl auf die zulässige Höchstdrehzahl oder einen geringeren Wert begrenzt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungsgerät und ein Überwachungsverfahren eines Synchronmotors und betrifft insbesondere, ein Überwachungsgerät und ein Überwachungsverfahren eines Synchronmotors mit einer Schutzfunktion für einen Verstärker.
Hintergrund der Erfindung
In einer durch einen Synchronmotor angetriebenen Vorrichtung – wie zum Beispiel einer Werkzeugmaschine – ist es erforderlich, dass die Antriebseinheit des Synchronmotors aus Sicherheitsgründen im Falle eines Betriebsausfalls bzw. oder eines Versagens sofort angehalten bzw. gestoppt wird. Im Falle eines Versagens – wie zum Beispiel einem Notanhalt oder einem Stromausfall – führt der Servoverstärker eine stromerzeugende Bremsung durch Kurzschließen des Eingangsanschlusses des Synchronmotors mit einem Widerstand für dynamisches Bremsen (nachfolgend ”DB” Widerstand) aus. Der DB ist als normaler Widerstand ausgebildet und wandelt die von dem elektrischen Motor aufgenommene elektrische Energie über den DB Stromkreis in Wärmeenergie aus. Folglich kann je nach den Betriebsbedingungen des Synchronmotors die Rotationsenergie des Synchronmotors die zulässige Energieleistung des DB Widerstands des Servoverstärkers übersteigen und somit zur Möglichkeit, dass der DB Widerstand durch Hitze zerstört wird, führen.
Wenn ein Synchronmotor mit eines DB Stromkreises plötzlich angehalten wird, muss unter der Annahme, dass die Rotationsenergie des Synchronmotors von dem DB Widerstand vollständig vernichtet wird, die folgende Gleichung (1) zum Schutz des DB Widerstandes erfüllt sein: Em > Ea (1) worin Em [J] die Rotationsenergie des Synchronmotors und Ea [J] die zulässige Energieleistung des DB Widerstands bezeichnen.
ferner ist Em durch die nachfolgende Gleichung gegeben: Em = 0,5 × J × ω² (2) worin J [kgm²] die Trägheit des Synchronmotors sowie die Trägheit des angetriebenen Objekts und ω die Drehzahl [rad/s] des Synchronmotors bezeichnen.
Bei einer mit einem Synchronmotor angetriebenen Vorrichtung – zum Beispiel einer Werkzeugmaschine –, insbesondere mit einem angetriebenen Objekt, zum Beispiel einem Drehtisch, auf dem unterschiedliche Werkstücke aufgespannt werden, ändert sich die Trägheit des angetriebenen Objekts in Abhängigkeit von den Werkstücken. Da die Rotationsenergie des Synchronmotors über die Trägheit des angetriebenen Objekts in Übereinstimmung mit Gleichung (1) bestimmt wird, ist es erforderlich, die Trägheit des angetriebenen Objekts genau abzuschätzen.
Folglich ist zum Abschätzen der Trägheit bereits ein Verfahren vorgeschlagen worden. Gemäß der japanischen Patentanmeldung A 2010-148178 können die Zeitkonstante von die Beschleunigung und Verzögerung sowie eine Zunahme der Geschwindigkeit unter Verwendung des geschätzten Ergebnisses der Trägheit optimiert werden. Es ist jedoch im Allgemeinen nicht leicht, die Trägheit eines angetriebenen Objekts genau abzuschätzen und folglich ist häufig schwierig zu beurteilen, ob die oben angegebene Gleichung (1) erfüllt ist oder nicht.
Es ist ebenfalls bereits ein Verfahren zum Schutze eines DB Stromkreises ohne Berechnung der Trägheit vorgeschlagen worden. Bei einem bekannten Verfahren, das in der offengelegten japanischen Patentanmeldung JP A 2002-369564 beschrieben ist, wird der DB Stromkreis durch Berechnung des Energieverbrauchs des DB Schaltkreises auf der Grundlage der Drehzahl des Synchronmotors zum Zeitpunkt, zu dem der Betrieb des DB Schaltkreises gestartet wird und der Zeit, die bis der Synchronmotor auf eine vorgegebene Drehzahl verzögert worden ist, verstrichen ist, geschützt.
Ein anderes alternatives Verfahren zum Schutze eines DB Stromkreises ohne Berechnung der Trägheit ist ebenfalls bekannt geworden. Das in der offengelegten japanischen Patentanmeldung JP A 2007-174729 beschriebene Verfahren schützt den DB Stromkreis durch berechnen des Energieverbrauchs des DB Stromkreises auf der Grundlage der Drehzahl des Synchronmotors, des DB Widerstands und der induzierten Spannungskonstante des Synchronmotors
Bei den in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen JP A 2002-369 564 und JP A 2007-174729 beschriebenen Verfahren, bei denen es nicht erforderlich ist, die Trägheit eines angetriebenen Objekts zu berechnen, wird der Energieverbrauch des DB Schaltkreises in aufeinanderfolgenden Probe-Perioden seit dem Start des Betriebs des DB Stromkreises berechnet. Dann wird der Betrieb des DB Stromkreises nur dann, wenn der Energieverbrauch des DB Schaltkreises einen zulässigen Wert überschreitet, beendet und geht der Motor in einen Freilaufzustand über, was zu einem Problem führt, wenn der Weg bis zum Verzögern und Anhalten lang wird oder die Zeit zum Verzögern und Anhalten lang ist.
In dem Bestreben, den DB Stromkreis eines Servoverstärkers mit einem DB Widerstand zu schützen, ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Überwachungsgerät für einen Synchronmotor zu schaffen, das die Trägheit eines angetriebenen Objekts, das mit dem Synchronmotor in Verbindung steht ist, abschätzt und die Drehzahl (maximaler Anzahl der Drehungen) des Synchronmotors unter Verwendung des Ergebnisses der Abschätzung begrenzt.
Zusammenfassung der Erfindung
Das Überwachungsgerät des Synchronmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst:
eine Aufnahmeeinheit für einen zulässigen Energiewert (4), die einen zulässigen Energiewert aufnimmt, den ein dynamischer Bremswiderstand vertragen bzw. aushalten kann, wobei der dynamische Bremswiderstand zum Kurzschließen eines Eingangsanschlusses des Synchronmotors im Zeitpunkt eines Betriebsausfalls dient, eine Trägheitsschätzeinrichtung, die die Trägheit eines angetriebenen Objekts auf der Grundlage eines Drehzahlwerts, der von dem Synchronmotor, während der Synchronmotor das angetriebene Objekt antreibt, zurückgegeben wird, und eines elektrischen Stromwerts, der von einen Verstärker rückgekoppelt wird und dem Synchronmotor aufgegeben wird, abschätzt, eine Berechnungseinheit für eine zulässige Höchstdrehzahl, die einen zulässigen Höchstwert des Drehzahlwerts des Synchronmotors aus der Trägheit und dem zulässigen Energiewert berechnet, und einen Drehzahlregler, der den Verstärker für den Betrieb des Synchronmotors auf einen Sollwert der Drehzahl regelt, bei der der Drehzahlregler die zulässige Höchstdrehzahl von der Berechnungseinheit für eine zulässige Höchstdrehzahl bezieht und den Sollwert der Drehzahl auf die zulässige Höchstdrehzahl oder einen geringeren Wert begrenzt.
Das Überwachungsgerät des Synchronmotors gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst vorzugsweise ferner eine Warneinrichtung, die den Drehzahlwert und die zulässige Höchstdrehzahl aufnimmt und ein Warnsignal abgibt, wenn die Drehzahl des Synchronmotors die zulässige Höchstdrehzahl überschreitet.
Das Überwachungsgerät des Synchronmotors gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst vorzugsweise ferner eine Abbremsstoppeinheit, die einen Abbremsbefehl an den Drehzahlregler (2) zum Abbremsen des Synchronmotors entsprechend dem Warnsignal der Warneinrichtung überträgt, wenn die Drehzahl des Synchronmotors die zulässige Höchstdrehzahl überschreitet.
Das Überwachungsverfahren eines Synchronmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Schritte: Aufnehmen eines zulässigen Energiewerts, den ein dynamischer Bremswiderstand verarbeiten kann, wobei der dynamische Bremswiderstand zum Kurzschließen eines Eingangsanschlusses des Synchronmotors zum Zeitpunkt eines Betriebsausfalls dient, Abschätzen der Trägheit eines angetriebenen Objekts auf der Grundlage eines Drehzahlwerts, der von dem Synchronmotor zurückgegeben wird, während der Synchronmotor das angetriebene Objekt antreibt, und eines elektrischen Stromwerts, der von einem Verstärker rückgekoppelt und dem Synchronmotor aufgegeben wird, Berechnen einer zulässigen Höchstdrehzahl des Synchronmotors aus der Trägheit und dem zulässigen Energiewert, Regeln des Verstärkers für den Betrieb des Synchronmotors auf eine vorgegebene Solldrehzahl (commanded speed), und Empfangenen des zulässigen Höchstdrehzahlwerts von der Berechnungseinheit für die zulässige Höchstdrehzahl und Begrenzen des Sollwerts der Drehzahl auf die zulässige Höchstdrehzahl oder einen geringeren Wert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Trägheit eines angetriebenen Objekts das sich verändert wenn Werkstücke gegeneinander ausgetauscht werden, abgeschätzt, der Höchstwert der Drehzahl des Synchronmotors unter Verwendung des Ergebnisses der Abschätzung bestimmt und dessen Drehzahl wird stets auf die Höchstdrehzahl selbst bei einem normalen Betrieb begrenzt, wodurch der DB Widerstand im Falle eines Betriebsausfalls oder Versagens geschützt werden kann.
Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockschaltbild, das einen Aufbau des Überwachungsgeräts des Synchronmotors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
2 ist ein Fließschaltbild, das einen Aufbau des Überwachungsgeräts des Synchronmotors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
3 ist ein Blockschaltbild, das einen Aufbau des Überwachungsgeräts des Synchronmotors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
4 ist ein Fließschaltbild, das das Überwachungsverfahren des Synchronmotors gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
5 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau des Überwachungsgeräts des Synchronmotors gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
6 ist ein Fließschaltbild, das das Überwachungsverfahren des Synchronmotors gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird im Folgenden das Überwachungsgerät und das Überwachungsverfahren des Synchronmotors mit einer Schutzfunktion für den Verstärker gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Man beachte jedoch, dass der technische Bereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die nachfolgenden Ausführungsformen begrenzt ist und die in den beigefügten Patentansprüchen angegebene Erfindung ebenso wie Äquivalente zu dieser abdeckt
Erste Ausführungsform
1 zeigt ein Blockschaltbild, das einen Aufbau des Überwachungsgeräts des Synchronmotors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Das Überwachungsgerät 11 des Synchronmotors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, auf die nachfolgend einfach als ”Überwachungsgerät” Bezug genommen wird, bewirkt, dass der Synchronmotor 41, der ein angetriebenes Objekt 50 antreibt, mit einer vorgegebenen Solldrehzahl (commanded speed) durch Regelung des Verstärkers 30 entsprechend einem Positionsbefehl von einem übergeordneten Regler 20 geregelt wird, wie zum Beispiel von einer computergestützten numerischen Steuerung (CNC) (computerized numerical control), betrieben wird.
Zunächst empfängt eine in dem Überwachungsgerät 11 vorgesehene Positionssteuereinheit 1 einen Positionsbefehl, der von einer Einheit 21 zur Befehlsberechnung übermittelt wird, die in dem übergeordneten Regler 20 vorgesehen ist. Die Positionssteuereinheit 1 überträgt einen Drehzahlregelbefehl an einen Drehzahlregler 2 entsprechend dem empfangenen Positionssteuerbefehl. Der Drehzahlregler 2 sendet einen Stromregelbefehl an einen Stromregler 3 entsprechend dem empfangenen Drehzahlregelbefehl. Der Stromregler 3 überträgt ein Steuersignal für die Spannung an einen Stromverstärkerregelkreis 31, der den Verstärker 30 zum Antrieb des Synchronmotors 41 konfiguriert. Der Synchronmotor 41 arbeitet bei einer vorgegebenen Solldrehzahl durch Energiezufuhr von der Stromverstärkerregelkreis 31 zum Antrieb des anzutreibenden Objekts 50.
Der Synchronmotor 41 ist mit einem Sensor 42 zum Messen der Drehzahl und Position (Drehstellung) des Synchronmotors 41 ausgestattet. Die von dem Sensor 42 ermittelten Daten für die Drehzahl und die Position werden an die Positionssteuereinheit 1, den Drehzahlregler 2 und die Trägheitsschätzeinrichtung 6 innerhalb des Überwachungsgeräts zurückgemeldet, wie dies an späterer Stelle beschrieben wird.
Der Verstärker 30 ist mit einem DB Stromkreis 32 zum Kurzschließen des Eingangsanschlusses des Synchronmotors 41 mit einem dynamischen Verzögerungs- bzw. Brems-(DB)Widerstand zum Zeitpunkt eines Betriebsausfalls ausgestattet. Der Verstärker 30 ist ferner mit einer nicht dargestellten Speichereinheit ausrüstet, die den zulässigen Energiewert, den der DB Widerstand vertragen kann, speichert. Während bei der ersten Ausführungsform die zulässig der zulässige Energiewert in einem in dem Verstärker 30 vorgesehenen Speicher gespeichert wird, kann, ohne dass das als Beschränkung aufzufassen ist, der Wert für die zulässige Energie unter Verwendung einer außerhalb des Überwachungsgeräts 11 vorgesehenen Eingabeeinheit voreingestellt werden.
Das Überwachungsgerät 11 des Synchronmotors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst: eine Aufnahmeeinheit für einen zulässigen Energiewert 4, die einen zulässigen Energiewert bis zu dem der zum Kurzschließen des Eingangsanschlusses des Synchronmotors 41 zum Zeitpunkt eines Betriebsausfalls bzw. Versagens einwandfrei arbeiten kann, aufnimmt, eine Trägheitsschätzeinrichtung 6, die die Trägheit eines angetriebenen Objekts auf der Grundlage eines Drehzahlwerts, der von dem Synchronmotor, während der Synchronmotor das angetriebene Objekt 50 antreibt, zurückgegeben wird, und eines elektrischen Stromwerts, der von einen Verstärker 30 zurück gegeben wird und dem Synchronmotor 41 aufgegeben wird, abschätzt, eine Berechnungseinheit für eine zulässige Höchstdrehzahl 5, die einen zulässigen Höchstwert des Drehzahlwerts des Synchronmotors 41 aus der Trägheit und dem zulässigen Energiewert berechnet, und einen Drehzahlregler 2, der den Verstärker 30 für den Betrieb des Synchronmotors 41 auf einen Sollwert der Drehzahl regelt, bei der der Drehzahlregler 2 die zulässige Höchstdrehzahl von der Berechnungseinheit für eine zulässige Höchstdrehzahl 5 bezieht und den Sollwert der Drehzahl auf die zulässige Höchstdrehzahl oder einen geringeren Wert begrenzt.
Als nächstes wird das Überwachungsverfahren des Synchronmotors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Das Überwachungsverfahren des Synchronmotors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst die folgenden Schritte: Aufnehmen eines zulässigen Energiewerts bzw. Leistungswerts, den der DB Widerstand, der zum Kurzschließen des Eingangsanschlusses des Synchronmotors 41 zum Zeitpunkt eines Betriebsausfalls bzw. Versagens verarbeiten kann, Abschätzen der Trägheit eines angetriebenen Objekts 50 auf der Grundlage eines Drehzahlwerts, der von dem Synchronmotor 41 rückgemeldet wird, während der Synchronmotor 41 das angetriebene Objekt 50 antreibt, und eines elektrischen Stromwerts, der von einem Verstärker 30 zurück gegeben und dem Synchronmotor 41 aufgegeben wird, Berechnen einer zulässigen Höchstdrehzahl des Synchronmotors 41 aus der Trägheit und dem zulässigen Energiewert, Regeln des Verstärkers 30 für den Betrieb des Synchronmotors 41 auf eine vorgegebene Solldrehzahl und Empfangenen des zulässigen Höchstwerts der Drehzahl von der Berechnungseinheit für die zulässige Höchstdrehzahl 5 und Begrenzen des Sollwerts der Drehzahl auf die zulässige Höchstdrehzahl oder einen geringeren Wert.
2 zeigt ein Fließschaltbild, das einen Betriebsablauf des Überwachungsverfahrens des Synchronmotors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
im Schritt S 102 bestimmt die Berechnungseinheit für eine zulässige Höchstdrehzahl 5 ob ein Werkstück in dem angetriebenen Objekt 50 ausgetauscht worden ist oder nicht. Das bedeutet, dass die Berechnungseinheit für eine zulässige Höchstdrehzahl 5 ermittelt, ob sich die Trägheit des angetriebenen Objekts 50 aufgrund des Austausches des Werkstücks verändert hat oder nicht. Es wird an späterer Stelle beschrieben, dass während die Berechnungseinheit für eine zulässige Höchstdrehzahl 5 die zulässige Höchstdrehzahl aus der Trägheit des angetriebenen Objekts 50 und den zulässigen Energiewert des DB Widerstandes berechnet, dass wenn sich die Trägheit nicht verändert hat, die Trägheit, die zuvor gegeben war, immer noch zur Berechnung der zulässigen Höchstdrehzahl verwendet werden kann. Es sei aber darauf hingewiesen, dass der Umstand, ob das angetriebene Objekt 50 ausgetauscht worden ist oder nicht, auch durch das Vorsehen eines Sensors nahe dem angetriebenen Objekt 50 ermittelt werden kann. Es kann jedoch – ohne hierauf beschränkt zu sein – eine Eingabeeinheit außerhalb des Überwachungsgeräts 11 für die Eingabe von Informationen an das Überwachungsgerät 11 darüber verwendet werden, dass das Werkstück ausgetauscht worden ist.
Wenn im Schritt S 102 ermittelt wurde, dass das Werkstück nicht ausgetauscht worden ist, werden die Schritte S 103 und S 104 übersprungen. Andererseits schätzt die Schätzeinrichtung für die Trägheit 6, wenn im Schritt S 102 festgestellt wurde, dass das Werkstück ausgetauscht worden ist, die Trägheit des angetriebenen Objekts auf der Grundlage des Drehzahlbefehls, der von dem Synchronmotor, während der Synchronmotor 41 das angetriebene Objekt 50 antreibt 41 zurück gegeben wurde und den Stromwert, der vom Verstärker 30 zurück gegeben wurde, und gibt den Schätzwert an den Synchronmotor 41 im Schritt S 103 ab.
Die Trägheit eines angetriebenen Objekts J [kgm²] kann mit Hilfe der folgenden Gleichung (3) unter Verwendung eines Stromwerts I [A], eines Beschleunigungswerts a [rad/s²], eines Drehzahlwerts ω [rad/s] und einer Drehmomentkonstanten Kt des Synchronmotors berechnet werden. J = Kt × I/a = Kt × I/(dω/dt) (3)
Die Berechnung eines Beschleunigungswerts a = dω/dt in der Formel (3) wird nun beschrieben. Unter der Annahme, dass der Sensor während einer Samplingperiode T einen Drehzahlwert ω(t) zu einer bestimmten Zeit t zurück gibt, kann der Beschleunigungswert a mit a = (ω(t) – ω(t – T)/T unter Verwendung der Differenz zwischen dem Geschwindigkeitswert ω(t), der zu einer bestimmten Zeit t und einem Geschwindigkeitswert ω(t – T), der zu einer Zeit (t – T), d. h. einer Samplingperiode zuvor zurück gegeben wurde, berechnet werden.
Im nächsten Schritt S 104 berechnet die Berechnungseinheit für eine zulässige Höchstdrehzahl 5 einen zulässigen Höchstwert für die Drehzahl des Synchronmotors 41 aus der Trägheit 3 und dem zulässigen Energiewert Ea. Die Trägheit wird unter Verwendung von Gleichung (3) im Schritt S 103 berechnet und die Berechnungseinheit für eine zulässige Höchstdrehzahl 5 empfängt die berechnete Trägheit J von der Schätzeinrichtung für die Trägheit 6. Der zulässige Energiewert Ea wird von der Aufnahmeeinheit für einen zulässigen Energiewert aus dem Schritt S 101 übernommen und die Berechnungseinheit für eine zulässige Höchstdrehzahl 5 empfängt sie von der Aufnahmeeinheit für einen zulässigen Energiewert 4.
Der folgende relationale Ausdruck gilt für die zulässige Energie Ea [J] des DB Widerstands, die Trägheit des angetriebenen Objekts J [kgm²] und den zulässigen Höchstwert der Drehzahl ω_max [rad/s] des Synchronmotors 41: Ea = 0,5 × J × ω_max ² (4)
Folglich kann der zulässige Höchstwert der Drehzahl ω_max [rad/s] durch die folgende Gleichung (5) wiedergegeben werden: ω_max = α × √(2 × Ea/J) (5)
Es ist α ein Sicherheitsfaktor mit dem Wert 1 oder darunter und kann mit folgender Gleichung (6) errechnet werden: α = Ra/(Rm Ra) (6) worin Rm. den Widerstand der Wicklung des Synchronmotors und Ra den DB Widerstand bezeichnen.
Im nächsten Schritt S 105 versetzt das Überwachungsgerät 11 den Synchronmotor 41 in den normalen Betriebszustand. Der Drehzahlregler 2, der das Überwachungsgerät 11 konfiguriert bzw. einstellt, steuert den Verstärker 30 an, um zu bewirken, dass der Synchronmotor 41 mit einer vorgegebenen Solldrehzahl betrieben wird. Im Falle eines Betriebsausfalls des Synchronmotors 41 wird der DB Schaltkreis 32 so gesteuert, dass er den Eingangsanschluss des Synchronmotors 41 mit Hilfe des nicht dargestellten DB Widerstands kurzschließt.
Im Schritt S 106 empfängt der Drehzahlregler 2 einen zulässigen Höchstwert der Drehzahl von der Berechnungseinheit für eine zulässige Höchstdrehzahl 5 und begrenzt die soll Drehzahl auf den zulässigen Höchstwert des Drehzahlwerts oder einen niedrigeren Wert.
Wie oben beschrieben, kann der Synchronmotor 41 betrieben werden, während die Geschwindigkeit auf dem zulässigen Höchstwert des Geschwindigkeitswerts oder einem Wert darunter gehalten wird, der verhindert, dass der DB Widerstand beschädigt wird, selbst dann, wenn der Eingangsanschluss des Synchronmotors 41 durch den DB Widerstand im Falle eines Betriebsausfalls des Synchronmotors 41 kurzgeschlossen wird und den Synchronmotor vollständig anhält.
Zweite Ausführungsform
Das Nachfolgende ist eine Beschreibung des Überwachungsgeräts des Synchronmotors gemäß der zweiten Ausführungsform.
3 ist ein Blockschaltbild, das die Konfiguration des Überwachungsgeräts des Synchronmotors gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Das Überwachungsgerät 12 des Synchronmotors der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Überwachungsgerät 11 des Synchronmotors der ersten Ausführungsform in einem Punkt, in dem das Überwachungsgerät 12 ferner eine Warneinrichtung 7 aufweist, das den Drehzahlwert des Synchronmotors 41, der von dem Sensor 42 zurückgegeben wird, und den zulässigen Höchstwert der Drehzahl, der von der Berechnungseinheit für eine zulässige Höchstdrehzahl übertragen wird, empfängt und, wenn die Drehzahl des Synchronmotors 41 den zulässigen Höchstwert der Drehzahl überschreitet, eine Warnung an die Warnungs-Displayeinheit 22 des übergeordneten Reglers 20 abgibt. Der übrige Aufbau ist der gleiche des Überwachungsgeräts 11 des Synchronmotors. Daher entfällt eine sich wiederholende Beschreibung.
als nächstes wird das Überwachungsgerät Verfahren des Synchronmotors gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 4 zeigt ein Fließschaltbild zur Erläuterung des Betriebsablaufs des Überwachungsverfahrens des Synchronmotors gemäß der zweiten Ausführungsformen. Die Schritte S 201 bis S 206 sind die gleichen wie die Schritte S 101 bis S 106 des Überwachungsverfahren des Synchronmotors gemäß der ersten Ausführungsform, die in 2 dargestellt ist. Auf eine sich wiederholende Beschreibung wird verzichtet.
Im Schritt S 207 empfängt die Warneinrichtung 7 den Drehzahlwert des Synchronmotors 41, der vom Sensor 42 zurückgeleitet wird ebenso wie den zulässigen Wert der Höchstdrehzahl von der Berechnungseinheit für eine zulässige Höchstdrehzahl 5 und vergleicht sie hinsichtlich der Höhe miteinander. Wenn erkannt wird, dass der Drehzahlwert des Synchronmotors 41 den zulässigen Höchstwert der Drehzahl übersteigt, gibt im Schritt S 208 die Warneinrichtung 7 ein Warnsignal an die Warnungs-Displayeinheit 22 des übergeordneten Reglers und setzt das Vergleichen der Höhe des Geschwindigkeit Wirts und des zulässigen Höchstwerts der Geschwindigkeit fort. Wenn andererseits jedoch der Betrieb des Synchronmotors 41 im Schritt S 209 angehalten wurde, Ab. Während bei der zweiten Ausführungsform das Alarmsignal an die Warnungs-Displayeinheit 22 des übergeordneten Reglers 22 abgegeben wird, kann, ohne dass dies eine Einschränkung darstellt, Alarm auch durch Abgeben eines Warntons durch den übergeordneten Regler 12 oder auf andere Weise erzeugt werden.
Auf der anderen Seite prüft die Warneinrichtung 7, wenn erkannt worden ist, dass der Drehzahlwert des Synchronmotors 41 den zulässigen Höchstwert der Drehzahl nicht über steigt, ob der Betrieb des Synchronmotors 41 im Schritt S 209 angehalten wurde. Wenn der Betrieb des Synchronmotors 41 im Schritt S 209 nicht angehalten wurde, ist die Arbeit des Überwachungsgeräts 12 beendet.
Wie es zuvor beschrieben worden ist, wird durch das Überwachungsgerät 12 des Synchronmotors der zweiten Ausführungsform ein Alarm nur ausgelöst, wenn der Drehzahlwert des Synchronmotors 41 den zulässigen Höchstwert der Drehzahl übersteigt, eine Maßnahme zum Verhindern einer Beschädigung des DB Widerstands ohne weitere Zeitverzögerung ergriffen werden.
Dritte Ausführungsform
Als nächstes wird das Steuergerät des Synchronmotors gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 5 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau des Überwachungsgeräts des Synchronmotors gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Das Überwachungsgerät 13 des Synchronmotors gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Überwachungsgerät 12 des Synchronmotors der zweiten Ausführungsform in dem Punkt, dass das Überwachungsgerät 13 ferner eine Abbremsstoppeinheit 8 aufweist, die einen Stoppbefehl zum Anhalten des Abbremsens des Synchronmotors 41 an den Drehzahlregler 2 entsprechend dem Warnsignal von der Warneinrichtung 7 abgibt, wenn die Drehzahl des Synchronmotors 41 den zulässigen Höchstwert der Drehzahl übersteigt. Der übrige Aufbau ist der gleiche wie der des Überwachungsgeräts 12 des Synchronmotors 41 gemäß der zweiten Ausführungsform. Auf eine erneute Beschreibung wird daher verzichtet.
Im Folgenden wird das Überwachungsverfahren des Synchronmotors gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 6 ist ein Fließschaltbild, das das Überwachungsverfahren des Synchronmotors gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die Schritte S 301 bis S 306 sind die gleichen wie die Schritte S 201 ist S 206 des Überwachungsverfahrens des Synchronmotors der zweiten Ausführungsform, die in 4 dargestellt ist. Auf eine Wiederholung der Beschreibung wird daher verzichtet.
Im Schritt S 307 empfängt die Warneinrichtung 7 den Drehzahlwert des Synchronmotors 41, der vom Sensor 42 zurückgegeben wird, ebenso wie den zulässigen Höchstwert der Drehzahl von der Berechnungseinheit für eine zulässige Höchstdrehzahl 5 und vergleicht deren Höhen miteinander. Wenn erkannt wird, dass der Drehzahlwert des Synchronmotors 41 die zulässige Höchstdrehzahl übersteigt, sendet die Warneinrichtung 7 an die Warnungs-Displayeinheit 22 des übergeordneten Reglers 20 im Schritt S 308 ein Warnsignal. Weiter, im Schritt S 309 überträgt die Abbremsstoppeinheit 8 einen Stoppbefehl für das Stoppen bzw. Beenden der Bremsung bzw. Verzögerung des Synchronmotors 41 an den Drehzahlregler 2 entsprechend dem Warnsignal der Warneinrichtung 7.
Wenn andererseits festgestellt wurde, dass der Drehzahlwert des Synchronmotors 41 den zulässigen Höchstwert der Drehzahl nicht übersteigt, wird im Schritt S 310 geprüft, ob der Betrieb des Synchronmotors 41 beendet worden ist. Wenn der Betrieb des Synchronmotors 41 nicht beendet worden ist, kehrt der Verfahrensablauf zum Schritt S 307 zurück und setzt den Vergleich der Höhe zwischen dem (aktuellen) Drehzahlwert und dem zulässigen Höchstwert der Drehzahl fort. Wenn jedoch der Betrieb des Synchronmotors 41 im Schritt S 310 beendet worden ist, wird der Betrieb bzw. die Funktion des Überwachungsgeräts 13 beendet.
Wie es zuvor beschrieben worden ist, kann durch das Überwachungsgerät 13 des Synchronmotors der dritten Ausführungsform, da der Synchronmotor 41 durch Verzögerung bzw. Bremsung angehalten wird, wenn der Drehzahlwert des Synchronmotors 41 den zulässigen Wert der Höchstdrehzahl übersteigt, automatisch eine Maßnahme zum Verhindern einer Beschädigung des DB Widerstands ergriffen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-148178 A [0006]
JP 2002-369564 A [0007, 0009]
JP 2007-174729 A [0008, 0009]

Claims

Überwachungsgerät eines Synchronmotors, die umfasst: eine Aufnahmeeinheit für einen zulässigen Energiewert (4), die einen zulässigen Energiewert aufnimmt, wobei der dynamische Energiewert zum Kurzschließen eines Eingangsanschlusses des Synchronmotors im Zeitpunkt eines Betriebsausfalls dient; eine Trägheitsschätzeinrichtung (6), die die Trägheit eines angetriebenen Objekts auf der Grundlage eines Drehzahlwerts, der von dem Synchronmotor, während der Synchronmotor das angetriebene Objekt antreibt, rückgekoppelt wird, und eines elektrischen Stromwerts, der von einen Verstärker rückgekoppelt wird und dem Synchronmotor aufgegeben wird, abschätzt, eine Berechnungseinheit für eine zulässige Höchstdrehzahl (5), die einen zulässigen Höchstwert des Drehzahlwerts des Synchronmotors aus der Trägheit und dem zulässigen Energiewert berechnet, und einen Drehzahlregler (2), der den Verstärker für den Betrieb des Synchronmotors auf einen Sollwert der Drehzahl regelt, bei der der Drehzahlregler (2) die zulässige Höchstdrehzahl von der Berechnungseinheit für eine zulässige Höchstdrehzahl (5) bezieht und den Sollwert der Drehzahl auf die zulässige Höchstdrehzahl oder einen geringeren Wert begrenzt.
Überwachungsgerät eines Synchronmotors nach Anspruch 1, die ferner umfasst: eine Warneinrichtung (7), die den Drehzahlwert und die zulässige Höchstdrehzahl aufnimmt und ein Warnsignal abgibt, wenn die Drehzahl des Synchronmotors die zulässige Höchstdrehzahl überschreitet.
Überwachungsgerät eines Synchronmotors nach Anspruch 2, die ferner umfasst: eine Abbremsstoppeinheit (8), die einen Abbremsbefehl an den Drehzahlregler (2) zum Abbremsen des Synchronmotors entsprechend dem Warnsignal der Warneinrichtung (7) überträgt, wenn die Drehzahl des Synchronmotors die zulässige Höchstdrehzahl überschreitet.
Überwachungsverfahren eines Synchronmotors, das folgende Schritte umfasst: Aufnehmen eines zulässigen Energiewerts, den ein dynamischer Bremswiderstand verarbeiten kann, wobei der dynamische Bremswiderstand zum Kurzschließen eines Eingangsanschlusses des Synchronmotors zum Zeitpunkt eines Betriebsausfalls dient, Abschätzen der Trägheit eines angetriebenen Objekts auf der Grundlage eines Drehzahlwerts, der von dem Synchronmotor rückgekoppelt wird, während der Synchronmotor das angetriebene Objekt antreibt, und eines elektrischen Stromwerts, der von einem Verstärker rückgekoppelt und dem Synchronmotor aufgegeben wird, Berechnen einer zulässigen Höchstdrehzahl des Synchronmotors aus der Trägheit und dem zulässigen Energiewert, Regeln des Verstärkers für den Betrieb des Synchronmotors auf eine vorgegebene Solldrehzahl, und Empfangenen des zulässigen Höchstdrehzahlwerts von der Berechnungseinheit für die zulässige Höchstdrehzahl und Begrenzen des Sollwerts der Drehzahl auf die zulässige Höchstdrehzahl oder einen geringeren Wert.